اواپراتور (Evaporator) چیست؟
اواپراتور یا تبخیر کننده یک مبدل حرارتی می باشد. انواع مختلفی دارد که در دستگاه کولر گازی نوع خاصی از کارکرد آن مد نظر است. این مبدل حرارتی از مجموعه ای از لوله های منحنی تشکیل شده است که وظیفه‌ی انتقال حرارت را بر عهده دارند. گاز یا مبرد در داخل لوله های مسی در حرکت است و باعث ایجاد سرما می شود. مبرد یا گاز داخل اواپراتور به صورت بخار می باشد. مبرد با حرکت از لوله مویی از حالت گاز مایع به بخار تغییر می کند.
با حرکت مبرد در اواپراتور از فشار گاز به آرامی کاسته می شود. این امر باعث می شود نقطه جوش گاز کاهش پیدا کند و گاز مایع به بخار تبدیل شود. نتیجه‌ی این فعل و انفعالات باعث می شود که حرارت موجود گرفته شود و فضای داخلی سرد شود. پس از این مرحله گاز دوباره به سمت کمپرسور مکش و فرستاده می شود. اواپراتور مجموعه ای از لوله های مسی و صفحات آلومینیومی مشبک می باشد. به طور خلاصه باید بگوییم که اواپراتور محلی جهت خنک سازی هوا و یا دفع گرما می باشد.
اواپراتور: قلب تپنده سیستم‌های تبرید
اواپراتور که از کلمه‌ی لاتین “Evaporare” به معنای تبخیر گرفته شده، یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع به شمار می‌رود. این مبدل حرارتی وظیفه‌ی اساسی تبخیر سیال مبرد و جذب گرما از محیط اطراف را بر عهده دارد تا فرایند خنک‌سازی را به انجام برساند.
در این مقاله که به زبانی ساده و جامع نگاشته شده است، به بررسی ابعاد مختلف اواپراتورها می‌پردازیم. از جمله مباحثی که در این مقاله به آنها پرداخته خواهد شد، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تعریف و عملکرد اواپراتور: در این بخش با ماهیت اواپراتور، وظایف اصلی آن و نقش حیاتی‌اش در چرخه تبرید آشنا خواهیم شد.
- انواع اواپراتور: اواپراتورها در شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی با کاربردهای متنوع طراحی و ساخته می‌شوند. در این قسمت به معرفی انواع متداول اواپراتورها مانند اواپراتورهای پوسته و لوله، صفحه ای، سردخانه‌ای و هوایی می‌پردازیم.
- اجزای تشکیل دهنده اواپراتور: هر اواپراتور از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر کدام وظیفه‌ی خاص خود را بر عهده دارند. در این بخش به معرفی و شرح وظایف اجزای اصلی اواپراتورها می‌پردازیم.
- نحوه انتخاب اواپراتور مناسب: انتخاب اواپراتور مناسب با توجه به نیازها و شرایط مختلف حائز اهمیت است. در این قسمت به بررسی فاکتورهای مهمی که باید در هنگام انتخاب اواپراتور مد نظر قرار داد، می‌پردازیم.
- کاربردهای اواپراتور: اواپراتورها در صنایع مختلفی از جمله تهویه مطبوع، سردخانه، یخچال، فریزر و … کاربرد دارند. در این بخش به بررسی برخی از مهم‌ترین کاربردهای اواپراتورها می‌پردازیم.
- عیب یابی و نگهداری اواپراتور: برای حفظ عملکرد بهینه و طول عمر مفید اواپراتور، انجام اقدامات لازم جهت عیب یابی و نگهداری دوره‌ای آن ضروری است. در این بخش به معرفی برخی از نکات مهم در زمینه‌ی عیب یابی و نگهداری اواپراتورها می‌پردازیم.
تعریف و عملکرد اواپراتور:
اواپراتور مبدل حرارتی است که در آن، سیال مبرد با جذب گرما از محیط اطراف، از حالت مایع به گاز تبدیل می‌شود. این فرآیند تبخیر، نیازمند انرژی حرارتی است که از محیط اطراف اواپراتور تامین می‌شود. در نتیجه، دمای محیط اطراف اواپراتور کاهش می‌یابد و خنک‌سازی مورد نظر انجام می‌شود.
