سوپرهیت و سابکول چیست؟ {وظیفه + نحوه محاسبه}

یکی از جذاب‌ترین بحث‌های دنیای تهویه مطبوع مبحث سیکل تبرید تراکمی است که اگر به این حوزه علاقه داشته باشید حتما با آن آشنا هستید؛ یکی از فرآیندهای بسیار معروف در چرخه تبرید تراکمی مبحث سوپرهیت و سابکول است که در این مقاله از سری مقالات آسا تهویه قصد داریم به آن بپردازیم تا شما اطلاعات مفیدی در این زمینه بدست بیاورید، پس تا انتها با ما همراه باشید تا به بررسی سوپرهیت و سابکول بپردازیم.

سوپرهیت چیست؟

ما در چرخه تبرید چندین فرآیند را داریم که اگر بخواهیم به صورت خلاصه بیان کنیم مایع مبرد در یونیت داخلی (اواپراتور) گرما را از سیال میگیرد و خودش به بخار تبدیل میشود سپس نیاز است تا بعد از این مرحله به کمپرسور برود و با افزایش فشار یا همان متراکم شدن به کندانسور هدایت شود ولی در این میان یک بخش بسیار مهم وجود دارد و آن هم اینست که نباید حتی ذره‌ای از مایع مبرد به صورت مایع وارد کمپرسور شود چرا که ورود مایع مبرد به صورت مایع در درون کمپرسور موجب خرابی این دستگاه شده و خسارت زیادی به کمپرسور وارد میکند. که در اینصورت به کل سیستم چیلر شما آسیب وارد میشود.

برای اینکه این اتفاق موجب خرابی کمپرسور نشود چه اقدامی باید در چرخه انجام داد؟

برای اینکه مایع مبرد به صورت کامل تبدیل به بخار شود معمولا بخشی از انتهای کویل (۱۰ الی ۱۵ درصد کویل‌ها) را در طراحی به این موضوع اختصاص میدهند تا بخار اشباع مبرد با جریان یافتن در این بخش تمام گرمای محیط را جذب کرده و کوچکترین مایعی به داخل کمپرسور وارد نشود که به این حالت سوپرهیت SUPERHEAT یا مافوق گرم شدن میگویند.

برای اینکه ملموس‌تر این مفهوم را درک کنید در نظر بگیرید که قرار است آب را بجوشانیم، وقتی آب به دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد میرسد در اصل در نقطه جوش خود است ولی برای تغییر فاز از مایع به گاز نیاز به انرژی گرمایشی بیشتری دارد، مقدار انرژی که برای تغییر فاز آب نیاز است گرمای نهان گفته میشود. در مورد چرخه تبرید تراکمی، مایع مبرد نیاز دارد تا انرژی مورد نیاز برای گرمای نهان مایع مبرد به آن داده شود تا کاملا به بخار تبدیل شود، این گرمای نهان را سوپرهیت میگویند.

چگونه سوپرهیت را اندازه‌گیری کنیم؟

در مثالی که بالاتر بررسی کردیم گفتیم که آب در ۱۰۰ درجه به نقطه جوش میرسد ولی در برای تغییر فاز به انرژی بیشتری نیاز دارد که به آن گرمای نهان یا سوپرهیت گفته میشود؛ حال سوال اینست که چگونه مقدار سوپرهیت را محاسبه کنیم؟

آب در صد درجه به جوش میرسد و فرض کنید در ۱۰۸ درجه تبدیل به بخار میشود، سوپرهیت یا گرمای نهان آن ۸ درجه سانتیگراد است و فرمول آن:

سوپرهیت = دمای فعلی – دمای تبخیر

البته فراموش نکنید که اصلا به عنوان خریدار نیاز ندارید تا اطلاعی از نحوه محاسبه آن داشته باشید و این اطلاعات صرفا آموزشی میباشد و برای افراد علاقه‌مند به این حوزه است.

با یک مثال سعی کردیم تا شما را با مفهوم سوپرهیت آشنا کنیم ولی در این بخش به صورت فنی قصد داریم تا نحوه محاسبه سوپرهیت در یک دستگاه را با هم بررسی کنیم.

در ابتدا شما باید فشار مطلق که از جمع فشار نسبی به همراه فشار اتمسفر بدست می‌آید را با وصل کردن فشار سنج، فشار مکش شده را بدست آورید که فشار نسبی است و آن را با فشار اتمسفر جمع کنید تا فشار مطلق را بدست آورید، سپس به جدول فشار-دمای مبرد مراجعه کنید تا دمای اشباع را در فشاری که بدست آورید را پیدا کنید.

در این مرحله باید دمای خروجی از اواپراتور را اندازه‌گیری کرده و از دمای اشباع که بدست آوردید کم کنید به عدد بدست آمده سوپرهیت میگویند به همین سادگی!

ما بالاتر فرمول بدست آوردن سوپرهیت به زبان ساده را بیان کردیم ولی فرمول دقیق‌تر آن به شکل زیر است:

دمای اشباع – دمای خروجی اواپراتور = سوپرهیت

در شکل زیر جدول فشار-دمای مبرد را برای شما قرار داده‌ایم، اصطلاحا به این جدول P-T میگویند.

ما در سری مقالات آسا تهویه یک مطلب درباره تفاوت اواپراتور و کندانسور نیز قرار داده‌ایم تا شما بهتر متوجه کارکرد این دو دستگاه شوید.

چرا سوپرهیت را اندازه‌گیری میکنند؟

همانطوری که اشاره کردیم باید کل مایع مبردی که در اواپراتور است تبدیل به بخار شود و هیچ مایعی وارد کمپرسور نشود و از همین رو باید کل مایع تبدیل به بخار شود که زمانی که این اتفاق می‌افتد به آن بخار اشباع یا سوپرهیت میگویند، از همین رو مهندسین باید بتوانند گرمای نهان هر مبرد را محاسبه کنند تا زمانی که مبرد در اواپراتور هستند در شرایط مافوق گرم سوپرهیت بشوند تا باعث خرابی کل سیستم نشوند.

