اهمیت اندازه گیری دمای کندانس در عیب یابی سیستم تبرید

عیب یابی بخش فشار بالای یک سیستم تبرید (اصطلاحأ های پرشر) اغلب به تکنسین ها اطلاعات ارزشمندی ارائه می دهد.به همین دلیل است که آنچه در کندانسور رخ می دهد؛ انعکاسی است مستقیم از آنچه در بقیه سیستم تبرید اتفاق می افتد.

به طور خاص، دمای کندانس (منظور دمای چگالش مبرد در کندانسور) نکات مفیدی در مورد اینکه چه مشکلاتی ممکن است در یک سیستم تبرید وجود داشته باشد؛ ارائه می دهد.این موضوع به این دلیل است که تقریبأ تمام گرمای جذب شده توسط مبرد در سیستم، از جمله اواپراتور و خط مکش، در کندانسور باید دفع شود.

هم چنین گرمای موتور کمپرسور به علاوه گرمای تولید شده در زمان تحت فشار قرار گرفتن مبرد در کمپرسور، وارد کندانسور می شود.با توجه به اختلاف دمای کندانس و دمای محیط بیرون (CTOA) و راندمان سیستم خنک کننده (SEER) می توان تعیین کرد که دمای مناسب کندانس چه دمایی(یا در چه فشاری) باید باشد.

¢مبانی عملکرد کندانسور

هر تکنسین با تجربه می داند که خنک سازی کندانسور تابع سه فاکتور مهم است؛ سوپرهیت زدایی از مبرد، کندانس مبرد و سابکول مبرد.

کمپرسور، بخار مبرد سوپرهیت شده فشار بالا را از طریق خط رانش وارد کندانسور می کند و در یک کندانسور استاندارد، در اولین پاس (Pass) آن، این گاز سوپرهیت زدایی می شود؛ به عبارت دیگر، دمای بخار مبرد را تا نقطه اشباع آن کاهش می دهد.حال این بخار مبرد با فشار بالا برای کندانس یا تغییر فاز از بخار به مایع آماده می شود، به خاطر اینکه گرمای محسوس(که به کاهش دمای مبرد می انجامد و قابل اندازه گیری است)از آن دفع شده و حجم آن کاهش می یابد.پس از آن، اگر بخار گرمای بیشتری از دست دهد، مبرد آماده است تا کندانس شود.

چگالش یا تغییر بخار مبرد به مایع، عملکرد اصلی کندانسور است.کندانس مبرد(چگالش)در کندانسور، معمولأ در دو سوم پایینی آن اتفاق می افتد.برای کندانس، درجه حرارت مبرد در کندانسور باید به دمای چگالش و گاز مبرد به 100 درصد بخار اشباع برسد، که در این حالت اگر گرمای بیشتری از آن گرفته شود، کندانس اتفاق می افتد.در هنگام کندانس، بخار به تدریج از فاز بخار به مایع تغییر می یابد تا زمانی که کل مبرد، 100 درصد مایع شود.این تغییر فاز یا تغییر حالت، نمونه ای از فرآیند دفع گرمای نهان است؛ به این دلیل که این تغییر فاز از بخار به مایع، در یک دمای ثابت اتفاق می افتد.گرمای دفع شده از مبرد در زمان تغییر فاز، گرمای نهان است و نه گرمای محسوس؛ به عبارت دیگر دما در حالی که فاز مبرد تغییر می کند، ثابت باقی می ماند.این دمای ثابت، درجه حرارت اشباع مربوط به مبرد است که متناظر با فشار اشباع در کندانسور است.

به یاد داشته باشید که تنها در حالت اشباع، در منطقه تغییر فاز، رابطه بین فشار و دما وجود دارد که تکنسین ها در این حالت می توانند از نمودار فشار-دما استفاده کنند(شکل 1).این فشار در هر نقطه از بخش فشار بالای سیستم تبرید(خط رانش)قابل اندازه گیری است، البته تا آنجایی که تلفات در خط رانش ناچیز باشد.

