راهنمای آسان انواع شیرهای انبساط

شیرهای انبساط به منظور کنترل دبی مبرد در سیستم های تبرید نظیر چیلر و سیستم برودت سردخانه استفاده می­شوند. این قطعه با کاهش فشار مبرد در حالت مایع، امکان انبساط یا به عبارتی تغییر فاز از مایع به بخار را داخل اواپراتور فراهم می­کند.

شیرهای انبساط دو عملکرد اصلی را دارا می­باشند: کنترل میزان مبرد ورودی به اواپراتور و تامین اختلاف فشار مورد نیاز مابین کندانسور (ناحیه پرفشار) و اواپراتور (ناحیه کم فشار). در این مقاله، دیباپارت به بررسی انواع مختلف شیرهای انبساط خواهد پرداخت. برای آشنایی بیشتر با این شیرها با ادامه مطلب همراه شوید.

انواع مختلف شیرهای انبساط کدام است؟

انواع اصلی شیرهای انبساط عبارتند از:

1. شیرهای انبساط حرارتی (TEV)
2. شیرهای دستی
3. لوله های مویین
4. شیرهای خودکار
5. شیرهای انبساط الکترونیکی
6. شیر شناور

شیر انبساط حرارتی

شیر انبساط ترموستاتیک یا حرارتی (که عموما به صورت TEV، TXV یا شیر TX مخفف می­شود) تجهیزی است که برای کنترل میزان عبور مبرد آزاد شده به داخل اواپراتور به کار رفته و به منظور تنظیم میزان سوپرهیت بخار خروجی از اواپراتور استفاده می­شود. اگرچه به اسم شیر ترموستاتی شناخته می­شود، اما شیر انبساط وظیفه تنظیم دما را به عهده ندارد، چرا که در حقیقت، دمای اواپراتور به عنوان تابعی از فشار اواپراتور تغییر می­کند.

این نوع از شیرهای انبساط با توجه به سادگی و قابل دسترس بودن از محبوبیت زیادی برخوردار بوده و دقت و حساسیت نسبتا خوبی در تنظیم فشار دارا می­باشند. گزینه های متنوعی که از حیث سایز شیر انبساط و ظرفیت حباب حرارتی (حسگر مکانیکی) وجود دارد، به معنای بازه وسیعی از دماها و ظرفیت­های کاری قابل استفاده است. از معایب TEV ها می­توان به وابستگی شدید آنها به سوپرهیت زیاد اشاره نمود، که این مسئله باعث کاهش سطح موثر انتقال حرارت حین فرایند تبخیر داخل اواپراتور می­شود.

TEV در پاسخ به بار اواپراتور، از طریق تنظیم دبی مبرد، میزان سوپرهیت را داخل اواپراتور تحت کلیه شرایط پایدار ساخته و حفظ می­کند. این امر از طریق غشایی که داخل پوسته شیر قرار دارد و با مقایسه بین دمای قبل و بعد از اواپراتور انجام می­گیرد. برای مقایسه فشار قبل و بعد از اواپراتور، می­بایست TEV را به وسیله دیگری مجهز نمود، که همان حباب حرارتی است. اختلاف فشار بین فشار اشباع تبخیر و فشار داخل حباب به وسیله غشایی که داخل محفظه بالایی شیر قرار گرفته متعادل می­شود. حرکت غشا امکان کنترل موقعیت سوزن را فراهم آورده و در نهایت دبی جریان مبرد ورودی به اواپراتور تنظیم می­شود.

شیرهای دستی

این نوع از شیرهای انبساط در واقع شیرهای سوزنی دستی می­باشند. موقعیت سوزن ثابت بوده و دبی جریان مبرد عبوری از درون آن به اختلاف فشار دو طرف شیر وابسته است. شیر انبساط دستی معمولا به عنوان یک شیر اطمینان اضافی که بر روی خط بایپس قرار دارد به کار می­رود. همچنین، عموما به عنوان شیر فرار جهت کنترل نرخ دبی در خطوط تخلیه روغن کاربرد دارند. شیر انبساط دستی یک شیر تنظیم نبوده و نمی­بایست به عنوان شیر انبساط اواپراتورهای نوع BPHE به کار رود، چرا که هرگونه تغییری در شرایط کاری باعث واکنش آنی مبدل حرارتی صفحه­ای و تغییر فرایند تبخیر داخل آن خواهد شود. تغییر دستی جریان بدینصورت نیازمند ایجاد تنظیمات سریع خواهد بود که عملا کاری ناممکن است.

از معایب این نوع شیرهای انبساط می­توان عدم حساسیت به بار یا دمای آب دریا اشاره نمود، ضمن اینکه به تنظیم مداوم نیازمند می­باشند. خود شیر، یک شیر سوزنی اسکرو دان می­باشد که برای تنظیمات دقیق سایز می­شود.

