شیر انبساط (Expansion Valve)
وجود این شیر مکانیزمی جهت کنترل دبی ماده سرمازا یا مبرد در سیستم های تبرید است. شیر انبساط یکی از اجزای اصلی سیکل تبرید تراکمی بخار و همچنین سیکل تبرید جذبی به شمار می رود و در تمامی دستگاه ها و سیستم های برودتی و تهویه مطبوع که بر اساس این سیکل های تبرید کار می کنند، استفاده می شوند. اکسپنشن ولو با عناوین شیر کنترل و یا شیر تنظیم نیز شناخته می شود؛ چراکه یکی از وظایف عمده آن کنترل جریان مبرد ورودی به اواپراتور در سیکل تبرید می باشد.
طابق شکل زیر در فرآیند سیکل تبرید، ماده مبرد یا سرمازا (به شکل مایع) پس از عبور از شیر انبساط با افت فشار زیادی مواجه شده و به تبع آن افت دمای قابل توجهی نیز پیدا می کند و سپس وارد اواپراتور می شود. در اواپراتور یا تبخیر کننده، به دلیل آنکه دمای ماده مبرد کمتر از دمای محیط (آب یا هوا) است، گرمای محیط به ماده سرمازا منتقل می شود، به همین دلیل مبرد شروع به تبخیر شدن می کند. پس از آن بخار مبرد وارد کمپرسور شده و با افزایش فشار که افزایش دما را نیز در پی دارد، از کمپرسور خارج می گردد و به سمت کندانسور (چگالنده) منتقل می شود، در کندانسور نیز به وسیله انتقال گرمای ماده مبرد به محیط (آب یا هوا)، این ماده سرمازا مجدداً به حالت مایع تغییر فاز داده و به ورودی اکسپنشن ولو می رسد و به این ترتیب سیکل برودتی تا مادامی که کمپرسور روشن است تکرار می شود.
همانطور که در شکل مشاهده می کنید موقعیت شیر انبساط بین کندانسور و اواپراتور می باشد. در واقع این شیر به مانند کمپرسور، مرز ناحیه فشار بالا و فشار پایین در دستگاه های برودتی محسوب می شود و در ناحیه خط مایع مبرد (Liquid line) قرار دارد. شیر انبساط بر خلاف کمپرسور که نقش افزایش فشار بخار مبرد در سیکل تبرید را دارد، باعث ایجاد افت فشار در مایع مبرد موجود در سیکل تبرید می شود.
فرآیند اختناق یا اثر ژول-تامسون و نقش شیر انبساط
فرآیند اختناق (Throttling process) یا اثر ژول – تامسون عبارت است از تغییر ترمودینامیکی یک سیال (گاز یا مایع)، هنگامی که از یک شیر (Valve) یا دریچه متخلخل (Porous plug) عبور می کند به نحوی که در طول این عملیات، فرآیند اختناق در یک محیط ایزوله صورت می گیرد و هیچگونه انتقال حرارتی با محیط اطراف خود ندارد.
مطابق شکل زیر فرض کنید که یک نوع گاز یا سیال از نقطه شماره یک به سمت نقطه شماره دو در حال حرکت است و از یک شیر در حالت نیمه باز یا یک دریچه متخلخل عبور می کند. چنانچه این فرآیند با محیط اطراف خود ایزوله باشد و انتقال گرمایی صورت نپذیرد، سیال دچار افت فشار و به دنبال آن کاهش دما می شود و این همان اصل کلیدی در شیر انبساط (اکسپنشن ولو) موجود در سیستم های برودتی و تهویه مطبوع است.
در دمای اتاق، تمامی گازها به جز هیدروژن، هلیوم و نئون در اثر فرآیند اختناق دچار افت دما شده و سرد می شوند.
این شیر از اجزای زیر تشکیل شده است:
- دیافراگم (Diaphragm)
- محفظه عبور مبرد
- بدنه شیر (Valve body)
- فنر تنظیم فشار استاتیک سوپرهیت
- حباب حسگر (sensing bulb)
- دریچه اتصال متعادل کننده خارجی
ساختار داخلی شیر انبساط
منبع: http://tahviehnegar.com/
