برای انتقال حرارت از داخل یک محفظه یا اتاق به خارج آن محیط , احتیاج به یک
واسطه یا مبرد است. در یک سیستم سرد کننده مکانیکی استاندارد , عمل گرفتن
حرارت با تبخیر مایعی در دستگاه تبخیر (Evaporator), و پس دادن آن در دستگاه
تقطیر (Condenser) صورت می گیرد و این امر باعث تغییر حالت ماده سرمازا از
بخار به مایع می گردد .مایعاتی که بتوانند به سهولت از مایع به بخار و بالعکس
تبدیل شوند به عنوان واسطه انتقال حرارت به کار برده می شوند, زیرا این تغییر
حالت باعث تغییر حرارت نیز می گردد .برخی از این مواد سرمازا از مواد دیگر
مناسب تر هستند . در اصل ماده سرمازا به علت نقطه جوش منفی وقتی از طریق
لوله ها به محیط گرم میرسد از مایع به گاز تبدیل شده است و برای انجام این کار
نیاز دارد که گرمای محیط را جذب کند پس گرمای محیط را میگیرد به گاز تبدیل
میشود و از طریق کمپرسور کشیده شده توسط کندانسور به مایع تبدیل میشود و
باز هم به محیط برگشت داده میشود و این چرخه همچنان ادامه دارد.
خصوصیات مواد سرمازا :
سیالی که به عنوان ماده سرمازا مورد استفاده قرار می گیرد باید دارای مشخصات زیر باشد:
.
۱- سمی نباشد.
۲- قابل انفجار نباشد .
۳-اکسید کننده نباشد .
۴- قابل اشتعال نباشد .
۵- در صورت نشت به سهولت قابل تشخیص باشد
۶- محل نشت آن قابل تعیین باشد .
۷- قادر به عمل کردن در فشار کم باشد (نقطه جوش پایین) .
۸- از نوع گازهای پایدار باشد .
۹- قسمت هایی که در داخل مایع حرکت می کند به سهولت قابل روغنکاری باشند.
۱۰- تنفس کردن آن مضر نباشد .
۱۱-دارای گرمای نهان متعادلی برای مقدار تبخیر در واحد زمان باشد .
۱۲-جابجایی نسبی آن برای ایجاد مقدار معینی برودت کم باشد .
۱۳-دارای کمترین اختلاف, بین فشار تبخیر و تقطیر باشد .
۱۴-ماده سرمازا نباید خورنده باشد (ایجاد زنگ زدگی کند) تا ساختن تمام قطعات سیستم از فلزات معمولی با عمر خدمتی طولانی تر عملی گردد.
مبنای مقایسه مواد سرمازای به کار رفته در صنعت سرد کنندگی , بر اساس حرارت تبخیر ۵ درجه فارنهایت و حرارت تقطیر ۶۸ درجه فارنهایت است .
شناسایی مواد سرمازا بوسیله شماره گذاری :
روش جدید مشخص کردن مواد سرما زا در صنایع تبرید , شماره گذاری این مواد است . پیش حرف R که مخفف کلمه REFRIGERANT به معنای سرمازا
است نوشته می شود.روش مشخص نمودن شماره ای توسط انجمن مهندسین تهویه ,تبرید و حرارت مرکزی آمریکا متداول شده است .
طبقه بندی مبردها و مواد سرما زا :
این مواد بوسیله دو سازمان ملی آمریکایی به نام های :
(NRSC (The national refrigeration safety code
(NBFU (The national board of fire underwriters
طبقه بندی شده اند.
سازمان اول تمام مایعات سرمازا به سه گروه زیر تقسیم بندی می کند:
گروه اول : بی خطر ترین مواد که شامل R500 , R14 , R13 , R502 , R744 ، R13BL , R22 , R30 , R12 , R114 , R21 , R11 , R113 می باشد.
گروه دوم : مواد سمی و تا حدی قابل اشتعال که شامل : R717 , R40 , R764 , R1130 , R160 , R611 می باشد.
گروه سوم : مواد قابل اشتعال که شامل : R50 , R1150 , R170 , R290 می باشد.
موسسه NBFU نیز مواد سرمازا را نسبت به درجه سمی بودن آن ها طبقه بندی کرده است که شامل شش گروه است که
بی خطر ترین آن ها گروه یک است.
گروه اول :
R744 Carbon Dioxide ، R12
R-13B1 Kulene-131
R-21
R-114 6R-30 Carrene No. 1 4
R-11 6
R-22 5
R-113 4
R-500 6
R-502 6
R-503 6
R-504 6
R-40 Methylene Chloride 4
گروه دوم :
R-717 Ammonia 2
R-1130 Dichloroethylene 4
R-160 Ethyl Chloride 4
R-40 Methyl Chloride 4
R-611 Methyl Formate 3
R-764 Sulphur Dioxide 1
گروه سوم :
R-600 Butane 5
R-170 Ethane 5
R-601 Iso Butane 5
R-290 Propane 5
در اینجا به بررسی بعضی از مبرد های متداول می پردازیم:
- ۱۲-R (دی کلرودی فلورو متان ) (CCl2F2) :
ماده ای است بیرنگ تقریبا بی بو و در فشار اتمسفر دارای نقطه جوشی معادل ۷/۲۱ درجه فارنهایت است . ماده ای غیر سمی و غیر قابل اشتعال است و خورنده نیست , از نظر شیمیایی این مبرد در حرارت های عملیاتی بی اثر است و از نظر حرارتی تا ۱۰۲۲ درجه پایدار باقی می ماند .
