شیر انبساط الکترونیکی به همراه کمپرسور، کندانسور و اواپراتور، یکی از اجزاء چهارگانه سیکل تبرید در یخچال فروشگاهی محسوب می‌شود. بهره‌گیری از این قطعه به‌جای شیر انبساط ترموستاتیکی در یخچال فروشگاهی و سیستم های برودتی، باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود و دمای اواپراتور و کابین یخچال فروشگاهی را به‌صورت دقیق کنترل می‌نماید. علاوه بر این، استفاده از شیر انبساط الکترونیکی می‌تواند از خطراتی که کمپرسورها را تهدید می‌کند، بکاهد و عمر مفید آن‌ها را افزایش دهد.
نمونه‌ای از شیر انبساط الکترونیکی
در این مطلب قصد داریم تا با نحوه عملکرد و مزایای شیر انبساط الکترونیکی در یخچال فروشگاهی و سیستم های برودتی آشنا شویم. با ما همراه باشید:
نحوه عملکرد شیر انبساط الکترونیکی:
در ابتدا ماده مبرد یا سرمازا که به‌صورت مایع است، در فرآیند سیکل تبرید از شیر انبساط عبور می‌کند. پس‌از‌این گذر، مایع مذکور دچار افت فشار می‌شود و بر اساس افت فشار بالا، دمای آن به‌شدت کاهش پیدا می‌کند و در مسیرش، وارد اواپراتور می‌گردد. هنگام ورود مایع مبرد به اواپراتور، دمای محیط یا آب بیش از دمای مایع مبرد است و با انتقال دما، مایع مبرد رفته‌رفته شروع به تبخیر می‌نماید. بخار حاصل از این تبخیر، به کمپرسور انتقال می‌یابد و با افزایش دما و فشار، راهی کندانسور می‌گردد.
پس از ورود بخار مبرد به کندانسور، گرمای ماده مبرد به محیط یا آب انتقال پیدا می‌کند و باعث می‌شود که مبرد یا ماده سرمازا دوباره به حالت مایع تبدیل شود و راه ورودی شیر انبساط الکترونیکی را در پیش بگیرد. این سیکل تبرید توسط اجزا چهارگانه آن (شیر انبساط الکترونیکی، اواپراتور، کمپرسور و کندانسور) و مایع مبرد، تا زمان روشن بودن کمپرسور تداوم دارد و باعث خنک شدن کابین یخچال فروشگاهی یا محیط سیستم‌های برودتی می‌گردد.
استپ موتورها:
با توجه به پیشرفت تکنولوژی، امروزه شیرهای انبساط الکترونیکی از دقت بسیار بالایی برخوردارند و در دستگاه‌هایی که نیازمند سنجش دقیق میزان ورودی مایع مبرد به اواپراتور هستند، کاربرد فراوانی دارند. عملکرد شیر انبساط الکترونیکی، بر اساس طراحی متبحرانه‌ای انجام می‌شود؛ به گونه‌ای که شیرهای انبساط الکترونیکی، جریان مبرد ورودی به اواپراتورهای انبساط مستقیم را در پاسخ به سیگنال‌های ارسالی از سوی کنترلری الکترونیکی، کنترل می‌نمایند. باز و بسته شدن شیر ورودی مبرد در اکسپنشن الکترونیکی، توسط موتورهای کوچکی صورت می‌پذیرد که به آن‌ها استپ موتور (step motor) می‌گویند.
استپ موتورها، درواقع عمل دوران را پیوسته انجام نمی‌دهند؛ بلکه هر زمانی که سیگنالی را از سوی کنترلر دریافت نمایند، وارد عمل می‌شوند و به‌اندازه کسری از یک دور کامل، دوران می‌کنند. استپ موتورها بر مبنای حرکت چرخ‌دنده‌ای که موقعیت یک پین را در مجرای عبور مبرد تغییر می‌دهد، عمل می‌نمایند. این موتورهای کوچک، قابلیت پیشروی با سرعت 200 گام در ثانیه را دارند و می‌توانند به‌سرعت به موقعیت دقیق قبلی برگردند. کنترلر تعداد سیگنال-گام‌های ارسالی را ثبت می‌نماید و این موضوع، باعث می‌شود که کنترلر توانایی بازگرداندن شیر به موقعیت قبلی در هرلحظه را داشته باشد و بتواند جریان مبردی که در حال عبور از آن است را به‌صورت بسیار دقیق کنترل نماید.
