صمام التمدد الحراري، والأنبوب الشعري، وصمام التمدد الإلكتروني، ثلاثة أجهزة خنق مهمة

صمام التمدد الحراري، والأنبوب الشعري، وصمام التمدد الإلكتروني، ثلاثة أجهزة خنق مهمة

تُعدّ آلية الخنق أحد المكونات المهمة في جهاز التبريد. وتتمثل وظيفتها في خفض ضغط السائل المشبع (أو السائل المبرد) في المكثف أو خزان السائل إلى ضغط ودرجة حرارة التبخر بعد الخنق. ويتم تعديل تدفق غاز التبريد الداخل إلى المبخر وفقًا لتغير الحمل. وتشمل أجهزة الخنق الشائعة الاستخدام الأنابيب الشعرية، وصمامات التمدد الحراري، وصمامات العوامة.

إذا كانت كمية السائل التي توفرها آلية الخنق للمبخر كبيرة جدًا مقارنة بحمل المبخر، فإن جزءًا من سائل التبريد سيدخل إلى الضاغط مع غاز التبريد، مما يتسبب في حدوث ضغط رطب أو حوادث مطرقة سائلة.

على العكس من ذلك، إذا كانت كمية السائل المتدفق صغيرة جدًا مقارنة بالحمل الحراري للمبخر، فلن يتمكن جزء من منطقة التبادل الحراري للمبخر من العمل بكامل طاقته، بل سينخفض ​​ضغط التبخر؛ وستنخفض قدرة التبريد للنظام، وسينخفض ​​معامل التبريد، وسترتفع درجة حرارة مخرج الضاغط، مما يؤثر على التشحيم الطبيعي للضاغط.

عندما يمر سائل التبريد عبر ثقب صغير، يتحول جزء من الضغط الساكن إلى ضغط ديناميكي، ويزداد معدل التدفق بشكل حاد، ليصبح تدفقًا مضطربًا، ويضطرب السائل، وتزداد مقاومة الاحتكاك، وينخفض ​​الضغط الساكن، بحيث يمكن للسائل تحقيق الغرض من تقليل الضغط وتنظيم التدفق.

يُعد الخنق أحد العمليات الرئيسية الأربع التي لا غنى عنها في دورة التبريد بالضغط.

لآلية التحكم في التدفق وظيفتان:

يتمثل أحدها في خنق وتخفيض ضغط سائل التبريد عالي الضغط الخارج من المكثف إلى ضغط التبخر

أما الأمر الثاني فهو ضبط كمية سائل التبريد الداخل إلى المبخر وفقًا لتغيرات حمل النظام.

1. صمام التمدد الحراري

يُستخدم صمام التمدد الحراري على نطاق واسع في أنظمة التبريد بالفريون. وبفضل آلية استشعار درجة الحرارة، يتغير الصمام تلقائيًا مع تغير درجة حرارة غاز التبريد عند مخرج المبخر، وذلك لتحقيق الغرض من ضبط كمية غاز التبريد المتدفقة.

تُضبط درجة التسخين الفائق لمعظم صمامات التمدد الحراري عند 5 إلى 6 درجات مئوية قبل مغادرتها المصنع. يضمن تصميم الصمام أنه عند زيادة درجة التسخين الفائق بمقدار درجتين مئويتين إضافيتين، يكون الصمام في وضع الفتح الكامل. وعندما تصل درجة التسخين الفائق إلى حوالي درجتين مئويتين، يُغلق صمام التمدد. يُستخدم زنبرك الضبط للتحكم في درجة التسخين الفائق، ويتراوح نطاق الضبط بين 3 و6 درجات مئوية.

بشكل عام، كلما زادت درجة التسخين الفائق التي يحددها صمام التمدد الحراري، انخفضت قدرة المبخر على امتصاص الحرارة، لأن زيادة درجة التسخين الفائق تشغل جزءًا كبيرًا من سطح نقل الحرارة في نهاية المبخر، مما يؤدي إلى تسخين البخار المشبع بشكل فائق في هذه المنطقة. وبالتالي، فإن مساحة تبخر المبرد وامتصاص الحرارة تقل نسبيًا، أي أن سطح المبخر لا يُستغل بالكامل.

مع ذلك، إذا كانت درجة التسخين الفائق منخفضة جدًا، فقد يدخل سائل التبريد إلى الضاغط، مما يؤدي إلى ظاهرة "المطرقة السائلة" غير المرغوب فيها. لذا، يجب ضبط درجة التسخين الفائق بشكل مناسب لضمان دخول كمية كافية من سائل التبريد إلى المبخر مع منع دخوله إلى الضاغط.

يتكون صمام التمدد الحراري بشكل أساسي من جسم الصمام، ووحدة استشعار درجة الحرارة، وأنبوب شعري. يوجد نوعان من صمامات التمدد الحراري: صمام ذو توازن داخلي، وصمام ذو توازن خارجي، وذلك وفقًا لطرق موازنة الغشاء المختلفة.

صمام تمدد حراري متوازن داخليًا

يتكون صمام التمدد الحراري المتوازن داخليًا من جسم الصمام، وقضيب الدفع، ومقعد الصمام، وإبرة الصمام، والزنبرك، وقضيب التنظيم، ومصباح استشعار درجة الحرارة، وأنبوب التوصيل، وغشاء الاستشعار، ومكونات أخرى.