سیال مبرد پس از تبخیر شدن در اواپراتور، توسط کمپرسور به سمت کندانسور هدایت می‌شود. در کندانسور، سیال مبرد گرما را به محیط اطراف منتقل کرده و مجدداً به حالت مایع تبدیل می‌شود. سپس، سیال مایع خنک شده از طریق شیر انبساط به اواپراتور باز می‌گردد و چرخه تبرید به طور پیوسته تکرار می‌شود.
انواع اواپراتور: قلب‌های تپنده با کاربردهای متنوع
همانطور که در مقالات قبلی نیز اشاره شد، اواپراتورها به عنوان یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع، وظیفه‌ی اساسی تبخیر سیال مبرد و جذب گرما از محیط اطراف را بر عهده دارند.
انتخاب اواپراتور مناسب با توجه به نیازها و شرایط مختلف حائز اهمیت است. چرا که اواپراتورها در شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی با کاربردهای متنوع طراحی و ساخته می‌شوند. در ادامه این مقاله به معرفی و بررسی انواع متداول اواپراتورها می‌پردازیم:
1. اواپراتورهای پوسته و لوله:
این نوع اواپراتور از رایج‌ترین اواپراتورها در سیستم‌های تبرید محسوب می‌شود. در این نوع اواپراتور، سیال مبرد از داخل لوله‌ها عبور می‌کند و گرمای محیط اطراف را از طریق جداره‌ی لوله‌ها جذب می‌کند.
مزایا:
- ساختار ساده و بادوام
- قیمت مناسب
- راندمان بالا
- تنوع بالا در ظرفیت و ابعاد
معایب:
- اشغال فضای نسبتاً زیاد
- وزن سنگین
- نیاز به فضای کافی برای نصب و سرویس
کاربردها:
- سیستم‌های تهویه مطبوع
- سردخانه‌ها
- یخچال‌ها و فریزرها
- فرایندهای صنعتی
2. اواپراتورهای صفحه ای:
اواپراتورهای صفحه ای از دو صفحه فلزی نازک تشکیل شده‌اند که در بین آنها کانال‌هایی برای جریان سیال مبرد وجود دارد. این نوع اواپراتورها به دلیل سطح تبادل حرارتی بالا، از راندمان بالایی برخوردار هستند.
مزایا:
- سطح تبادل حرارتی بالا و راندمان بالا
- اشغال فضای کم و وزن سبک
- سهولت نصب و سرویس
معایب:
- قیمت نسبتاً بالا
- حساسیت بیشتر به خوردگی و فرسایش
- نیاز به پمپ برای گردش سیال مبرد
کاربردها:
- سیستم‌های تهویه مطبوع
- سردخانه‌ها
- یخچال‌ها و فریزرها
- فرایندهای صنعتی
3. اواپراتورهای سردخانه ای:
اواپراتورهای سردخانه ای در سردخانه‌ها و اتاق‌های یخچال دار برای خنک کردن فضا و حفظ دمای پایین مورد نظر برای نگهداری مواد غذایی و سایر محصولات استفاده می‌شوند.
مزایا:
- طراحی شده برای خنک کردن فضاهای بزرگ
- راندمان بالا و مصرف انرژی کم
- مقاومت بالا در برابر خوردگی و فرسایش
معایب:
- قیمت نسبتاً بالا
- نیاز به فضای کافی برای نصب
کاربردها:
- سردخانه‌ها
- اتاق‌های یخچال دار
- انبارهای مواد غذایی
4. اواپراتورهای هوایی:
اواپراتورهای هوایی که به اواپراتورهای فن دار نیز معروف هستند، در سیستم‌های تهویه مطبوع برای خنک کردن هوا استفاده می‌شوند. در این نوع اواپراتور، فن هوا را از روی کویل‌های سرد عبور می‌دهد و هوای خنک شده را به فضای مورد نظر هدایت می‌کند.
