شیر انبساط ترموستاتیک | اجزا، طریقه کارکرد، نحوه تنظیم و انتخاب

        شیر انبساط ترموستاتیک معمول ترین شیر انبساط به کار رفته در چیلر تراکمی است. شیر انبساط ترموستاتیک به دلیل سادگی عملکرد و دسترسی آسان و همچنین حساسیت و دقت بالا در تنظیم جریان مبرد بسیار محبوب هستند. ایراد اصلی شیر های انبساط ترموستاتیک لزوم سوپرهیت نسبتا بالاست که باعث کاهش سطح انتقال حرارت در فرایند تبخیر در اواپراتور خواهد شد.

پیشنهاد می‌شود قبل از مطالعه این مقاله، جهت شناخت بهتر کنترل کننده های ماده مبرد و انواع شیر انبساط، مطلب "شیر انبساط یا اکسپنشن ولو" را در بلاگ ایران فریون مطالعه کنید.

شیر انبساط ترموستاتیک

        شیر های ترموستاتیک به دلیل راندمان بالا و سهولت سازگاری یا هر کاربرد تبریدی، پر استفاده ترین نوع کنترل کننده های مبرد هستند. در حالی که کار شیر انبساط اتوماتیک به فشار ثابت اواپراتور متکی است، عملکرد شیر اکسپنشن ترموستاتیک به سوپرهیت شدن ثابت بخار خروجی از اواپراتور بستگی دارد. این پدیده اجازه میدهد اواپراتور تحت تمام شرایط بار سیستم از مبرد کاملا پر باشد. با توجه به اینکه شیر های انبساط ترموستاتیک تحت تمام شرایط کاری، استفاده کامل و موثر از سطح اواپراتور را میسر می‌کنند در سیستم های تبرید با بار زیاد، مناسب ترین نوع کنترل کننده مبرد هستند.

اجزای شیر انبساط ترموستاتیک

        همانطور که در دیاگرام شماتیک شیر انبساط ترموستاتیک می‌بینید قسمت های اصلی این شیر عبارتند از :

1. سوزن و نشیمن گاه: از حساس ترین و مهم ترین بخش های شیر انبساط بوده و با حرکت سوزن به واسطه فشار فنر متصل به دیافراگم، میزان دبی جرمی ماده مبرد در شیر انبساط تنظیم می‌شود. لازم به ذکر است برای ظرفیت های گوناگون، انتخاب صحیح سایز سوزن شیر انبساط برای یک بدنه شیر نیز مهم بوده و مانند انتخاب هر تجهیز دیگری در سیکل تبرید، به کارکرد سیکل با بیشترین راندمان و عملکرد صحیح سیکل تبرید کمک می‌کند.
2. دیافراگم: یکی از بخش های مهم شیر انبساط ترموستاتیک دیافراگم بوده که میزان گشودگی سوزن را کنترل می‌کند.
3. حباب حسگر(بالب): این قطعه یک کپسول فلزی است که پر از سیال مبرد است و به وسیله لوله ای موئین به فضای بالای دیافراگم مرتبط می‌شود.
4. فنر: که به زیر دیافراگم متصل بوده و میزان فشردگی آن معمولاً به وسیله یک پیچ تنظیم کنترل می‌شود.
5. پیچ تنظیم: این پیچ که تعادل دیافراگم و میزان سختی فنر دیافراگم را تنظیم می‌کند منجر به تنظیم سوپرهیت می‌شود.
6. فیلتر: در این نوع از شیرها نیز همچون شیرهای انبساط اتوماتیک و سایر شیرهای کنترل کننده مبرد معمولاً برای جلوگیری از ورود مواد خارجی که می‌توانند باعث گرفتگی شیر شوند از یک صافی یا فیلتر استفاده می‌شود.

طرز کار شیر انبساط ترموستاتیک

       روش کار شیر انبساط ترموستاتیک از مقابله سه نیروی مستقل است :

• فشار اواپراتور
• فشار فنر
• فشار وارد به وسیله مخلوط مایع و بخار اشباع کپسول

        همانطوری که در شکل (1) نشان داده شده است بالب شیر انبساط به لوله مکش، در خروجی اواپراتور بسته شده و به تغییرات دمای بخار مبرد عبوری از آن نقطه حساس است. هر چند بین دمای بخار مبرد در لوله مکش و دمای مخلوط مایع و بخار داخل کپسول حساس اختلاف جزئی وجود دارد، عملاً درجات حرارت آن دو را برابر در نظر می‌گیرند. بنابراین می‌توان فرض کرد که فشار وارده به وسیلۀ سیال داخل کپسول همواره برابر فشار اشباع مخلوط مایع و بخار در دمای لوله مکش نقطه تماس کپسول است.
        فشار سیال داخل کپسول یا بالب شیر انبساط از طریق لوله موئین به فضای بالای دیافراگم شیر اثر می‌کند و می‌خواهد اکسپنشن ولو را باز کند در حالی که فشار اواپراتور و فنر به طرف دیگر دیافراگم وارد می‌آیند و می‌خواهند شیر را در جهت بسته شدن حرکت دهند. مثال زیر اصول کار این شیر را روشن می‌کند.

