شیر انبساط چیست؟

شیر انبساط یکی از چهار قسمت اصلی سیکل تراکمی سرمایش است. شیر انبساط دستگاهی است که برای کنترل جریان مبرد در سیستم تبرید استفاده می‌شود. شیر انبساط فشار مایع مبرد را تغییر می‌دهد. وقتی مایع مبرد از داخل شیر انبساط عبور می‌کند، منبسط می‌گردد و دچار افت فشار می‌گردد. در ادامه به مفهوم شیر انبساط چیست خواهیم پرداخت.

از طرفی شیر انبساط فشار و دمای مبرد را که از کندانسور می‌آید مطابق با نیاز سیستم کاهش می‌دهد. شیر انبساط  قادر به حفظ فشار و دمای ثابت مبرد در اواپراتور است، به همین علت از شیر انبساط در مواقعی که به دمای ثابت نیاز باشد استفاده می‌گردد.

انتخاب شیر انبساط به عواملی نظیر نوع مبرد، ظرفیت اواپراتور و فشارهای داخلی و خارجی درون آن بستگی دارد. اگر شیر انبساط به درستی کار نکند قادر به محدود کردن جریان مبرد نخواهد بود. این یعنی مقدار بیش از حد مبرد ممکن است به داخل اواپراتور سرازیر شود؛ در نتیجه، مبرد کاهش دمایی لازم را تجربه نخواهد کرد و این بدین معنی است که سیستم قادر نخواهد بود به اندازه مطلوب سرمایش ایجاد نماید.

محل قرار گیری شیر انبساط در سیکل تبرید

شیر انبساط در سیکل سرمایش قبل از اواپراتور نصب می‌شود و از ورود مبرد به صورت مایع به خط مکش کمپرسور و ایجاد آسیب احتمالی به آن جلوگیری می‌کند.

انواع شیر انبساط

از انواع شیر انبساط می‌توان به شیرانبساط ترموستاتیک (حرارتی)، دستی، لوله‌ مویی، اتوماتیک، الکترونیکی و شناور اشاره کرد.

شیر انبساط در بسیاری از سیستم‌های تبرید از واحدهای اسپیلت گرفته تا چیلرهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در دستگاه‌های سرمایش خانگی معمولا از یک لوله‌ی مویی با دهانه ثابت به عنوان انبساط دهنده استفاده می‌کنند اما در هر کدام از این دستگاه‌های سرمایشی چه دستگاه‌های خانگی و چه دستگاه‌های صنعتی مکان قرارگیری شیر انبساط درست قبل از اواپراتور است.

یکی از مهمترین انواع شیر انبساط، شیرانبساط ترموستاتیک یا حرارتی است. شیر انبساط ترموستاتیک را می‌توان به عنوان وسیله‌ای در نظر گرفت که به صورت خودکار وظیفه‌ی خود را انجام می‌دهد و با توجه به بار اواپراتور، جریان مناسب مایع را حفظ می‌کند. شیر انبساط ترموستاتیک بازده بالایی دارد و با توجه به عملکرد خودکار خود در صنعت به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شیر انبساط ترموستاتیک قادر است اواپراتور را فعال نگه دارد و می‌تواند فشار مبرد را از فشار کندانسور به فشار اواپراتور کاهش دهد. شیر انبساط ترموستاتیک می‌تواند در فشارهای متفاوت ناشی از دماهای مختلف کار کند؛ کارکرد شیر انبساط ترموستاتیک بیشتر به فشار وارد شده به شیر بستگی دارد.

 دو نوع شیر انبساط ترموستاتیک وجود دارد: دارای اکولایزر یا متعادل‌کننده‌ی داخلی و دارای اکولایزر یا متعادل‌کننده‌ی خارجی. به شیر انبساط با اکولایزر داخلی شیر انبساط معمولی و به شیر انبساط با اکولایزر خارجی شیر انبساط دارای اکولایزر نیز می‌گویند.  تفاوت شیرهای دارای اکولایزر و شیرهای معمولی در نحوه تأثیر فشار اواپراتور بر موقعیت سوزن است.