مزایا:
- سهولت نصب و سرویس
- توزیع یکنواخت هوای خنک
- اشغال فضای کم
معایب:
- راندمان پایین‌تر نسبت به سایر انواع اواپراتورها
- تولید صدای بیشتر
کاربردها:
- سیستم‌های تهویه مطبوع خانگی و تجاری
- چیلرها
- یونیت‌های هواساز
5. اواپراتورهای غرق شده (سیلابی):
در اواپراتورهای غرق شده، کویل‌های اواپراتور در داخل مخزنی از سیال مبرد غوطه‌ور هستند. این نوع اواپراتورها به دلیل تماس مستقیم سیال مبرد با کویل‌ها، از راندمان بالایی برخوردار هستند.
مزایا:
- راندمان بالا و تبادل حرارتی سریع
- قابلیت کنترل دقیق دما
معایب:
- ساختار پیچیده و هزینه بالا
- نیاز به حجم زیادی از سیال مبرد
- حساسیت بیشتر به نشتی
کاربردها:
- سیستم‌های تبرید صنعتی
- فرایندهای تولید مواد غذایی و دارویی
6. اواپراتورهای بدون فن:
همانطور که از نامشان پیداست، اواپراتورهای بدون فن از فن برای گردش هوا استفاده نمی‌کنند. در این نوع اواپراتور، جریان هوا به طور طبیعی به دلیل اختلاف دما بین کویل‌های سرد و هوای اطراف ایجاد می‌شود.
مزایا:
- کارکرد بی صدا
- مصرف انرژی کم
- عدم نیاز به برق برای کارکرد
معایب:
- راندمان پایین‌تر نسبت به اواپراتورهای فن دار
- توزیع نامنظم هوای خنک
کاربردها:
- سیستم‌های تهویه مطبوع خورشیدی
- سردخانه‌های کوچک
- یخچال‌های کم مصرف
7. اواپراتورهای کریوژنیک:
اواپراتورهای کریوژنیک برای خنک کردن سیالات و گازها به دماهای بسیار پایین مانند زیر 150- درجه سانتیگراد استفاده می‌شوند. این نوع اواپراتورها در کاربردهای مختلفی مانند صنایع فضایی، تحقیقات علمی و پزشکی کاربرد دارند.
مزایا:
- قابلیت خنک کردن سیالات و گازها به دماهای بسیار پایین
- راندمان بالا
معایب:
- ساختار پیچیده و هزینه بالا
- نیاز به مبردهای خاص و تجهیزات پیچیده
کاربردها:
- صنایع فضایی
- تحقیقات علمی و پزشکی
- تولید گازهای مایع
انتخاب اواپراتور مناسب:
همانطور که در ابتدای مقاله نیز اشاره شد، انتخاب اواپراتور مناسب با توجه به نیازها و شرایط مختلف حائز اهمیت است.
از جمله فاکتورهای مهمی که باید در هنگام انتخاب اواپراتور مد نظر قرار داد، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ظرفیت خنک کنندگی: ظرفیت خنک کنندگی اواپراتور باید متناسب با حجم فضای مورد نظر برای خنک سازی باشد.
- نوع سیال مبرد: سیال مبردهای مختلفی با خواص متفاوت وجود دارند. انتخاب سیال مبرد مناسب به عوامل مختلفی مانند دمای مورد نظر، بازده و ملاحظات زیست محیطی بستگی دارد.
- نوع کاربرد: اواپراتورها در کاربردهای مختلفی مانند تهویه مطبوع، سردخانه، یخچال و فریزر مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوع کاربرد اواپراتور در انتخاب نوع و مدل آن تاثیرگذار خواهد بود.
- ابعاد و وزن: ابعاد و وزن اواپراتور باید متناسب با فضای مورد نظر برای نصب باشد.
- قیمت: قیمت اواپراتورها با توجه به نوع، مدل، ظرفیت و برند آنها متفاوت است.
جمع بندی:
همانطور که مشاهده شد، اواپراتورها در انواع مختلفی با کاربردهای متنوع طراحی و ساخته می‌شوند. انتخاب اواپراتور مناسب با توجه به نیازها و شرایط مختلف حائز اهمیت است. امیدواریم این اطلاعات برای شما مفید بوده باشد.