شکل شماره 1

در شکل (1) فرض کنید فریون ۱۲ مایع در دمای ۴۰ درجه سانتی گراد که برابر فشار اشباع 250 کیلوپاسکال است تبخیر می‌شود. بعلاوه فرض کنید فنر چنان تنظیم شده است که فشار ۶۰kpa را اعمال نماید به این ترتیب کل فشاری که می‌خواهد شیر را ببندد مجموع این فشارها یعنی 310 کیلو پاسکال خواهد بود. در صورتی که از افت فشار مبرد در اواپراتور صرف نظر شود، می‌توان فرض کرد که فشار و دمای مبرد در تمام قسمتهای اواپراتور برابر است.

        بنابراین در نقطه ای در نزدیکی خروجی اواپراتور تمام مایع تبخیر می‌شود و مبرد در مداری اشباع به صورت بخار اشباع خواهد بود. این بخار در حرکت از نقطه B در قسمت باقیمانده اواپراتور با جذب حرارت از محیط سوپر هیت شده و با وجود ثابت ماندن فشار درجه حرارتش افزایش می‌یابد. مثلاً فرض کنید که بخار مبرد در حرکت از نقطه B تا محل نصب بالب شیر انبساط در نقطه C پنج درجه سانتی گراد سوپر هیت شده و دمای آن از ۴ به ۹ افزایش یابد. بنابراین مخلوط مایع و بخار موجود در داخل کپسول در دمای بخار سوپر هیت لوله مکش بوده و فشار آن برابر فشار اشباع فریون ۱۲ در دمای ۹ درجه سانتی گراد معادل فشار 310 کیلو پاسکال خواهد بود. این فشار از طریق لوله ای موئین به پشت دیافراگم اثر می‌کند و نیرویی را که می‌خواهد شیر را در جهت باز شدن حر کت دهد ایجاد می‌کند. تحت شرایط تنظیم و تعیین شده، نیروی باز کننده شیر اکسپنشن دقیقاً برابر نیرویی است که می‌خواد شیر را ببندد. به این ترتیب شیر در فشار تعادل است و تا زمانی که میزان سوپرهیت شدن بخار مکش نیروها را تغییر نداده و باعث حرکت شیر اکسپنشن در یک جهت یا جهت دیگر نشود، در تعادل باقی خواهد ماند. با تحلیل دقیق مثال فوق به ازای شرایط تعیین شده، شیر انبساط تنها موقعی در تعادل خواهد بود که میزان سوپرهیت شدن بخار مکش در محل بالب کنترل کننده مبرد، برابر ۵ درجه سانتی گراد باشد که دقیقاً برابر فشار لازم برای جبران فشار فنر است.

        بنابر این هر گونه تغییر در میزان سوپرهیت شده بخار مکش باعث حرکت شیر اکسپنشن در جهتی خواهد شد که مقدار سوپرهیت لازم را ایجاد کند و دوباره تعادل برقرار گردد. در مثال بالا اگر سوپر هیت بخار مکش کمتر از 5درجه سانتی گراد باشد، فشار بالب شیر انبساط کمتر از مجموع فشارهای اواپراتور و فنر میشود و شیر اکسپنشن را در جهت بسته شدن حرکت می‌دهد. تا زمانی که میزان سوپر هیت شدن بخار مکش به ۵ درجه سانتی گراد افزایش باید جریان مبرد ورودی به اواپراتور را کاهش می‌دهد. از طرف دیگر اگر میزان سوپرهیت شدن بیش از ۵ درجه سانتی گراد باشد فشار بالب شیر انبساط از مجموع فشارهای اواپراتور و فنر شیر انبساط بیشتر می‌شود و شیر را در جهت باز شدن حرکت داده و تا زمانی که میزان سوپرهیت شدن بخار مکش به ۵ درجه سانتی گراد کاهش یابد جریان مبرد به اواپراتور افزایش می‌یابد.

