طراحی و ساخت تجهیزات برودتی یکی از بخش‌های مهم صنعت تولید کننده است. این صنعت شامل طراحی، توسعه و تولید دستگاه‌های برودتی مختلف است که در بسیاری از صنایع مانند صنایع غذایی، داروسازی، الکترونیک، شیمیایی و… استفاده می‌شوند.
تجهیزات برودتی شامل یخچال‌ها، فریزرها، برج خنک کننده، چیلر و دستگاه‌های هوایی شامل کولر، گرمکن و دماسنج می‌شوند. این تجهیزات با استفاده از فرآیندهای مختلفی مانند فشار بالا، فشار پایین، انتقال حرارت، تبادل گرما و… کار می‌کنند.
طراحی و ساخت تجهیزات برودتی به دلیل نیاز روزافزون صنایع به این تجهیزات و علاقه بسیاری از کشورها به تولید محصولات برودتی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به همین دلیل، شرکت‌های بسیاری در این حوزه فعالیت دارند که با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته، تلاش می‌کنند تا تجهیزات برودتی با کیفیت و با قیمت مناسبی را به بازار عرضه کنند.
در این مقاله در خصوص مراحل ساخت سردخانه و طراحی سیستم های برودتی بیشتر توضیح خواهیم داد.
اتاق سردخانه چیست؟
اتاق سردخانه ، ساختمان سردخانه ای است که با استفاده از دستگاه تبرید به یک درجه حرارت مشخص می‌رسد و دارای عایق برای نگهداری دما است.
اتاق سرد همچنین یک اتاق نگهداری دما و رطوبت ثابت برای غذاها، مایعات، مواد شیمیایی و دارویی، واکسن، آزمایش‌های علمی و سایر موارد است. یکی از تجهیزات سردخانه که بسیار مهم است و می‌توان گفت جز اصلی سردخانه به شمار می‌رود، سیستم برودتی سردخانه است.
اساس کار یک سیستم تبریدی در جذب حرارت از یک سیال و دفع آن به سیال دیگراست. سیال می‌تواند آب، هوا یا انواع گاز یا مایعات دیگر باشد.
بخش های اصلی در سیستم های تبریدی:
1-کمپرسور
2-کندانسور
3-شیر انبساط
4-اوپراتور
کمپرسور و انواع آن
کمپرسور یک دستگاه مکانیکی است که از طریق فشار دادن هوا یا گاز، حجم آن را کاهش می‌دهد و فشار آن را افزایش می‌دهد. کمپرسورها در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، صنایع نفت و گاز، تهویه مطبوع و … استفاده می‌شوند.
انواع کمپرسورها بسته به نوع فشار، سیکل کاری، حجم و نوع گاز مورد استفاده، متفاوت هستند. برخی از انواع کمپرسورهای رایج عبارتند از:
1-کمپرسورهای پیستونی: در این نوع کمپرسورها، یک زیرساخت شامل پیستون و سیلندر وجود دارد که با حرکت پیستون، گاز را فشرده می‌کند.
2-کمپرسورهای صفحه‌ای: در این نوع کمپرسورها، دو صفحه فلزی در برابر یکدیگر قرار دارند و گاز به طور مداوم بین آنها فشرده می‌شود.
3-کمپرسورهای پیچیده: این نوع کمپرسورها شامل دو عملکرد فشرده‌سازی و انتقال حرارت هستند و در صنایعی مانند تهویه مطبوع و یخچال‌ها استفاده می‌شوند.
4-کمپرسورهای جذبی: این نوع کمپرسورها برای فشرده‌سازی گاز در فرآیند جذب و دفع استفاده می‌شوند
کمپرسورهای توربوکمپرسور: در این نوع کمپرسورها، گاز به سرعت بالا فشرده شده و حجم آن را کاهش می‌دهد. این کمپرسورها برای سیستم‌های تهویه مطبوع بزرگ و صنایع نفت و گاز مناسب هستند.
5-کمپرسورهای اسکرولی: در این نوع کمپرسورها دو بخش اسکرولی چرخانده می‌شوند و گاز در فضای بین آنها به صورت مداوم فشرده می‌شود.
6-کمپرسورهای دینامیکی: در این نوع کمپرسورها، گاز با ایجاد تغییرات در فشار و سرعت، فشرده می‌شود
به طور کلی، انتخاب نوع کمپرسور مناسب بسته به نیازهای خود، حجم و فشار موردنیاز و بودجه در دسترس، مهم است.
کندانسور چیست؟
کندانسور یک قطعه از سیستم تهویه مطبوع است که برای جمع آوری و انتقال حرارت استفاده می‌شود. عملکرد کلی کندانسور، تبدیل بخار به مایع است. در سیستم تهویه مطبوع، کندانسور هوای گرم را که از داخل ساختمان جمع آوری شده است، خنک می‌کند و به حالت مایع تبدیل می‌کند. سپس مایع حاصل را با استفاده از یک کمپرسور به اجزای دیگر سیستم انتقال می‌دهد.
علاوه بر سیستم تهویه مطبوع، کندانسورها در صنایع مختلفی نظیر صنایع پتروشیمی، فضایی، الکترونیکی و … نیز استفاده می‌شوند
انواع کندانسور:
انواع کندانسورها بسته به نوع مایع یا گازی که در آنها استفاده می‌شود و روش انتقال حرارت، متفاوت هستند. برخی از انواع کندانسورهای رایج عبارتند از:
1-کندانسورهای هوایی: در این نوع کندانسورها، حرارت مایع توسط هوای خنک شده که از طریق فن در معرض آن قرار دارد، تبدیل شده و مایع به حالت خنک می‌شود.