اجزای تشکیل دهنده اواپراتور:
هر اواپراتور از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر کدام وظیفه‌ی خاص خود را بر عهده دارند. از جمله مهم‌ترین اجزای تشکیل دهنده اواپراتورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بدنه: بدنه اواپراتور از جنس‌های مختلفی مانند فلز، پلاستیک یا کامپوزیت ساخته می‌شود و وظیفه‌ی محافظت از اجزای داخلی اواپراتور را بر عهده دارد.
- لوله‌ها: در اواپراتورهای پوسته و لوله، سیال مبرد از داخل لوله‌ها عبور می‌کند. جنس لوله‌ها باید از موادی باشد که در برابر خوردگی و فرسایش مقاوم باشند.
- پوسته: پوسته اواپراتور، لوله‌ها را احاطه کرده و از آنها محافظت می‌کند. پوسته اواپراتور معمولاً از جنس فلز یا پلاستیک ساخته می‌شود.
- فین‌ها: فین‌ها سطوحی هستند که به افزایش سطح تبادل حرارتی اواپراتور کمک می‌کنند. فین‌ها معمولاً از جنس آلومینیوم یا مس ساخته می‌شوند.
- شیر انبساط: شیر انبساط، فشار و دمای سیال مبرد را قبل از ورود به اواپراتور تنظیم می‌کند.
- سینی تخلیه: سینی تخلیه برای جمع آوری و هدایت آب حاصل از تراکم بخارات آب موجود در هوا به خارج از اواپراتور تعبیه می‌شود.
کاربردهای اواپراتور:
اواپراتورها در صنایع مختلفی از جمله موارد زیر کاربرد دارند:
- تهویه مطبوع: در سیستم‌های تهویه مطبوع، اواپراتورها برای خنک کردن هوای داخل ساختمان‌ها و منازل مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- سردخانه: در سردخانه‌ها، اواپراتورها برای خنک کردن و حفظ دمای پایین مورد نظر برای نگهداری مواد غذایی و سایر محصولات استفاده می‌شوند.
- یخچال و فریزر: در یخچال و فریزرها، اواپراتورها برای خنک کردن محفظه داخلی و حفظ دمای مورد نظر برای نگهداری مواد غذایی استفاده می‌شوند.
- فرایندهای صنعتی: در برخی از فرایندهای صنعتی مانند تولید مواد شیمیایی و دارویی، از اواپراتورها برای خنک کردن سیالات و تجهیزات استفاده می‌شود.
عیب یابی و نگهداری اواپراتور:
برای حفظ عملکرد بهینه و طول عمر مفید اواپراتور، انجام اقدامات لازم جهت عیب یابی و نگهداری دوره‌ای آن ضروری است. از جمله نکات مهم در زمینه‌ی عیب یابی و نگهداری اواپراتورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بررسی نشتی: به طور مرتب اواپراتور را از نظر نشتی سیال مبرد بررسی کنید. نشتی سیال مبرد می‌تواند باعث کاهش عملکرد و راندمان اواپراتور شود.
- نظافت کویل‌ها: کویل‌های اواپراتور را به طور مرتب از گرد و غبار و آلودگی‌ها پاک کنید. تجمع گرد و غبار بر روی کویل‌ها می‌تواند باعث کاهش جریان هوا و افت راندمان اواپراتور شود.
- بررسی موتور فن: موتور فن اواپراتور را از نظر سلامت و عملکرد صحیح بررسی کنید. خرابی موتور فن می‌تواند باعث کاهش جریان هوا و افت راندمان اواپراتور شود.
- کنترل شیر انبساط: شیر انبساط را از نظر عملکرد صحیح بررسی کنید. خرابی شیر انبساط می‌تواند باعث نشت سیال مبرد و یا عدم تنظیم صحیح جریان آن شود.
در صورت مشاهده هرگونه مشکل در عملکرد اواپراتور، باید از یک تکنسین متخصص برای تعمیر و یا تعویض آن کمک بگیرید.
انواع اواپراتور: قلب‌های تپنده با کاربردهای متنوع (بخش پایانی)
در بخش‌های قبلی به معرفی و بررسی انواع متداول اواپراتورها پرداختیم. در این بخش پایانی قصد داریم به چند نکته تکمیلی در مورد اواپراتورها و همچنین معرفی برخی از برندهای معتبر اواپراتور در بازار اشاره کنیم:
نکات تکمیلی:
- بازده اواپراتور: بازده اواپراتور به نسبت گرمای جذب شده توسط سیال مبرد به گرمای کل ورودی به اواپراتور تعریف می‌شود. عواملی مانند نوع سیال مبرد، طراحی اواپراتور، دمای محیط و سرعت جریان هوا بر بازده اواپراتور تاثیرگذار هستند.