نحوه تنظیم شیر انبساط ترموستاتیک

        در تمام موارد میزان سوپرهیت لازم برای ایجاد تعادل در شیر انبساط ترموستاتیکی به تنظیم فنر شیر انبساط بستگی دارد. به همین دلیل تنظیم فنر شیر، تنظیم سوپرهیت نیز نامیده می‌شود. با افزایش نیروی فنر میزان سوپرهیت شدن لازم برای جبران فشار فنر و برگشت شیر به حالت تعادل افزایش و با کاهش آن کاهش می‌یابد افزایش میزان سوپرهیت شدن بخار مکش از این لحاظ که سطح مؤثر اواپراتور را کاهش می‌دهد مطلوب نیست. با وجود اینکه کاهش میزان سوپرهیت شدن بخار مکش، سطح مؤثر اواپراتور را افزایش میدهد کاهش بیش از حد آن باعث خواهد شد که شیر انبساط درست عمل نکند.

        معمولا شیرهای انبساط ترموستاتیک برای ۴ تا 5 درجه سانتی گراد سوپرهیت شدن بخار مکش تنظیم می‌شوند و چون این میزان برای بیشتر کاربردهای تبرید مناسب است جز در موارد کاملاً ضروری نباید آن را تغییر داد.

        با تنظیم شیر انبساط برای میزان سوپرهیت معینی به شرط اینکه ظرفیت و محدوده کار شیر افزایش نیافته باشد، بدون توجه به دما و فشار اواپراتور، میزان سوپرهیت شیر در تمام شرایط تقریباً ثابت خواهد ماند .
در صورت استفاده از شیر انبساط ترموستاتیک برای کنترل مبرد، درجه حرارت و فشار اواپراتور با تغییرات بار سیستم تغییر خواهد کرد.

انواع بالب شیر انبساط ترموستاتیک

به طور کلی سه نوع بالبشیر انبساط ترموستاتیک وجود دارد که در ادامه به بررسی مختصر این حباب ها می‌پردازیم:

•  حباب های پر شده از مایع: بالب شیر انبساط پر شده از مایع، حاوی مقادیر زیادی از مایع مبرد بوده و به اصطلاح هیچ وقت خالی نمی‌شود. این نوع بالب شیر انبساط همواره حاوی مقادیری از مایع مبرد و مبرد به صورت گاز است. فشار داخل حگبالب شیر انبساط به هنگام افزایش مقدار سوپرهیت بالا خواهد رفت. چنانچه نوع ماده مبرد داخل بالب به صورت سنتی مشابه همان مبرد مورد استفاده در سیکل تبرید باشد، به آن سیستم شارژ متقاطع می‌گویند. در حالی که با استفاده از مبرد های دیگر در سیستم فوق نتایج خوبی بدست آمده است. این نوع، معروف ترین و مرسوم ترین نوع شارژ مبرد داخل بالب شیر انبساط می‌باشند.

• حباب های پر شده از گاز و یا بالب های حداکثر فشار کاری(MOP): بالب شیر انبساط MOP که به بالب های پر شده از گاز هم معروف هستند، مقادیر کمتری از سال دو فاز مبرد را در مقایسه با بالب شیر انبساط پر شده از مایع، در خود جای می‌دهند. با افزایش فشار اواپراتور، لوله مکش گرم تر می‌شود. کل مقدار محدود مبرد در شیر انبساط MOP در فشار از قبل تعیین شده ای به نام فشار MOP تبخیر خواهد شد. وقتی که سیال دو فاز مبرد به طور کامل تبخیر شد، فشار داخل بالب شیر انبساط، حتی با افزوده شدن فشار تبخیر، افزایش پیدا نمی‌کند. به این ترتیب جریان مبرد از داخل شیر انبساط محدود می‌شود. این امر به حفاظت از کمپرسور در مقابل بار های الکتریکی بیش از حد کمک می‌کند. شیر های انبساط MOP در زمان راه اندازی و استارت سیستم که فشار تبخیر در اواپراتور بسیار بالاتر از شرایط عادی است، اهمیت پیدا می‌کنند. از معایت شیر های انبساط MOP این است که دمای بالب باید همواره پایین تر از دمای بدنه شیر انبساط بوده تا از تقطیر تمام مبرد داخل بالب شیر انبساط در بالای دایافراگم جلوگیری شود. اگر خلاف این باشد، شیر انبساط بسته خواهد شد.

