بررسی تخصصی اواپراتورها : انواع، مزایا و راهنمای انتخاب در کاربردهای سرمایشی و تهویه مطبوع
-
در این مطلب می‌خوانید:
تعریف
اواپراتور(Evaporator) نوعی مبدل حرارتی و یکی از اجزای اصلی در سیستمهای تبرید و تهویه مطبوع است که نقش آن جذب حرارت از محیط اطراف و انتقال آن به سیال مبرد است. در طی این فرآیند انتقال حرارت که به صورت فشار - ثابت انجام میگیرد، مبرد از حالت مایع به گاز تغییر فاز می‌دهد و به سمت کمپرسور جریان مییابد. از آنجا که عملکرد اواپراتور دقیقاً بر عکس عملکرد کندانسور میباشد، به طور کلی میتوان گفت در هر سیستمی (سیستم های برودتی و تهویه مطبوع، سردخانه‌ها و تونل‌های انجماد، صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها، تأسیسات پزشکی و آزمایشگاهی و ...) که کندانسور وجود دارد، اواپراتور نیز وجود خواهد داشت.
انواع اواپراتور
اواپراتورها نیز بسته به محل استفاده، نحوه عملکرد سیستم و نیاز کاربری، در انواع گوناگونی ساخته میشوند که دو نوع بسیار پرکاربرد آن شامل اواپراتور آبی و اواپراتور هوایی میباشد.
1. اواپراتور هوایی (Air-Cooler)
اواپراتور هوایی ساختاری بسیار مشابه با کندانسورهای هوا - خنک دارد و فرآیند انتقال حرارت در آنها از طریق عبور هوا از روی کویل ها صورت میگیرد. در این فرآیند، هوای گرم محیط توسط فن های اواپراتور از روی کویل سرد عبور کرده و باعث تبخیر مبرد داخل کویل میشود و در نتیجه دمای هوای فضای مورد نظر کاهش پیدا میکند. وجه تمایز اواپراتورهای هوایی نسبت به کندانسورهای هوا - خنک وجود المنت حرارتی در اواپراتور به منظور انجام فرآیند دیفراست(یخ زدایی) کویل ها میباشد. این نوع اواپراتور اغلب در سردخانه ها و تونل های انجماد مورد استفاده قرار میگیرد.
2. اواپراتور آبی (Water-Cooler)
اواپراتور آبی نیز همانند کندانسورهای آب - خنک از پوسته(بدنه اصلی) و کویل تشکیل شده است که فرآیند انتقال حرارت در این دستگاه، از طریق تماس سیال مبرد و آب در داخل این پوسته صورت میگیرد. در نتیجه، آب خنکشده(Chilled Water) از پوسته خارج شده و به سمت تجهیزات مورد نظر(مانند دستگاه هواساز) جریان پیدا میکند و این چرخه به طور مداوم تکرار میشود. از این نوع اواپراتور اغلب در سیستمهای تهویه مطبوع و یا چیلرهای فرآیندی در صنایع عظیم استفاده میگردد.
اجزای تشکیل‌دهنده
ساختار اواپراتورهای آبی و هوایی نیز به دلیل کاربری متفاوتی که دارند، از اجزای مختلفی تشکیل شده است.
| نوع اواپراتور | هوایی | آبی |
| اجزای تشکیل دهنده | بدنه اصلی کویل(لوله ها) فین فن المنت |
بدنه اصلی(پوسته) کویل(لوله ها) پمپ آب |
این اجزای تشکیل دهنده، نقش مشخصی در عملکرد اواپراتور ایفا میکنند:
- بدنه اصلی/ پوسته (Shell): به عنوان محافظ اجزا و پوسته در نوع آبی برای هدایت جریان سیال
- کویل/لولهها (Coil/Tubes): مجرای انتقال مبرد
- فین‌ها (Fins): در نوع هوایی؛ برای افزایش سطح انتقال حرارت برای افزایش راندمان دستگاه
- فن‌ها (Fans): در نوع هوایی؛ برای جابجایی هوا
- پمپ (Pump): در نوع آبی ؛ برای جابجایی آب خنکشده
ویژگی‌ها و مزایا
اواپراتورها با توجه به ساختار و اجزای تشکیل دهنده قابلیت ها و مزایای متفاوتی برای کاربر ارائه میکنند.