۱۲- R دارای گرمای نهان نسبتا پایین است و برای مصرف در دستگاه های کوچک تر مناسب می باشد , زیرا گردش مقدار زیادی ماده سرما زا امکان استفاده از مکانیزم های عملیاتی و تنظیم دقیق تر و در عین حال با حساسیت کمتر را میسر می کند . از این مبرد در کمپرسور های پیستونی و دورانی و انواع بزرگ گریز از مرکزی استفاده می شود .
این ماده در فشار های سر , و معکوس (پس فشار) کم , ولی مثبت با یک بازدهی حجمی خوب کار می کند , ۱۲- R , در ۵ درجه فارنهایت , فشاری معادل ۵/۲۶ پوند بر اینچ مربع مطلق , و در ۸۶ درجه فارنهایت دارای فشاری مطلق معادل ۸/۱۰۸ پوند بر اینچ مربع است .
گرمای نهان آن در ۵ درجه فارنهایت ۲/۶۸ بی-تی- یو است و نشت آن به سهولت و با استفاده از نشت یاب الکترونیکی یا مشعل هالاید مشخص می گردد.
در حرارت صفر درجه مقدار کمی آب در ۱۲-R حل می شود که نسبت آن بر حسب وزن ۶ در ملیون است . مایعی که تولید می شود تا حدودی بر روی اکثر فلزات معمولی که در ساختمان دستگاه های سرد کننده استفاده می شود , ایجاد زنگ می کند . اضافه کردن روغن های معدنی هیچگونه اثری در ایجاد رنگ بوسیله مایع ندارد ولی احتمالا کم رنگ شدن مایع به وسیله آب را کاهش می دهد . حساسیت ماده ۱۲-R نسبت به آب در مقایسه با ۲۲-R و ۵۰۲-R بیشتر است . تا ۹۰ درجه قابل حل شدن در روغن است . در این حرارت روغن شروع به جدا شدن می کند و به علت سبک تر بودن وزن در سطح آن جمع می شود .
به کار بردن ۳۰ پوند از این ماده به ازای هر ۱۰۰۰ فوت مکعب فضای تهویه شده کاملا بی خطر است .
این ماده در سیلندر های به اندازه مختلف عرضه می شود و احتمالا در قوطی های سر بسته و محکم نیز یافت می شود . کد رنگی مخصوص ۱۲- R سفید است .
۲۲-R منوکلرودی فلورو متان (CHCLF2)
۲۲-R یک ماده سرمازای مصنوعی است که انحصارا برای دستگاه های تبریدی که درجه تبخیر پایینی دارند ساخته شده است . یکی از موارد استفاده آن در دستگاه های انجماد سریع است که حرارت آن ها بین ۲۰ تا ۴۰ درجه فارنهایت حفظ می گردد . همچنین در دستگاه های تهویه مطبوع و یخچال های خانگی نیز به طور موفقیت آمیزی مورد استفاده قرار گرفته است . ۲۲-R فقط در کمپرسورهای پیستونی به کار گرفته می شوند و فشار عملیاتی آن به نحوی است که برای نیل به درجات پایین , نیازی به کار کردن در فشار های کمتر از جو نیست . گرمای نهان آن به ازای هر پوند در ۵ درجه فارنهایت ۲۱/۹۳ بی-تی-یو است . فشار عادی سر کمپرسور در ۸۶ درجه ۸۲/۱۷۲ پوند بر اینچ مربع مطلق است .
۲۲-R ماده ای پایدار ,غیر سمی ,بدون اثر اکسید کنندگی , بی آزار و غیر قابل اشتعال است . فشار اواپراتور در ۵ درجه فارنهایت ۴۳ پوند بر اینچ مربع است . حلالیت آن در آب ۳ برابر ۱۲-R است . بنابراین رطوبت در این ماده باید حداقل باشد .به همین دلیل استفاده از رطوبت گیر و خشک کن در این مورد بیشتر است .
به علت تمایل شدید تر ۲۲-R به آب تعداد بیشتری رطوبت گیر برای خشک کردن آن لازم است. ۲۲-R تا حرارت۱۶درجه فارنهایت در روغن حل می شود وپس از ان روغن شروع به جدا شدن نموده و چون از مایع سبک تر است در سطح آن جمع می شود. وجود نشت را می توان به وسیله ی نشت یاب الکترونیکی و یا مشعل هالاید تعیین کرد.
- مواد سرما زا ی مخلوط:
همانطور که از نامشان پیداست , این مواد مخلوطی از دو یا چند ماده ی سرما زا هستند, ولی مانند یک ماده سرما زای واحد عمل می کنند. و سه نوع متداولتر آنها عبارتند از:
- R500 که مخلوطی است از ۸/۷۳ درصد R12 و ۲/۲۶ درصد R152a
- R502 که مخلوطی است از۸/ ۴۸ درصد R22 و ۲/ ۵۱درصد R11
- R410a که مخلوطی از ۵۰% R32 و ۵۰% R125
این مواد سرما زا موادی ثبت شده هستند که مراحل ترکیب آنها پیچیده است و متصدی سرویس نباید با اختلاط مواد مبرد اقدام به ساختن ماده ای مخصوص بنماید.
گاز های سرما زا در کولرگازی اسپلیت – مبرد ها
