دستگاه اواپراتور و نحوه کار آن

اواپراتور چیست؟ دستگاه اواپراتور که به معنای تبخیر کننده می‌باشد، دارای انواع مختلفی است. انواع اواپراتور عبارتند از پوسته و لوله، کویل (شامل لوله‌های مسی و فین آلومینیومی) و صفحه‌ایی (Plate). به طور مختصر می‌توان گفت در مدل پوسته و لوله که به اواپراتور Shell & Tube معروف است دو نوع اواپراتور پوسته و لوله انبساط مستقیم (Direct Expansion) و اواپراتور پوسته و لوله مستغرق (Flooded) است. در اواپراتورهای پوسته و لوله، وظیفه ی آنها گرفتن گرما از آب 12 درجه سانتی گراد توسط مبرد گازی و تبخیر مبرد گازی در فشار معین و تبدیل آب به 7 درجه سانتی گراد برای مصرف در فن کویل و هواساز است. در این مقاله از سری مقالات کارا فناور اطلس پارسی، قصد داریم تا در مورد دستگاه اواپراتور و نحوه کار آن مطالبی را بیان کنیم.

در اواپراتور مدل کویل‌دار که به اواپراتور های DX معروف است، مبرد در کویل در ارتباط با هوا گرمای هوا را گرفته و تبخیر می‌شود و به حالت گازی می‌رسد و سپس هوای خروجی از کویل خنک می‌شود که این مدل اواپراتور در داکت اسپلیت، اسپلیت‌ها و پکیج یونیت‌ها وجود دارد.

اواپراتورهای صفحه‌ایی نیز که دارای چندین صفحه نازک کنار هم هستند که از یک صفحه مبرد و از صفحه ی دیگر آب عبور می‌کند و مبرد تبخیر شده و گرمای آب را می‌گیرد و آب خنک شده وارد فن کویل و هواسازها می‌شود که این مدل اواپراتور بیشتر در مینی چیلرها استفاده می‌شود.

نوع دیگر از اواپراتورها، اواپراتور موجود در کولینگ تاور است که یک نوع به صورت پکینگ و در برج‌های مدار باز استفاده می‌شود و یک نوع دیگر، لوله‌های مسی در برج‌های مدار بسته می‌باشد.

انواع اوپراتور

• پوسته و لوله
• کویل (شامل لوله‌های مسی و فین آلومینیومی)
• صفحه‌ایی (Plate)

اواپراتور پوسته و لوله یا Shell & Tube

این نوع اواپراتور به دو نوع زیر تقسیم بندی می‌شود:

• اواپراتور پوسته و لوله ی DX
• اواپراتور پوسته و لوله ی Flooded

اواپراتور پوسته و لوله DX

اواپراتور DX شامل لوله‌های مسی در داخل پوسته است که مبرد در آن قرار دارد. آب در این نوع اواپراتور توسط بافل‌ها در پوسته جریان می‌یابد و به صورت عمود بر لوله ها عبور می‌کند که مبرد داخل لوله گرمای آب درون پوسته را گرفته و تبخیر می‌شود. پس از اینکه کاملاً به حالت گاز تبدیل می‌شود، به سمت کمپرسور رفته و آب خنک شده به سمت فن کویل‌ها و هواسازها توسط پمپ انتقال داده می‌شود.

اواپراتور پوسته و لوله Flooded

اواپراتور Flooded شامل لوله‌های مسی در قسمت پایین اواپراتور است، به طوری که حدود 20 درصد بالای پوسته بدون لوله ی مسی می‌باشد و مبرد مستغرق درون پوسته قرار می‌گیرد. آب در این نوع اواپراتور درون لوله‌های مسی جریان دارد و مبرد گرمای آب درون لوله را گرفته و تبخیر می‌شود. به علت قرار گرفتن مبرد در فشار و دمای تبخیر و تمایل به تبخیر شدن، به همین دلیل گرمای آب را گرفته و تبخیر می‌شود.

از آنجا که مبرد به صورت مستغرق در پوسته وجود دارد و 100 درصد به صورت بخار از پوسته خارج می‌شود، می‌‍توان سوپرهیت را عدد کمتری در نظر گرفت. لذا با توجه به شرایطی که مبدل Flooded دارا است، سریعتر از مبدل DX آب را خنک می‌کند.

تفاوت اصلی اواپراتور DX و FLOODED چیست؟

به بیان ساده هر اواپراتور پوسته و لوله، از تعدادی لوله که توسط یک پوسته بیرونی که به دور آنها قرار دارد، تشکیل می‌شود. در اواپراتورهای DX یا اواپراتورهای انبساط مستقیم، آب درون پوسته و مبرد درون این لوله‌ها در جریان است، اما در اواپراتورهای غرقابی یا اواپراتورهای Flooded، آب درون لوله‌ها و مبرد درون پوسته قرار دارد. در نهایت می‌توان گفت که تفاوت اواپراتور DX و Flooded، در محل قرارگیری آب و مبرد است.

