شیر انبساط ترموستاتیک چیست

سیکل تبرید تراکمی به‌عنوان یکی از پرکاربردترین سیستم‌های سرمایشی در انواع چیلر، سردخانه، اسپیلت، یخچال فروشگاهی، صنعتی و خانگی، استفاده می‌شود. شیر انبساط ترموستاتیکی بیشتر روی تنظیم جریان مبرد تأکید دارد؛ این شیر با تنظیم جریان مبرد عبوری، مناسب‌ترین فشار را برای اواپراتور تأمین می‌کند. همان‌طور که می‌دانیم، سیکل تبرید چهار جزء اصلی دارد: کمپرسور، کندانسور،  اواپراتور و دستگاه انبساط.

در سیستم‌های خانگی کوچک معمولاً به جای شیر انبساط از لوله‌ی مویین استفاده می‌شود؛ ولی در سیستم‌های بزرگ‌تر مانند سیستم‌های تبرید صنعتی، تهویه‌ی هوا در ابعاد بزرگ و تهویه‌ی مرکزی ساختمان‌ها از شیر انبساط ترموستاتیک استفاده می‌شود.

وظیفه‌ی دستگاه انبساط، کاهش فشار مبرد است و قبل از اواپراتور قرار می‌گیرد.

دستگاه‌های انبساط سه زیرگروه کلی دارند:

1. لوله‌ی مویین

2. شیر انبساط ترموستاتیکی

3. شیر انبساط الکترونیکی

در این مقاله با شیر انبساط ترموستاتیکی و نحوه‌ی کار آن بیشتر آشنا می‌شویم.

نقش شیر انبساط

نقش شیر انبساط، کاستن از فشار مبرد برای پایین آمدنِ دمای تبخیر آن است. البته شیر انبساط حجم مبرد را نیز کنترل می‌کند. حجم مبرد ورودی به اواپراتور، با باز و بسته شدنِ شیر انبساط کنترل می‌شود. هم‌چنین کم و زیاد کردنِ مقدار حرارتِ جذب شده توسط اواپراتور بر عهده‌ی شیر انبساط است.

روش کار شیر انبساط ترموستاتیک

شیر انبساط حرارتی دو وظیفه دارد، کاهش فشار مبرد و تنظیم حجم مبرد.

فشار بسیار زیاد مبرد پس از ورود به شیر و عبور از یک روزنه‌ی کوچک، پایین می‌آید. این روزنه حجم مبرد عبوری را کنترل می‌کند و قطر خودش نیز توسط یک فنر کنترل می‌شود.

حباب یا بالب حرارتی  شیر انبساط، در واقع یک محفظه با مقدار مشخصی از گاز است و نقش حسگر را دارد؛ این حباب که با یک لوله‌ی نازک به شیر انبساط وصل شده، در فاصله‌ی چند سانتی‌متریِ لوله‌ی خروجی اواپراتور نصب می‌شود.

لوله‌ی مخصوص با رسیدن به فنرِ تنظیم‌کننده، آن را فشرده می‌کند. این کار قطر اوریفیس شیر را افزایش داده و برای به تعادل رساندنِ دما، مبرد بیشتری را وارد اواپراتور می‌کند.

و برعکس، اگر مبرد در اواپراتور زیاد باشد، دمای مبرد خروجی از اواپراتور را پایین‌تر از حالت معمول می‌آورد (یعنی سوپر هیت را کم می‌کند). گاز داخل حباب حرارتی مایع شده و به حباب باز می‌گردد. این کار فشارِ روی فنر تنظیم‌کننده را کم می‌کند. سپس فنر قطر شیر را کم کرده، مبرد کمتری عبور می‌کند و دما دوباره متعادل می‌شود.

اجزای شیر انبساط ترموستاتیک

شیر انبساط از قطعات گوناگونی ساخته شده:

• بدنه‌ی شیر
• قطعات تنظیم‌کننده‌ی سوپرهیت
• سوزن
• دیافراگم
• درپوش
• حباب حرارتی
• لوله حباب حرارتی

انواع شیر انبساط ترموستاتیک

شیرهای انبساط حرارتی، دو دسته‌ی کلی دارند:

شیر انبساط با متعادل کننده‌ی داخلی

شیر انبساط با متعادل کننده‌ی خارجی

اگر اواپراتوری با وجود شیر انبساط و متعادل کننده‌ی داخلی، افت فشار بالایی داشته باشد، سوپرهیت در اواپراتور بیش از حد خواهد بود. چون افت فشار، دما را نیز کاهش می‌دهد؛ واکنش شیر انبساط به این کاهش دما اشتباه خواهد بود، مثلاً شیر، حجم مبرد عبوری را کم می‌کند. یعنی متوجه افت دما از افت فشار نشده و فرض را بر کم‌شدنِ سوپرهیت می‌گذارد و آن را افزایش می‌دهد.

چاره‌ی این مشکل استفاده از شیر انبساط با متعادل کننده‌ی خارجی است. شیر انبساط با متعادل کننده‌ی خارجی، فشار خروجی اواپراتور را با یک لوله به زیر دیافراگم منتقل می‌کند. در این حالت پاسخ شیر به سوپرهیت صحیح خواهد بود و دیگر بر میزان سوپرهیت افزوده نخواهد شد. لوله‌ی متعادل کننده‌ی خارجی، فقط فشار خروجی اواپراتور را به زیر دیافراگم منتقل می‌کند.

محل انشعاب متعادل کننده‌ی خارجی باید از لوله‌ی افقی گرفته شود. انشعاب بعد از محل نصب حباب حرارتی شیر گرفته شود تا در صورت نشت داخلی، شیر انبساط جریان را قطع نکند. انشعاب از بالای لوله گرفته شود تا روغن یا مبرد وارد آن نشود.

شیر انبساط ترموستاتیک با متعادل کننده‌ی داخلی بر اساس فشار حرارتی حباب، فشار فنر و فشار ورودی اواپراتور کار می‌کند و شیر انبساط ترموستاتیک با متعادل کننده‌ی خارجی، بر اساس فشار حرارتی حباب، فشار فنر و فشار خروجی اواپراتور، کار می‌کند.

شیرهای انبساط ترموستاتیک از شیرهای انبساط الکترونیک ارزان‌ترند و تنظیم و نگهداری آنها برای کاربر، ساده‌تر است. به همین دلیل استقبال از شیرهای انبساط ترموستاتیک زیاد است و در مقیاس وسیعی از آنها استفاده می‌شود.