صمام تمدد حراري متوازن خارجياً

يختلف صمام التمدد الحراري ذو التوازن الخارجي عن نظيره ذو التوازن الداخلي في بنيته وتركيبه، حيث لا يتصل الفراغ أسفل غشاء صمام التوازن الخارجي بمخرج الصمام، بل يُستخدم أنبوب توازن صغير القطر للتوصيل بمخرج المبخر. وبهذه الطريقة، لا يكون ضغط المُبرِّد المؤثر على الجانب السفلي من الغشاء هو Po عند مدخل المبخر بعد الخنق، بل يكون الضغط Pc عند مخرج المبخر. وعندما تتوازن قوة الغشاء، تكون Pg = Pc + Pw. لا تتأثر درجة فتح الصمام بمقاومة التدفق في ملف المبخر، مما يتغلب على عيوب صمام التوازن الداخلي. يُستخدم صمام التوازن الخارجي غالبًا في الحالات التي تكون فيها مقاومة ملف المبخر عالية.

عادةً، تُسمى درجة التسخين الفائق للبخار عند إغلاق صمام التمدد بدرجة التسخين الفائق المغلق، وهي تُساوي درجة التسخين الفائق المفتوح عند بدء فتح فتحة الصمام. يرتبط التسخين الفائق المغلق بالتحميل المسبق للنابض، والذي يُمكن ضبطه بواسطة ذراع الضبط.

تُسمى درجة التسخين الزائد عند ضبط الزنبرك على أرخى وضعية بـ"التسخين الزائد المغلق الأدنى"، بينما تُسمى درجة التسخين الزائد عند ضبط الزنبرك على أشد وضعية بـ"التسخين الزائد المغلق الأقصى". عمومًا، لا تتجاوز درجة التسخين الزائد المغلق الأدنى لصمام التمدد درجتين مئويتين، ولا تقل درجة التسخين الزائد المغلق الأقصى عن 8 درجات مئوية.

في صمام التمدد الحراري ذي التوازن الداخلي، يعمل ضغط التبخر أسفل الغشاء. إذا كانت مقاومة المبخر كبيرة نسبيًا، فسيحدث فقد كبير في مقاومة التدفق عند مرور المبرد في بعض المبخرات، مما يؤثر سلبًا على أداء صمام التمدد الحراري. يؤدي ذلك إلى زيادة درجة التسخين الفائق عند مخرج المبخر، واستغلال غير أمثل لمساحة نقل الحرارة فيه.

بالنسبة لصمامات التمدد الحراري المتوازنة خارجياً، يكون الضغط المؤثر أسفل الحجاب الحاجز هو ضغط مخرج المبخر، وليس ضغط التبخر، وبالتالي تتحسن الحالة.

2. الشعيرات الدموية

الأنبوب الشعري هو أبسط أجهزة التحكم في التدفق. وهو عبارة عن أنبوب نحاسي رفيع جدًا بطول محدد، ويتراوح قطره الداخلي عادةً بين 0.5 و 2 مم.

خصائص الشعيرات الدموية كجهاز خنق

(1) يتم سحب الأنبوب الشعري من أنبوب نحاسي أحمر، وهو سهل التصنيع ورخيص الثمن؛

(2) لا توجد أجزاء متحركة، وليس من السهل التسبب في الفشل والتسرب؛

(3) يتميز بخصائص التعويض الذاتي،

(4) بعد توقف ضاغط التبريد عن العمل، يمكن تحقيق توازن سريع بين الضغط على جانب الضغط العالي والضغط على جانب الضغط المنخفض في نظام التبريد. وعندما يبدأ تشغيله مرة أخرى، يبدأ محرك ضاغط التبريد بالعمل.

3. صمام التمدد الإلكتروني

صمام التمدد الإلكتروني هو صمام سريع يُستخدم في مكيفات الهواء العاكسة ذات التحكم الذكي. يتميز هذا الصمام بمزايا عديدة، منها: نطاق واسع لضبط التدفق، ودقة تحكم عالية، وملاءمته للتحكم الذكي، وقدرته على الاستجابة السريعة للتغيرات في تدفق غاز التبريد بكفاءة عالية.

مزايا صمامات التمدد الإلكترونية

نطاق واسع لضبط التدفق؛

دقة تحكم عالية؛

مناسب للتحكم الذكي؛

يمكن تطبيقه على التغيرات السريعة في تدفق المبرد بكفاءة عالية.

يمكن تعديل فتح صمام التمدد الإلكتروني ليتناسب مع سرعة الضاغط، بحيث تتطابق كمية المبرد التي يوفرها الضاغط مع كمية السائل التي يوفرها الصمام، بحيث يمكن زيادة سعة المبخر إلى أقصى حد وتحقيق التحكم الأمثل في نظام تكييف الهواء والتبريد.

يُساهم استخدام صمام التمدد الإلكتروني في تحسين كفاءة الطاقة لضاغط العاكس، وتحقيق ضبط سريع لدرجة الحرارة، ورفع نسبة كفاءة الطاقة الموسمية للنظام. في مكيفات الهواء العاكسة عالية الطاقة، يُعد استخدام صمامات التمدد الإلكترونية ضروريًا كعناصر للتحكم في التدفق.

يتكون هيكل صمام التمدد الإلكتروني من ثلاثة أجزاء: الكشف، والتحكم، والتنفيذ. وبحسب طريقة التشغيل، يُصنف إلى نوعين: كهرومغناطيسي وكهربائي. وينقسم النوع الكهربائي بدوره إلى نوعين: مباشر التشغيل ومُخفِّض السرعة. يُعد المحرك الخطوي المزود بإبرة صمام من النوع مباشر التشغيل، بينما يُعد المحرك الخطوي المزود بإبرة صمام عبر مُخفِّض سرعة من النوع مُخفِّض السرعة.