هرگاه افت فشار در اواپراتور بالا باشد و از شیر انبساط معمولی (دارای اکولایزر اخلی) استفاده شده باشد، سوپر هیت بیش از حدی در اواپراتور تولید می‌شود. یعنی مایع مبرد در اواپراتور با جذب حرارت به نقطه جوش می‌رسد و در اواپراتور ادامه مسیر می‌دهد تا آنکه تمام حجم آن تبخیر شود و با دمای بیشتری از اواپراتور خارج شود، یا به اصطلاح سوپر هیت شود. دلیل سوپرهیت بیش از حد این است که به علت افت فشار، دما نیز کاهش می‌یابد و شیر پاسخ اشتباه به این کاهش دما می‌دهد یا در اصطلاح می‌بندد. در این صورت باید از شیر انبساط با متعادل کننده‌ی خارجی یا همان شیر انبساط دارای اکولایزر استفاده کرد. در این حالت شیر انبساط پاسخ مناسب به سوپر هیت می‌دهد و دیگر سوپر هیت اضافه تولید نمی‌شود.

اجزای سازنده شیر انبساط ترموستاتیک

همان طور که گفته شد انواع مختلفی از شیر انبساط وجود دارد. در ادامه به بررسی اجزای سازنده‌ی شیر انبساط ترموستاتیک که در سردخانه‌های فریونی استفاده می‌شود پرداخته خواهد شد. شیر انبساط ترموستاتیک معمولاً از اجزای اصلی زیر ساخته شده است:

• بدنه سوپاپ: اجزا را نگه می‌دارد و یک روزنه در داخل خود دارد تا جریان مبرد را محدود کند.

• دیافراگم: از جنس ماده‌ای انعطاف پذیر و نازک ولی در عین حال قوی است و به طور معمول از فلز ساخته می‌شود که می‌تواند برای ایجاد فشار به پین ​​انعطاف پذیر باشد.

• سوزن: با حرکت به سمت بالا و پایین، اندازه دهانه داخل روزنه را تغییر می‌دهد و با این‌کار جریان مبرد را کنترل می‌کند.

• فنر: با نیروی سوزن مقابله کند.

• حباب یا بالب و لوله مویین: دمای مبرد را در خروجی اواپراتور اندازه‌گیری می‌کند و در برابر باز یا بسته شدن شیر واکنش نشان می دهد.

نحوه‌ی عملکرد شیر انبساط ترموستاتیک

مایع مبرد از ورودی شیر انبساط به عنوان یک سیال فشار بالا وارد شیر می‌شود. جریان مبرد به وسیله‌ی یک اوریفیس (سوزن) تنظیم می‌شود. هنگام عبور از سوزن شیر انبساط، مایع مبرد فشار بالا دچار افت فشار می‌شود و تغییر حالت می‌دهد.

علاوه بر تغییر حالت مبرد وظیفه‌ی تعیین میزان پاشش مبرد هم به عهده‌ی شیر انبساط است. هر شیر انبساط برای کارکرد نیازمند سه نیرو است:

• فشار فنر- این فشار در کارخانه تنظیم می‌شود و تعیین کننده‌ی سوپرهیتی است که ولو را به کار می‌اندازد.

• فشار اواپراتور-این فشار نشانگر بار اواپراتور است و در واقع میزان باز شدن شیر را تعیین می‌کند.

• فشار بالب- این فشار محرک اصلی باز شدن شیر است و بر اساس دمای مبرد داخل اواپراتور تنظیم می‌شود.

فشار فنر یک فشار ثابت و دائمی است که به سمت بالا به دیافراگم شیر وارد می‌شود و همانطور که اشاره شد در کارخانه تنظیم می‌شود. در جهت مخالف این فشار دائمی، فشار بالب وجود دارد. بالب در خروجی اواپراتور نصب می‌شود و به دمای مکش حساس است. اگر دمای مکش بالا رود، فشار بالب دیافراگم را به سمت پایین هدایت می‌کند. آخرین فشار از سمت اواپراتور و با توجه به بار آن در جهت مخالف فشار بالب وارد می‌شود. اگر فشار مکش بالا رود، این فشار دیافراگم را به سمت بالا هدایت می‌کند. تعادل بین این سه فشار تعیین کننده‌ی باز یا بسته بودن شیر انبساط خواهد بود.

جمع بندی

شیر انبساط از مهم‌ترین اجزای یک سیستم سرمایشی است که باید با توجه به مشخصات سیستم سرمایشی از جمله نوع گاز مبرد، دمای مورد نیاز و توان سرمایشی انتخاب گردد. برند اکسپنشن ولو دانفوس و اکسپنشن ولو آلکو از معتبرترین تولیدکنندگان شیر انبساط هستند که هر دو از نام آشناترین برندهای حوزه‌ی تبرید و سرمایش هستند. برای مطالعه‌ی مشخصات و قیمت انواع شیر انبساط مورد نیاز می‌توانید روی آن کلیک کنید.