| ویژگی‌ها | مزایا |
|---|---|
| طراحی متنوع بر اساس کاربرد | استفاده چندمنظوره در صنایع مختلف |
| قابلیت کارکرد در دماهای مختلف | سازگاری با شرایط محیطی مختلف |
| عملکرد موثر در سیستم‌هایی با شرایط کاری گوناگون | افزایش راندمان سیستم تبرید با مصرف بهینه انرژی |
| قابلیت جذب حرارت متناسب با شرایط | عملکرد منعطف و طول عمر بالا |
نصب اواپراتور
اواپراتور در نقش جاذب حرارت هم ممکن است در خارج از فضای مورد نظر قرار گیرد(نوع آبی) و هم ممکن است در نقش یونیت داخلی(Indoor Unit) یک سیستم برودتی در داخل سردخانه/ فضای مورد تهویه قرار داده شود(نوع هوایی). به همین دلیل، مهمترین نکاتی که برای نصب هرکدام از این موارد باید رعایت گردد عبارت است از:
| نوع اواپراتور | هوایی | آبی |
| انتخاب محل مناسب | با توجه به جریان هوا، شدت پرتاب هوای اواپراتور و نحوه قرارگیری اجزا در داخل فضا، بهترین محل برای نصب دستگاه در داخل فضا انتخاب میگردد. | اواپراتور باید در محلی قرار گیرد که نسبت به منبع آب تغذیه و همچنین تجهیزات خنککننده(هواساز، چیلر و ...) بهترین موقعیت را داشته باشد. |
| استفاده از تجهیزات نصب و اتصالات استاندارد | به منظور پیشگیری از بروز هرگونه خرابی و نشتی، ضروری است که از لولهها، اتصالات و تجهیزات استاندارد و مقاوم در برابر خوردگی، سرمای شدید، فشار بالا و شرایط مختلف محیطی استفاده گردد. | |
| عایق‌کاری برای حفظ کارایی دستگاه و جلوگیری از اتلاف انرژی | - خط لوله مبرد خروجی از اواپراتور | - پوسته اواپراتور - خط لوله آب خنککننده خروجی از اواپراتور - خط لوله مبرد خروجی از اواپراتور |
نکات مهم در حین انتخاب
از آنجایی که خروجی یک سیستم تبرید(ایجاد سرمایش در فضا)، وظیفهی اواپراتور میباشد، میتوان دریافت که نحوه طراحی و انتخاب این دستگاه، تأثیرگذاری بسیار بالایی در راندمان کل سیستم و رضایتبخشی کاربر خواهد داشت. از این رو، مهمترین نکاتی که در طی فرآیند طراحی و انتخاب اواپراتور باید لحاظ گردند عبارتند از:
- ظرفیت برودتی مورد نیاز: نیاز کاربر، شرایط محیطی، ابعاد فضای مورد نظر، تجهیزات موجود و شرایط حاکم بر فضا؛ از مهمترین پارامترهای تأثیرگذار بر ظرفیت برودتی مورد نیاز و در نتیجه ظرفیت سرمایشی اواپراتور انتخابی به شمار میروند. همچنین، با انتخاب اواپراتور مناسب میتوان از مصرف انرژی بهینهی آن اطمینان حاصل نمود.
- نوع مبرد: اجزای اواپراتور انتخاب شده باید با مبرد مورد استفاده در سیستم سازگاری داشته و در مقابل خواص فیزیکی و شیمیایی آن مقاومت خوبی داشته باشند.
- شرایط محیطی: بسته به شرایط موجود(دسترسی به منابع آب، جریان هوا، فضای نصب و...) باید نوع مناسب را از میان انواع موجود(آبی یا هوایی) انتخاب نمود.
- جنس مواد: با توجه به دما و رطوبت هوا و همچنین محل استفاده از اواپراتور الزامی است که اجزای اواپراتور انتخابی از مواد مقاوم در برابر خوردگی، تغییرات دمایی، رطوبت زیاد و دیگر عوامل مخرب ساخته شده باشند.
- شرایط تعمیر و نگهداری: قبل از انتخاب اواپراتور، توصیه میگردد که هزینه‌های مربوط به تعمیر و سرویس دوره‌ای آن پیشبینی شده و مد نظر قرار داده شود.