آخرین فاکتور مهم در کندانسورها، سابکول کردن مبرد است.سابکول کردن به عنوان گرفتن گرمای محسوس و خنک شدن مبرد از مایع 100 درصد اشباع شده، تعریف می شود.از نظر فنی، مقدار سابکول برابر با اختلاف بین دمای مایع اندازه گیری شده و دمای اشباع مایع در یک فشار معین می باشد.هنگامی که بخار اشباع شده در کندانسور به مایع اشباع تبدیل می شود، در این زمان مبرد به نقطه اشباع 100 درصد رسیده است.اگر مبرد گرمای بیشتری از دست بدهد، مایع وارد فرایند دفع گرمای محسوس می شود و دمای خود را از دست می دهد.مایعی که خنک تر از مایع اشباع شده در کندانسور است، مایع سابکول شده نام دارد.سابکول شدن مبرد یک فرآیند مهم است، زیرا نقطه آغاز کاهش دمای مبرد مایع و نزدیک کردن آن به دمای اواپراتور قبل از رسیدن به شیر انبساط می باشد.این موضوع باعث کاهش میزان فلاش کردن گاز(تبدیل شدن مایع به بخار)در خط مایع، و بیشتر شدن قدرت تبخیر مبرد در اواپراتور می گردد و خنک سازی مفید سیستم را افزایش می دهد و یا به عبارت دیگر، اثر برودت خالص افزایش می یابد.

CTOA¢ و SEER

تکنسین ها اغلب در اینکه چه دمایی برای کندانس(فشار)در یک سیستم خنک کننده مناسب است، تردید دارند.به یاد داشته باشید که دمای کندانس باید گرم تر از دمای هوای عبوری از روی کندانسور باشد تا بتواند گرما به این هوا دفع کند.به بیان دیگر، برای ایجاد انتقال حرارت بین مبرد و هوا، باید اختلاف دمایی بین مبرد و هوا وجود داشته باشد.اما سوال این است که چقدر دمای کندانس باید نسبت به هوای عبوری از روی آن گرم تر باشد تا سیستم کارآمد و پربازده تر باشد؟جواب این سوال در مفهوم بازدهی – یا SEER – سیستم قرار دارد.

SEER اینگونه تعریف می شود : مقدار کل برودت دریافتی از سیستم تقسیم بر مقدار برق مصرفی توسط کمپرسور.بنابراین، هرچه SEER بالاتر باشد، مقدار برودت دریافتی از سیستم (نسبت به همان برق مصرفی مشابه)بالاتر است.

CTOA نیز به معنی این است که چه مقدار دمای کندانس، بیشتر و گرم تر از دمای هوایی است که از کندانسور عبور می کند.این مقدار در کندانسور های هوا خنک، تفاوت دمای بین هوای بیرون و دمای کندانس، زمانی که کندانسور از نوع مجزا بوده و یا در فضای بیرون نصب می شود؛  می باشد.توجه داشته باشید که اگر کندانسور در محیط بسته قرار گیرد، دمای عبوری از روی کویل کندانسور، دمای هوای محیط بسته است نه هوای بیرون.امروزه با توجه به گستردگی سیستم های خنک کننده با راندمان های مختلف، بهتر است از CTOA استفاده شود تا مشخص کنید که دمای کندانس، چقدر گرم تر از هوای عبوری از روی آن می باشد.به عنوان مثال، اگر دمای کندانس 100 درجه فارنهایت و دمای محیط بیرون 80 درجه فارنهایت باشد، مقدار CTOA برابر 20 درجه فارنهایت خواهد بود.

دمای کندانس در هر سیستم با استفاده از نمودار فشار – دما حاصل می شود.برای به دست آوردن دمای کندانس کافی است تا با اندازه گیری فشار کندانسور و مراجعه به جدول فشار – دما، دمای اشباع متناظر با فشار اندازه گیری شده را قرائت کنید.CTOA بسته به درجه SEER سیستم خنک کننده می تواند بین 12 تا 30 متغیر باشد.همانطور که در جدول 1 نشان داده شده، هر چقدر SEER بیشتر باشد، CTOA پایین تر است، به این دلیل که کندانسور توانایی دفع گرمای کارآمد تری را دارد.