2-کندانسورهای آبی: در این نوع کندانسورها، حرارت مایع توسط جریان آب سردی که از طریق یک لوله در معرض مایع می‌گذرد، تبدیل شده و مایع به حالت خنک می‌شود.
3-کندانسورهای بخاری: در این نوع کندانسورها، بخار با گذراندن از یک لوله سردی که در محیط خنک قرار دارد، به مایع تبدیل می‌شود.
4-کندانسورهای جذبی: این نوع کندانسورها در سامانه‌های جذبی و خنک‌کننده گاز به کار می‌روند. در این نوع کندانسور، گاز به عنوان یک ماده جذب‌شده و به مایع تبدیل می‌شود.
5-کندانسورهای لوله‌ای: در این نوع کندانسورها، مایع درون لوله‌های برجسته‌ای قرار دارد که با مایع خنک‌کننده در معرض آن قرار می‌گیرد و حرارت مایع به صورت مستقیم توسط مایع خنک‌کننده تبدیل می‌شود.
6-کندانسورهای صفحه‌ای: در این نوع کندانسورها، مایع در بین صفحات فلزی قرار دارد و حرارت آن توسط یک جریان هوای خنک شده تبدیل می‌شود.
7-کندانسورهای خشک: در این نوع کندانسورها، حرارت مایع با استفاده از یک ماده خشک شونده تبدیل می‌شود
با توجه به نیاز خود.
اکسپنشن یا همان شیر انبساط
عملیاتی گفته می‌شود که در آن فشار، دما و حجم یک گاز یا مایع تغییر می‌کند. این فرآیند باعث ایجاد تغییراتی در ویژگی‌های فیزیکی مایع یا گاز مورد نظر می‌شود.
برای مثال، در دستگاه چیلر، اکسپنشن روی ماده خنک‌کننده صورت می‌گیرد. در این دستگاه، ماده خنک‌کننده به شکل فشرده و با فشار بالا قبل از ورود به کمپرسور و در اثر فشار کمپرسور، گرم شده است. پس از خروج از کمپرسور، ماده خنک‌کننده در مبدل حرارتی با آب سرد در ارتباط است و حرارت خود را به آب منتقل می‌کند و در نتیجه، دمای آن کاهش می‌یابد.
در این مرحله، ماده خنک‌کننده، به علت کاهش فشار و دما، اکسپنشن می‌کند و حجم آن بزرگتر می‌شود. سپس به مبدل حرارتی بعدی که درون دستگاه چیلر قرار دارد، منتقل شده و با خنک کردن هوا یا سایر رسانه های خنک‌کننده، دمای آن کاهش پیدا می‌کند و در نتیجه از طریق لوله‌هایی به شیر انبساط منتقل می‌شود که در آن به عنوان یک ماده خنک‌کننده برای خنک کردن شیر انبساط مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در کل، اکسپنشن به عملیاتی گفته می‌شود که در آن فشار، دما و حجم مایع یا گاز تغییر می‌کند و در صورت استفاده در دستگاه چیلر، می‌تواند به عنوان یکی از مراحل اصلی در فرآیند خنک کردن شیر انبساط مورد استفاده قرار گیرد.
اواپراتور چیست؟
اوپراتور (Operator) به معنی عامل، شخصی یا دستگاهی است که وظیفه انجام یک فرآیند خاص را بر عهده دارد. در حوزه‌های مختلفی مانند ریاضیات، فیزیک، الکترونیک، صنعت، ماشین‌سازی و … از اوپراتور استفاده می‌شود
مثلاً در صنعت، اوپراتور به شخصی گفته می‌شود که مسئول کنترل و نظارت بر دستگاه‌های تولیدی است و وظیفه دارد آنها را به صورت صحیح و با دقت بالا اجرا کند. همچنین در ریاضیات، عملیات‌هایی مانند جمع، تفریق، ضرب و تقسیم به عنوان اوپراتورها شناخته می‌شوند.
در کل، اوپراتور به عنوان یک عامل یا شخصی با وظایف خاص در بسیاری از حوزه‌ها استفاده می‌شود.
اواپراتور در چیلر
1-در دستگاه چیلر، اوپراتور مسئول کنترل و نظارت بر عملکرد دستگاه است. وظایف عمده این شخص عبارتند از
راه‌اندازی دستگاه: در ابتدای کار، اوپراتور جهت راه‌اندازی دستگاه چیلر و تنظیم پارامترهای صحیح به منظور حفظ دمای مناسب شیر انبساط مورد استفاده قرار می‌گیرد.
2-نظارت بر فعالیت دستگاه: اواپراتور مسئول نظارت بر عملکرد دستگاه چیلر و رصد دمای شیر انبساط است. در صورتی که دمای شیر بیش از حد بالا رود یا پایین باشد، اواپراتور باید اقدامات لازم برای تنظیم دما را انجام دهد.
3-پشتیبانی فنی: در صورت بروز خرابی یا مشکل در دستگاه چیلر، اوپراتور باید بتواند مشکل را تشخیص داده و با استفاده از دانش فنی و تجربه خود، مشکل را برطرف کند.
4-نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه: اوپراتور باید به صورت دوره‌ای، دستگاه چیلر را بررسی و نگهداری کند تا هرگونه مشکلی در آینده پیش نیاید.
5-ثبت و رصد اطلاعات: اواپراتور باید اطلاعات مربوط به عملکرد دستگاه چیلر را ثبت و رصد کند تا در صورت نیاز، بتواند از آنها برای تحلیل و بررسی استفاده کند.
به طور کلی، اواپراتور در دستگاه چیلر مسئول کنترل و نظارت بر فعالیت دستگاه، تنظیم دمای مناسب شیر انبساط و پشتیبانی فنی است.