مزایا و معایب اواپراتورهای Flooded

• مزایا

1. راندمان بالا به دلیل سطح انتقال حرارت بالاتر نسبت به اواپراتور DX
2. عدم‌ خروج مبرد به شکل مایع و جلوگیری از آسیب به کمپرسور
3. در صورت عملکرد نامناسب شیر انبساط در کنترل مبرد، به دلیل ساختار اواپراتور Flooded امکان ورود مایع به کمپرسور وجود ندارد و بدین طریق از کمپرسور محافظت به عمل می‌آید
4. انتقال حرارت سریعتر و یکنواخت تر به محض فعال شدن کمپرسور
5. به دلیل عدم وجود بافل‌ها و سادگی اسیدشویی ساده‌تر و نیاز به اسید کمتر دارد

• معایب

1. قیمت بالا
2. استفاده در چیلرهای با ظرفیت بالا
3. حساسیت بالا و امکان یخ زدن آب
4. نیاز به شارژ مبرد بالاتر از اواپراتورهای DX
5. عدم امکان استفاده از شیر انبساط ترموستاتیکی در اواپراتور

اواپراتور صفحه‌ایی یا Plate

اواپراتورهای صفحه‌ای متشکل از چندین صفحه که به صورت موازی در مجاورت هم قرار داده شده‌اند، تشکیل شده‌اند. دو ورودی و دو خروجی در این قطعه وجود دارد و صفحات نیز به طور یک در میان حاوی مبرد و آب هستند. این وضعیت درکنار هم قرار گرفتن صفحات که یکی سیال گرم و دیگری سیال سرد درونش جریان دارد، باعث انتقال حرارت بالا در این اواپراتور می‌شود. این انتقال حرارت، بسیار بالاتر از اواپراتور پوسته و لوله و در فضایی کمتر و کوچکتر انجام می‌پذیرد.

ویژگی‌های اواپراتور صفحه‌ایی یا Plate

اواپراتورهای صفحه ای، تعمیرات و تمیزکاری آسانتری نسبت به اواپراتورهای پوسته ولوله دارند. در نوع پیشرفته‌تر آنها، هرکدام از این صفحات قابلیت جداشدن و دوباره بسته شدن دارند. همچنین در صورت خرابی یک صفحه می‌توانید آن صفحه را برداشته و باقی صفحات را دوباره به هم وصل کرده و در طول زمان تعویض آن، از بقیه قطعه در چیلر استفاده کنید. البته درکنار هم قرارگرفتن صفحات در یک اواپراتور می‌تواند به وسیله واشرهای آب بندی یا جوش و لحیم کاری باشد.

واشرها معمولاً عمر کمتری نسبت به جوش دارند، ولی قابلیت بازکردن صفحات از هم و حتی اضافه کردن صفحه جهت افزایش انتقال حرارت از مزیت‌های آن به شمار می‌رود. به طور کلی انعطاف‌پذیری، انتقال حرارت بالا، ابعاد کوچکتر، نگه داری آسانتر، تحمل دما و فشار پایینتر از جمله ویژگی‌های این نوع از اواپراتور می‌باشد.

اواپراتور صفحه ایی از چندین صفحه ی کنار هم تشکیل می‌شود که از یک صفحه ی کنار هم، مبرد و از صفحه ی دیگر نیز آب عبور می‌کند. این نوع از اواپراتورها دارای وزن سبکتر و ابعاد کوچکتری نسبت به مبدل‌های پوسته و لوله می‌باشد. اما یکی از معایب اواپراتور صفحه‌ای (Plate)، رسوب آب در بین صفحه‌ها و ترکیدگی اواپراتور می‌باشد. به همین دلیل بهتر است از آب مقطر در آن استفاده شود. با توجه به اینکه این مبدل‌های صفحه‌ایی برای تناژهای تبرید پایین کاربرد دارد، بنابراین در مینی چیلر بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تفاوت اواپراتور صفحه‌ای و پوسته و لوله

• اواپراتور پوسته و لوله تحمل فشار و دمای بیشتری نسبت به اواپراتور صفحه‌ای دارد
• افت فشار در سیستم با اواپراتور صفحه ای بیشتر از سیستم اواپراتور پوسته ولوله می‌باشد
• راندمان اواپراتور صفحه ای بالاتر از نوع پوسته و لوله می‌باشد
• در ایران چیلرهای باظرفیت پایین از اواپراتور صفحه‌ای و چیلرهای با ظرفیت بالا از نوع پوسته لوله استفاده می‌کنند
• ابعاد اواپراتور صفحه‌ای بسیار کوچکتر از اواپراتور پوسته و لوله بوده که عاملی در وزن چیلر نیز بشمار می‌‌آید.
• نگهداری اواپراتورهای صفحه ای حساس تر و نیاز به مراقبت بیشتری دارند
• قیمت اواپراتور صفحه‌ای ارزانتر از نوع پوسته ولوله می‌باشد
• به‌دلیل ابعاد کوچکتر اواپراتورهای صفحه‌ ای، حجم مبرد مورد نیاز در سیکل نیز بسیار کمتر از اواپراتور پوسته و لوله می‌باشد

“جهت خرید اواپراتور، با کارشناسان شرکت بادران تهویه صنعت تماس حاصل فرمایید.”