لوله های مویین

لوله های مویین عبارتند از تیوب های مسین بسیار طولانی و تابیده با ورودی بسیار کوچکی که مبرد داغ و پرفشار را در فاز مایع از کندانسور دریافت می­نماید. این ورودی کوچک مرز بین ناحیه پرفشار در یک سمت و ناحیه کم فشار در سمت دیگر می­باشد. اصطکاک با جداره های به سرعت منجر به کاهش فوری فشار مبردی که در حال عبور از آن است می­گردد.

این نوع شیر انبساط در خط مکش جانمایی می­گردد. گاه از یک فیلتر درایر پیش از لوله مویین استفاده می­شود تا گرد و خاک و رطوبت موجود در مبرد را جذب کند.

لوله مویین یک تجهیز ساده است که فاقد هرگونه قطعات محرک بوده و در نتیجه طول عمر بالایی دارد. برای استفاده از این تجهیز می­بایست میزان شارژ مبرد موجود در سیستم به دقت توسط کارخانه کالیبره گردد.

با توجه به هزینه کمتر این فناوری در مقایسه با TXV، از این شیر مصرف سنج برای کاربرد در تجهیزاتی که در تیراژ بالا تولید می­شوند، از جمله کولرهای گازی اسپلیت و پنجره ای استفاده می­شود.

شیر خودکار

شیر انبساط خودکار جریان مبرد مابین خط مایع به اواپراتور را با استفاده از یک دیافراگم تحت فشار تنظیم می­نماید. این تجهیز، فشار داخل اواپراتور را ثابت نگاه می­دارد.

این نوع از شیرهای انبساط شامل یک سوزن با نشیمن و گلویی فشار (شیر فانوس) یا دیافراگمی با فنر پیچشی قابل تنظیم می­باشند. این شیرها تحت فشار اواپراتور عمل می­کنند و از بزرگترین معایب آنها راندمان پایین در مقایسه با سایر انواع می­باشد.

همچنین، فشار ثابت داخل اواپراتور نیازمند نرخ تبخیر ثابت می­باشد که به نوبه خود منجر به کنترل خفانشی (تراتلینگ) سیال می­شود. علاوه بر این، خطر ورود مایع به داخل کمپرسور تحت شرایط کم باری نیز وجود دارد.

نقطه ضعف این سیستم در راندمان پایین هنگام بروز نوسان بار است، در نتیجه از این نوع شیر نمی­توان برای مقاصد تهویه مطبوع استفاده نمود چرا که بار در حین کارکرد دچار نوسانات بسیاری می­شود. در نتیجه از این شیر بیشتر در تجهیزات کوچک با بار ثابت، همچون فریزرها و سردخانه­های کوچک خانگی استفاده می­شود.

شیر انبساط الکترونیکی

شیر انبساط الکترونیکی یا اکسپنشن برقی(EEV) به شیوه بسیار پیچیده تری عمل می­کند. این نوع از شیرهای انبساط برای کنترل دبی مبرد ورودی به اواپراتور انبساط مستقیم (DX) به کار می­روند. این کار در واکنش به سیگنال­هایی که توسط یک کنترلر الکترونیکی به آنها ارسال می­شود صورت می­گیرد.

یک موتور کوچک برای باز و بسته کردن دهانه شیر به کار می­رود که موتور استپ یا استپر نامیده می­شود. موتورهای استپ دوران مداوم ندارند، آنها توسط یک کنترلر الکترونیکی کنترل شده و به ازای هر سیگنال دریافتی از کنترلر الکترونیکی، به میزان معینی از قطاع حول محور دوران می­کنند.

موتور استپ توسط یک زنجیره چرخ دنده حرکت می­کند که باعث تنظیم موقعیت یک پین در دهانه عبور مبرد می­گردد.

شیر شناور

شیر شناور توسط شناوری که در مایع مبرد مستغرق است عمل می­کند. برای کنترل دبی مایع مبرد از شناورهایی در هر دو سمت پرفشار و کم فشار استفاده می­شود.

شیر شناور سمت کم فشار به ثابت نگاه داشتن سطح مبرد مایع در اواپراتور کمک می­کند. این شناور هنگامیکه هیچ مایعی در اواپراتور باقی نمانده باشد باز شده و هنگامیکه اواپراتور از مایع پر باشد بسته می­شود.

شیر شناور سمت پرفشار نیز در سمت پرفشار سیستم واقع شده که وظیفه ثابت نگاه داشتن سطح مبرد داخل کندانسور را به عهده دارد. هنگامیکه کمپرسور در حال کار است، مبرد چگالیده شده به داخل محفظه شیر شناور جریان یافته و شیر را باز می­نماید.

این منجر به جاری و ذخیره شدن مبرد در داخل اواپراتور می­گردد. با افت سطح مایع در داخل محفظه شناور، دهانه شیر بسته می­شود و در نتیجه، از جریان مایع به داخل اواپراتور جلوگیری می­شود.