حسگرهای شیر انبساط الکترونیکی:
سیگنال‌های الکترونیکی از کنترلر به شیر انبساط الکترونیکی، معمولاً توسط مقاومت گرمایی که با جریان هوای تخلیه‌شده به داخل کابین یخچال فروشگاهی یا محیط سیستم های برودتی در ارتباط است، ارسال می‌شوند. درواقع این مقاومت گرمایی، همان مقاومت الکتریکی می‌باشد که با تغییر دما مقاومتش تغییر یافته است و معمولاً حسگرهای دیگری نیز برای تشخیص مقدار سوپرهیت مبرد (زمانی است که مایع مبرد با گرفتن گرما، از حالت مایع به حالت گاز یا بخار تغییر فاز می‌دهد و هنگامی اتفاق می‌افتد که بخار حاصل‌شده، با دریافت گرمای اضافه، بالاتر از دمای جوش باشد.)، در ورودی و خروجی اواپراتور نصب می‌شوند.
این موضوع، باعث محافظت از کمپرسور در برابر هر نوع بازگشت مایع مبرد به آن در شرایط کاهش سوپرهیت می‌گردد. علاوه بر این، برای کنترل فشار، دما و سوپرهیت مبرد، می‌توان از مبدل‌های فشار (Pressure transducers) نیز بهره برد. مبدل‌های فشار، معمولاً 3 رشته سیم دارند که دو سیم آن به‌منظور تأمین برق تغذیه و سیم سوم برای سیگنال خروجی می‌باشد. با افزایش فشار، معمولاً ولتاژ خروجی از سیم مربوط به سیگنال نیز افزایش پیدا می‌کند و کنترلر توسط این سیگنال و با کمک جدول فشار/دمایی که در آن تعبیه شده، نسبت به محاسبه دمای مبرد اقدام می‌نماید.
حلقه بازخوردی:
گاهی اوقات احتمال دارد که شیر انبساط الکترونیکی، توسط کنترلر بیش از نیاز باز شود و باعث پر شدن اواپراتور از ماده مبرد گردد. در چنین شرایطی، حسگرهای تعبیه شده در سیستم تبرید و متصل به کنترلر، متوجه شرایط موجود می‌شوند و بازخورد آن را به کنترلر و شیر انبساط الکترونیکی می‌دهند. این موضوع باعث می‌شود که استپ موتورها در جهت بسته شدن شیر انبساط عمل کنند و باعث بسته شدن بیشتر آن گردند.
محل قرارگیری شیر انبساط الکترونیکی در سیکل تبرید:
محل قرارگیری شیر انبساط الکترونیکی، بین کندانسور و اواپراتور می‌باشد. درواقع، این قطعه مرز ناحیه فشار بالا و پایین در سیستم‌های برودتی محسوب می‌شود. به‌عبارت‌دیگر، اکسپنشن الکترونیکی در سیکل تبرید یخچال فروشگاهی و سیستم‌های برودتی، موجب کاهش فشار مایع مبرد می‌گردد. در سالیان اخیر به‌منظور تغذیه بهتر اواپراتور، کاهش میانگین سوپرهیت، پاسخ سریع، افزایش پایداری، رفتار ثابت، بی‌نیازی به تنظیمات دوره‌ای، انطباق بیشتر با تغییرات بار برودتی و رفتار متناسب با عملکرد واحد کنترل، از شیرهای انبساط الکترونیکی استفاده می‌شود.