بعد از اینکه سوپرهیت را به صورت کامل بررسی کردیم وقت آنست که به بررسی سابکول SUBCOOLING بپردازیم.

سابکول چیست؟

ما به صورت کامل و مفصل اشاره کردیم که سوپرهیت یا بخار شدن چیست و در بخش اواپراتور یا یونیت داخلی اتفاق می‌افتد ولی در این قسمت قرار است به بررسی سابکول یا چگالش در کندانسور بپردازیم تا شما با این مفهوم نیز آشنا شوید.

وقتی که مایع مبرد در اواپراتور تبدیل به بخار اشباع میشود به کمپرسور هدایت شده و متراکم میشود و به اصطلاح فشار آن افزایش می‌یابد و حالا قرار است این مایع مبرد وارد کندانسور شده و دوباره به مایع تبدیل شود یعنی گرمای خود را از دست بدهد، فرض کنید مایع مبرد با دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد وارد کندانسور میشود، هر مایعی دمای چگالش مشخصی دارد که بسته به هر دستگاه در دفترچه دستورالعمل یا کاتالوگ به آن اشاره شده است.

ولی فراموش نکنید که اگر دمای چگالش مبرد ۱۱۷ درجه سانتیگراد باشد نیاز است تا ۱۰۲ درجه خنک‌تر شود تا کاملا تغییر فاز بدهد به شکل کامل به مایع تبدیل شود به ایت ۱۵ درجه سابکول میگویند.

فکر کنم با این مثال ساده کاملا متوجه این مفهوم شدیم.

چرا باید سابکول از اهمیت بالایی برخوردار است؟

پاسخ بسیار ساده است چرا که اگر خاطرتان باشد مایع مبرد بعد از تغییر فاز دادن از حالت گاز به مایع باید به شیر انبساط هدایت شود تا فشار آن کاهش پیدا کند، از همین رو اگر کاملا به مایع تبدیل نشده باشد ممکن است به شیر انبساط آسیب وارد کند و به همین دلیل این فرآیند سابکول از اهمیت بالایی در چرخه تبرید تراکمی برخوردار است.

به زبان ساده سابکول به معنای خنک‌تر کردن دمای مبرد از دمای اشباع است.

اگر بخواهیم به صورت فنی از اهمیت بالای سابکول در این فرآیند صحبت کنیم، در صورتی که حبابی از بخار مبرد تغییر فاز نداده وارد شیر انبساط یا اکسپنشن ولو شود، موجب میشود که مایع مبرد کمتری وارد اواپراتور بشود که نام علمی این اتفاق، پدیده کاویتاسیون یا کاهش راندمان ذر شیر انبساط میشود و باعث اختلال در کل سیستم میشود.

نحوه محاسبه سابکول

محاسبه سابکول از لحاظ ساختاری کاملا شبیه سوپر هیت است و تفاوتی با آن ندارد و شما میتوانید با استفاده از فرمول زیر به سادگی آن را برای هر مبردی محاسبه کنید.

دمای فعلی – دمای جوش = سابکول

برای افرادی که به این زمینه تخصص دارند و به صورت علمی قصد دارند تا سابکول را در هر سیستمی محاسبه میکنند میتوانند از روش زیر به این مقدار دست پیدا کنند:

در ابتدا باید فشار دیسشارژ یا رانش را توسط گیج Gauge اندازه‌گیری کنید؛ این عدد فشار نسبی است و همانند روشی که برای سوپرهیت گفتیم شما نیاز به فشار مطلق دارید و باید این مقدار را با فشار منطقه جغرافیایی (فشار اتمسفر) که در آن ساکن هستید جمع کنید تا به شما عدد فشار مطلق را بدهد.

فشار اتمسفر تهران PSI 7.14 است.

به حدول دمای مبرد-فشار مراجعه کنید و دمای قرار گرفته در بازه فشار مطلقی که بدست آوردید را پیدا کنید.

در نهایت با استفاده از ترمومتر دمای لوله دیسشارژ را بدست آورید و دمای لوله دیسشارژ را از دمایی که از جدول دمای مبرد – فشار بدست آوردید کم کنید تا سابکول را بدست آورید به همین سادگی!

معمولا مقدار استاندارد بین ۵ الی ۱۱ درجه سانتیگراد است.

جدول دمای مبرد و فشار را نیز بالاتر برای شما عزیزان قرار داده‌ایم.

عیب‌یابی سوپرهیت و سابکول

یکی از دلایلی که در عیب یابی سیستم و به خصوص چرخه تبرید تراکمی در اولویت قرار دارد همین موضوع سوپرهیت و سابکول است و معمولا تکنسین‌ها روند این دو مفهوم را در ابتدا بررسی میکنند که در جدول زیر شما میتوانید چگونه باید سیستم را بر اساس سوپرهیت و سابکول بررسی کرد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زیر جدول فشار بر روی آنتالپی سوپرهیت و سابکول را نیز قرار دادیم تا در صورت علاقه بتوانید از آن استفاده کنید.

 

در این مقاله سعی کردیم به صورت جامع و مفصل با هم مفهوم سوپرهیت و سابکول را بررسی کنیم و با بیان مثال‌های ساده بتوانیم نحوه محاسبه این دو را نیز بیاموزیم امیدواریم شما از این مقاله از سری مطالب آسا تهویه لذت برده باشید لطفا نظرات و تجربیات ارزشمند خود را با ما و دیگر علاقه‌مندان این حوزه به اشتراک بگذارید.