اواپراتور کویل DX

این نوع دستگاه اواپراتور با استفاده از هوای عبوری از کویل، کار انتقال حرارت را انجام می‌دهد. روش انجام این انتقال به این صورت که مبردِ درون کویل، دارای فشار تبخیر در دمای 7 درجه سانتی گراد است. در این نوع اواپراتور، مبرد گرمای هوای عبوری از کویل را گرفته و تبخیر می‌شود. با این عمل، مبرد تبخیر شده که با سوپر هیت مناسب به 100 درصد گاز تبدیل شده و وارد کمپرسور می‌شود و هوای عبوری از کویل، خنک شده و وارد محیط مورد نظر برای کاهش دما می‌شود. این نوع مبدل در اسپلیت‌ها و داکت اسپلیت‌ها و پکیج یونیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایا و معایب اواپراتور DX

• مزایا

1. پایین بودن میزان اتلافات در مقایسه با سیستم‌های متداول
2. حساسیت دمایی پایین و عدم یخ زدگی درون آب
3. کویل سرمایشی برای هواسازها، پکیج یونیت
4. قابلیت ساخت دو یا چند مداره
5. هزینه نگهداری پایین نسبت به سایر دستگاه‌‌ها
6. کنترل کننده عالی رطوبت نسبی
7. عدم وجود اتلاف درون لوله‌های مبرد
8. سرو صدای کم، عمر مفید طولانی
9. مصرف انرژی نرمال استاندارد
10. راه‌اندازی در بازه‌ی زمانی بسیار کوتاه

• معایب

1. افت راندمان کندانسور هنگام فعالیت سیستم در حالت سرمایشی
2. اتلاف ظرفیت زمان فعالیت دستگاه حالت گرمایشی
3. بالا بودن هزینه‌های سرمایه‌گذاری نسبت به سیستم‌‌های متداول است

انواع کویل انبساط مستقیم یا DX

• کویل رطوبت گیر
• کویل اواپراتور DX سردخانه
• مبدل انبساط مستقیم جهت تهویه مطبوع

اواپراتورهای برج خنک کننده

اواپراتور برج خنک کننده مدار باز

برج خنک کننده مدار باز دارای پکینگ است که وظیفه ی آن کاهش دمای آب با تبخیر آب توسط جریان اجباری فن می‌باشد و به دو صورت جریان متقاطع (Counter Flow) و جریان مخالف (Cross Flow) وجود دارد. نحوه کار دستگاه اواپراتور در جریان متقاطع آب به صورت زاویه ی 90 درجه با هوای ورودی به پکینگ‌ها برخورد می‌کند و در پکینگ جریان متقاطع آب خنک می‌شود و مقداری از آن تبخیر می‌شود. عملکرد اواپراتور در جریان مخالف آب به صورت جریان مخالف با هوای عبوری برخورد کرده و در پکینگ‌های جریان مخالف مقداری آب تبخیر شده و دمای خود را از دست می‌دهد.

اواپراتورهای برج خنک کننده مدار بسته

برج های خنک کننده مدار بسته دارای لوله‌های مسی، گالوانیزه و استیل بدون فین هستند و به صورت روش تبخیری آب درون لوله خنک می‌شود. طرز کار اواپراتور و این نوع مبدل‌ها به این صورت است که آبی در سیکل مدار باز برج‌های مدار بسته از طریق نازل بر روی لوله‌های برج خنک کننده ریزش می‌شود و آب ریزش شده توسط جریان هوا می‌خواهد تبخیر شود و گرمای آب درون لوله را گرفته و تبخیر می‌شود.

به این صورت آب درون لوله توسط تبخیر آب بیرون از لوله خنک می‌شود. از مزایای چنین اواپراتورهای برج‌های خنک کننده می‌توان به این نکته اشاره کرد که آب درون لوله‌های مبدل دچار رسوب و جلبک نمی‌شود و می‌توان برای استفاده از آن که در سیکل مدار بسته می‌باشد، آب مقطر استفاده کرد.

نتیجه گیری

به طور کلی می‌توان گفت که اواپراتورها جهت تبخیر کردن مبرد گازی یا سیال آبی است که می‌خواهند تبخیر شوند و گرمای تبخیر خود را از هوا یا آب به عنوان سیال دوم می‌گیرند. اواپراتورها به صورت‌های تبخیری در برج‌های خنک کننده، پوسته و لوله با مبرد گازی Shell & tube، کویل‌های Dx و اواپراتور صفحه‌ایی یا Plate می‌باشد.

اواپراتورهای Shell & tube و Plate بیشتر در چیلرهای خنک کننده آب استفاده می‌شوند و اواپراتورهای تبخیری مثل کویل‌های بدون فین و پکینگ‌ها در برج خنک کننده استفاده می‌شوند. همچنین اواپراتورهای کویل‌دار هم در اسپلیت‌ها و داکت اسپلیت‌ها و VRF و همچنین پکیج یونیت و کندانسینگ یونیت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سوالات تکمیلی