- جذب رطوبت: اواپراتورها علاوه بر جذب گرما، رطوبت موجود در هوا را نیز جذب می‌کنند. این امر می‌تواند باعث ایجاد یخ زدگی بر روی کویل‌های اواپراتور شود. برای جلوگیری از یخ زدگی، از روش‌هایی مانند گرم کردن الکتریکی کویل‌ها و یا استفاده از سیستم‌های دیفراست استفاده می‌شود.
- تاثیر مبردهای غیر CFC: در گذشته از مبردهای حاوی CFC (کلروفلوروکاربن) در سیستم‌های تبرید استفاده می‌شد. این مبردها به دلیل اثرات مخربی که بر لایه ازن داشتند، ممنوع شده‌اند. امروزه از مبردهای جایگزین CFC مانند HFC (هیدروفلوروکاربن) و HCFC (هیدروکلروفلوروکاربن) استفاده می‌شود.
برندهای معتبر اواپراتور:
- دانفوس (Danfoss): این شرکت دانمارکی یکی از بزرگترین تولیدکنندگان تجهیزات تبرید و تهویه مطبوع در جهان است و طیف گسترده‌ای از اواپراتورها را برای مصارف مختلف ارائه می‌دهد.
- گوهر (Gohr): این شرکت ایرانی با سابقه بیش از 50 سال در زمینه تولید تجهیزات تبرید و تهویه مطبوع، انواع اواپراتورهای پوسته و لوله، صفحه ای و سردخانه ای را به بازار عرضه می‌کند.
- مهر (Mehr): این شرکت ایرانی دیگر با سابقه بیش از 40 سال در زمینه تولید تجهیزات تبرید و تهویه مطبوع، انواع اواپراتورهای پوسته و لوله، صفحه ای و هوایی را تولید می‌کند.
- الکتروکار (Electrokar): این شرکت ایرانی با سابقه بیش از 30 سال در زمینه تولید تجهیزات تبرید و تهویه مطبوع، انواع اواپراتورهای پوسته و لوله، سردخانه ای و هوایی را به بازار عرضه می‌کند.
- کرن (Kern): این شرکت آلمانی با سابقه بیش از 80 سال در زمینه تولید تجهیزات تبرید و تهویه مطبوع، انواع اواپراتورهای پوسته و لوله، صفحه ای و سردخانه ای را تولید می‌کند.
انتخاب اواپراتور مناسب:
همانطور که در ابتدای مقاله نیز اشاره شد، انتخاب اواپراتور مناسب با توجه به نیازها و شرایط مختلف حائز اهمیت است.
در هنگام انتخاب اواپراتور، باید به فاکتورهای مختلفی مانند ظرفیت خنک کنندگی، نوع سیال مبرد، نوع کاربرد، ابعاد و وزن، قیمت و برند اواپراتور توجه کرد. همچنین، توصیه می‌شود برای انتخاب اواپراتور مناسب، از مشاوره متخصصان مجرب در این زمینه استفاده کنید.
جمع بندی:
اواپراتورها به عنوان یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع، نقش بسیار مهمی در فرایند خنک سازی ایفا می‌کنند. با انتخاب اواپراتور مناسب و نگهداری صحیح از آن، می‌توان از عملکرد بهینه و طول عمر مفید آن بهره‌مند شد.
منابع:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Evaporator
- https://industrial-kitchen.com/3076.html
- https://makh-co.com/types-of-evaporators/
- https://www.alaquainc.com/how-many-types-of-evaporators-are-in-refrigeration/
- https://www.slideshare.net/wisdomvalley/evaporators
- https://www.slideshare.net/MamtaSahurkar/types-of-evaporators
- https://www.slideshare.net/slideshow/evaporator-231822152/231822152
- https://www.rathvac.com/cold-room-solutions-evaporators/
