اصول سیکل برودت یخچال

اصول سیکل برودت یخچال و فریزر از جمله لوازم خانگی پرکاربرد در زندگی روزمره هستند که در هر خانه ای یافت می شوند. با پیشرفت تکنولوژی و صنعت، این وسایل نیز توسعه یافته و با تنوع زیادی در بازار تولید و عرضه می شوند اساس کار همه آن ها خنک نگه داشتن محفظه یخچال با طراحی یک سیکل تبرید منظم و دقیق است.

جالب است بدانید چرخه سیستم خنک کننده یخچال براساس قوانین ترمودینامیک طراحی شده است. طبق این قانون، در این چرخه یک ماده طی فرآیندهای مختلف انرژی گرمایی جذب می کند و این انرژی را به محیط بیرون انتقال می دهد. این ماده در یخچال، مبرد نام دارد. مبرد نوعی گاز فریون است که خواص ترمودینامیکی ویژه ای دارد. گاز مبرد که با ساختار مولکولی مختلفی نیز تولید می شود انرژی گرمایی بالایی دارد؛ بدین معنی که برای تغییر یک درجه ای دمای مبرد یا تغییر فاز آن در یک دمای ثابت به انرژی گرمایی بسیار بالایی احتیاج است. این ماده مبرد در سیکل تبرید یخچال گردش می کند و در بخش های مختلف با جذب گرمای محیط، تغییر فاز می دهد و از حالت مایع به گاز تبدیل می شود. این فرآیند که تبخیر نام دارد، محیط اطراف را خنک می کند و باعث ماندگاری مواد غذایی در یخچال می‌شود.

یکی از اصول سیستم سردنگه داشتن یخچال و فریزر برای شروع فرآیند تبخیر و تغییر فاز مبرد از مایع به گاز، باید فشار ماده مبرد از طریق قطعه ای به نام لوله مویی کاهش یابد. برای تکرار فرآیند عملکرد یخچال فریزر، مبرد گاز باید به حالت مایع خود برگردد، بنابراین گاز مبرد مجددا تا فشار بالاتر و درجه حرارت بیشتری فشرده می‌شود، این جایی است که یکی از مهم ترین قطعات یخچال یعنی کمپرسور  وارد عمل می‌شود و مشابه پمپ دوچرخه عمل می‌کند. هر بار که مبرد از کمپرسور یخچال عبور می کند، گاز مبرد با دما و فشار بالا ایجاد می کند و به سیکل تبرید می فرستد. برای کاهش دمای گاز مبرد، گاز از لوله های مارپیچ پشت یخچال که کندانسور نام دارد عبور می کند و حین عبور از کندانسور گرما از دست می دهد. موتور فن یخچال در قسمت کندانسور با دمیدن هوا روی لوله های کندانسور به خنک شدن گاز مبرد موجود در لوله ها کمک می کند. هنگامی که گاز در داخل کندانسور که هنوز تحت فشار زیاد است خنک می‌شود، دوباره به مایع تبدیل می شود. سپس مبرد مایع به اواپراتور برگشت داده می‌شود تا سیکل تبرید دوباره اتفاق بیفتد.

از کمپرسورها برای فشرده کردن گازها استفاده می‌شود. در حقیقت کمپرسورها تجهیزاتی هستند که با صرف انرژی مکانیکی، سیال را به داخل محفظه خود می‌مکند و سپس آن را فشرده می کنند. در اثر فشرده سازی گاز مبرد، دمای آن نیز افزایش می یابد. معمولاً گاز پرفشار خروجی را از یک سیستم خنک‌کننده عبور می‌دهند تا دمای گاز دوباره به حد معمولی بازگردد. کمپرسورها با توجه به نوع کاربرد انواع مختلفی دارند که برای مصارف خانگی و صنعتی برودتی و تهویه مطبوع و مصارف عمومی طراحی شده‌اند. حتی پمپ آکواریوم که برای وارد کردن هوا به آکواریوم ماهی‌ها استفاده می‌شود نیز یک نوع کمپرسور است. فروشگاه اسپارت استور به عنوان بزرگترین تامین کننده انواع کمپرسور یخچال و کولرگازی و گاز مبرد در ایران، بهترین مرجع برای بررسی، انتخاب و خرید انواع قطعات یدکی لوازم خانگی است.

سیال مبرد از اواپراتور به کمپرسور انتقال می‌یابد. اصلی‌ترین عملکرد کمپرسور تخلیه سیال مبرد از تبخیرکننده است تا با حفظ دما و فشار پایین در آن، این تجهیز بتواند گرما را از محفظه یخچال خارج کند. در مرحله بعدی کمپرسور سیال مبرد را فشرده می‌کند؛ تا جایی که در کندانسور با از دست دادن دما تبدیل به مایع شود.

وظیفه خنک کردن محیط داخل یخچال بر عهده گاز یخچال است و در صورت خالی شدن گاز یخچال، عملیات خنک سازی انجام نمی گیرد. در گذشته سیستم برق کشی به آسانی قابل دسترسی نبود، از نفت به عنوان سوخت یخچال استفاده می کردند تا گاز در سیکل تبرید به گردش در بیاید. گازی که در آن زمان برای سرد کردن محیط داخل یخچال استفاده می شد، آمونیاک بود.

گرمای ناشی از سوختن نفت باعث منبسط شدن گاز آمونیاک شده و آن را به گردش در می آورد.

با وجود اینکه هنوز هم در بسیار از مناطق ایران از یخچال های نفتی استفاده می شود اما در حال حاضر استفاده از گاز آمونیاک در سیکل تبرید یخچال ممنوع است. گاز آمونیاک و ترکیبات آن بسیار سمی و قابل اشتعال هستند و در صورت کار با این گاز و نشتی احتمال مسمویت یا آتش سوزی وجود دارد. علاوه بر این گاز آمونیاک به محیط زیست آسیب می زند و در صورت ترکیب شدن با رطوبت، می تواند تاثیر بسیار بدی بر روی فلزات داشته باشد.

اصول سیکل برودت یخچال امروزه برای ساخت سیستم خنک کننده یخچال از گازی به نام فرئون (Freon) استفاده می کنند. استفاده از این گاز خطرات آمونیاک را به همراه ندارد؛ اما می تواند بر روی لایه ازون تاثیر گذار باشد. امروزه متخصصین برخی از ویژگی های گاز فرئون را به گونه ای تغییر داده اند که اثرات مخرب کمتری بر روی لایه ازون داشته باشد.