نکته مهم اما این است که بر خلاف تصور بسیاری، CTOA ها تحت تأثیر تغییرات دمای محیط بیرون قرار نمی گیرند.اگر افزایش دما در محیط بیرون وجود داشته باشد، دمای کندانس نیز افزایش می یابد، به طوری که CTOA  (تفاوت بین دو درجه حرارت) ثابت باقی می ماند.از سوی دیگر، دمای کندانس برای یک کندانسور می تواند بسته به نوسانات دمای محیط بیرون و بار گرمایش اواپراتور متفاوت باشد.زمانی که درجه حرارت محیط بیرون افزایش می یابد، گرمای کمتری می تواند از کندانسور به هوای گرمی که از روی آن عبور می کند، دفع شود.این به این معنی است که بیشتر گرمای جذب شده توسط مبرد در اواپراتور و خط مکش و گرمای تولید شده توسط کمپرسور، در کندانسور باقی می ماند.این باعث افزایش دما و فشار داخل کندانسور می شود.بنابراین کندانسور در یک دمای کندانس بالا در محیطی که دمای آن نیز افزایش یافته کار می کند.با این حال، اختلاف بین دمای کندانس و دمای محیط (CTOA)ثابت باقی خواهد ماند.زمانی که اواپراتور بارهای گرمایی بیشتری را جذب می کند، گرمای بیشتر باید به کندانسور وارد شود که باعث می شود دمای کندانس در این حالت افزایش یابد.در این حالت بر خلاف حالت قبل با افزایش دمای کندانس، CTOA نیز افزایش می باید؛ زیرا دمای محیط ثابت باقی می ماند.

این سناریو را در نظر بگیرید که سیستم دارای CTOA کمتر از 7 درجه فارنهایت است.در این حالت سیستم بلافاصله به تکنسین می گوید که مقدار زیادی گرما در اواپراتور جذب نمی شود.به عبارت دیگر، این سیگنال نشان می دهد که سیستم خنک کننده، سخت کارنمی کند و این امر صرف نظر از دمای محیط یا دمای کندانس، درست است.این مشکل می تواند ناشی از موارد باشد : اینکه اواپراتور یخ زده باشد، یا فن اواپراتور (یا پمپ برای اواپراتور آبی)ازکار افتاده باشد، یا مقدار سوپرهیت به دلیل کم بودن شارژ مبرد در سیستم و یا عوامل دیگر بالا رفته باشد، یا توان کمپرسور کافی نباشد، و یا فیلتر درایر گرفته شده باشد و یا ...

از سوی دیگر، اگر یک سیستم دارای CTOA بالای 40 درجه فارنهایت باشد، تکنسین بلافاصله متوجه می شود که سیستم خنک کننده سعی دارد تا مقدار زیادی گرما را از طریق کندانسور دفع کند.این ممکن است به این معنی باشد که مقدار زیادی گرما در اواپراتور جذب می شود یا می تواند به دلیل باز شدن درب محیط داخل باشد، و یا یک عامل گرمازا در محیط داخل وجود دارد، یا سیستم دیفراست(یخ زدایی) به تازگی عمل کرده است و یا اینکه این سیستم به بیان ساده، سیستم ناکارآمد است.کندانسور کثیف که مانع انتقال حرارت از کندانسور می شود نیز می تواند عامل اصلی CTOA زیاد باشد.همانطور که می بینید، اندازه گیری CTOA بسیار مهم است، زیرا به تکنسین ها کمک می کند تا مشکل سیستم تبرید را پیدا کنند.

مأخذ : ACHR News

ترجمه : مهندس علیرضا حدادی

برگرفته از مجله صنعت تأسیسات