نمونه‌ای دیگر از شیر انبساط الکترونیکی
مزایای شیر انبساط الکترونیکی:
یکی از بزرگ‌ترین مزایای پیشرفت تکنولوژی برای انسان‌ها، افزایش سرعت و دقت است که این موضوع شامل عملکرد شیر انبساط الکترونیکی نیز می‌شود. در ادامه مطلب، برخی از مزایای شیر انبساط الکترونیکی در یخچال فروشگاهی و سیستم های برودتی را بررسی می‌نماییم:
-
عملکرد سریع و مصرف بهینه انرژی:
شیرهای انبساط الکترونیکی به دلیل سرعت بالایشان، عملکرد بسیار بهتری نسبت به سایر شیرهای قدیمی دارند. با توجه به‌دقت بالای این نوع از شیرهای انبساط و پاسخ‌گویی فوری به سیگنال‌های الکترونیکی، اکسپنشن الکترونیکی مصرف انرژی کمتری نسبت به انواع قبلی دارند.
-
مناسب برای سیستم‌های برگشت‌پذیر:
شیر انبساط الکترونیکی، گزینه‌ای بسیار مناسب برای سیستم‌های برگشت‌پذیر محسوب می‌شود.
-
استفاده کمتر از فضا:
ابعاد کوچک شیر انبساط الکترونیکی نسبت به شیر انبساط ترموستاتیکی، باعث می‌شود تا علاوه بر ظاهر بهتر، فضای کمتری را نیز اشغال نماید.
-
آلودگی صوتی کمتر:
شیر انبساط الکترونیکی نسبت به شیرهای انبساط ترموستاتیکی، از آلودگی صوتی کمتری برخوردار است.
-
بهینه‌سازی دما:
بهره‌گیری از شیر انبساط الکترونیکی در یخچال فروشگاهی و سیستم های برودتی، موجب بهینه‌سازی دما می‌شود و از افزایش شدید دما جلوگیری می‌نماید.
-
قابل‌استفاده برای انواع مبرد:
شیرهای انبساط الکترونیکی، با توجه به عملکرد، کیفیت و دقت بالا، برای انواع مبردها قابل‌استفاده هستند.
جمع‌بندی:
شیر انبساط الکترونیکی یا اکسپنشن الکترونیکی، قطعه‌ای کلیدی در یخچال فروشگاهی و سیستم های برودتی است که در کنترل فرآیند برودت و حفظ دمای مطلوب نقش بسیار مهمی دارد. این شیرها معمولاً دارای سنسورهایی هستند که دما و فشار را اندازه‌گیری می‌کنند و سیستم کنترلی ارسال می‌کنند. با توجه به اندازه‌گیری دما و فشار، میکروکنترلر می‌تواند جریان سیال را به‌طور خودکار تنظیم کند. به‌عبارتی‌دیگر، اگر دمای داخل یخچال بالا برود و نیاز به خنک کردن بیشتر باشد، شیر انبساط الکترونیکی باز می‌شود تا جریان سیال افزایش یابد و درنتیجه برودت بیشتری ایجاد شود.
نمونه‌ای از اکسپنشن الکترونیکی
از سوی دیگر، اگر دما به حد مطلوب رسید، شیر انبساط الکترونیکی بسته می‌شود و جریان سیال کاهش می‌یابد. با استفاده از این تکنولوژی پیشرفته، می‌توان بهبودهای قابل‌توجهی در عملکرد و کارایی یخچال فروشگاهی و سیستم های برودتی داشت و همچنین مصرف انرژی را بهبود بخشید. با توجه به ارتقاء تکنولوژی و پیشرفت‌های مداوم درزمینه شیر انبساط الکترونیکی، قابلیت‌ها و کاربردهای آن در آینده نیز قابل توسعه و گسترش است.
از همراهی دوباره شما با مقالات سایت بهسرما بسیار ممنونیم و امیدواریم که حاصل تلاش تیم تحریریه شرکت بهسرما در جمع‌آوری مقاله "شیر انبساط الکترونیکی در یخچال فروشگاهی"، رضایت همراهان ارجمندمان را جلب نموده باشد. شما عزیزان می‌توانید با مراجعه به بخش وبلاگ سایت بهسرما، آخرین مقالات و آموزشی گروه ما را مطالعه فرمایید.