• حباب های پر شده از ماده جاذب: در این نوع از شیر های انبساط حباب ها می‌توانند علاوه بر مبرد با ماده جاذبی مانند ذغال یا سیلیکاژل باشند. مبرد جذب شده در مواد جاذب عملکرد به مراتب کند تری نسبت به دیگر انواع شیر های انبساط ترموستاتیک دارند. این امر در دستگاه ها و مواردی که نیاز به پایداری بیشتر سیستم دارند، کمک می‌کند. این نوع از شیر های انبساط ترموستاتیک معمولا در محدوده خاصی عملکرد بهینه خود را ارائه می‌کنند و معمولا برای شرایط کارکرد خاص طراحی و ساخته می‌شوند.

وظیفه اکولایزر در اکسپنشن ولو

        برای تخمین صحیح میزان سوپرهیت، دمای گاز مبرد در نقطه خروج از اواپراتور با دمای اشباع گاز مبرد در همان نقطه مقایسه می‌شود. در شیرهای انبساط ترموستاتیک اکولایزر دار، این مقایسه بین دمای اندازه گیری شده توسط بالب شیر انبساط در خروجی اواپراتور و دمای اشباع گاز در فشار بعد از اکسپنشن ولو صورت می‌گیرد. حالا اگر افت فشار قابل توجهی بین شیر انبساط و خروجی اواپراتور وجود داشته باشد برای مثال در صورت استفاده از دستگاه های توزیع کننده مبرد در اواپراتور، تفاوت بین دمای اندازه گیری شده در خروجی اواپراتور و دمای اشباع در فشار بعد از شیر انبساط بسیار اندک خواهد بود. به این ترتیب شیر انبساط در پاسخ به این علائم بسته می‌شود. این عمل یاعث افزایش غیر قابل توجیه سوپرهیت خواهد شد و مقادیر زیادی از سطح حرارتی اواپراتور صرف سوپرهیت کردن بیهوده مبرد خواهد شد.
        در این حالت برای ظرفیت اسمی تبرید میزان سوپرهیت بسیار بالا خواهد بود و برای تأمین دمای تبخیر تنظیم شده برای اواپراتور بخش وسیعی از سطح انتقال حرارت اشغال خواهد شد. در نتیجه عملکرد کلی سیستم کاهش می‌یابد.

        در سیستم هایی که افت فشار زیادی در سمت مبرد اواپراتور وجود دارد مانند اواپراتور هایی که دیفیوزر مبرد دارند، برای عملکرد شیر انبساط ترموستاتیک با تخمین صحیح میزان سوپرهیت باید از شیر انبساط ترموستاتیک اکولایزر دار استفاده کنیم.

        در شیر های انبساط ترموستاتیک اکولایزر دار یک لوله متعادل کننده فشار در خروجی اواپراتور و قبل از بالب شیر انبساط نصب می‌شود. این لوله فشار استاتیک این نقطه را به دیافراگم داخل شیر انبساط و در نقطه مقابل سمت عمل کننده از فشار بالب شیر انبساط، منتقل می‌کند. با ایجاد این تعادل شیر انبساط تنها به سوپرهیت واقعی سیستم واکنش نشان می‌دهد. 

        به علت وجود اصطکاک در اواپراتور، فشار مبرد در گذر از آن کاهش می‌یابد. این کاهش فشار با توجه به نوع اواپراتور متفاوت است مثلا در اواپراتور های صفحه ای این افت فشار بیشتر از دیگر انواع اواپراتور است.

        می‌دانیم که همواره دمای اشباع مبرد خروجی از اواپراتور نسبت به دمای اشباع ورودی، کمتر است. هنگامی که افت فشار مبرد در اواپراتور نسبتا کم باشد، کاهش حاصل در دمای اشباع نیز کم خواهد شد و می‌توان از آن صرف نظر کرد. حالا اگر افت فشار مبرد در اواپراتور قابل ملاحظه باشد دمای اشباع مبرد خروجی از اواپراتور به میزان قابل توجهی از دمای اشباع ورودی آن کمتر خواهد شد. این امر بر روی کار شیر انبساط ترموستاتیک تاثیر می‌گذارد. در این حالت شیر برای رسیدن به تعادل به میزان سوپرهیت بیشتری نیاز خواهد داشت و نظر به اینکه برای ایجاد سوپرهیت بیشتر، سطح اواپراتور بیشتری لازم است، بدون استفاده از شیر تعدیل کننده خارجی، سطح مؤثری از اواپراتور که میتواند تبرید مؤثر ایجاد کند کاهش خواهد یافت.

        برای مثال فرض کنید اواپراتور فریون دوازدهی که به ترتیب در دما و فشار مبرد ورودی اواپراتور در دمای 4درجه سانتی گراد و فشار 250 کیلوپاسکال کار می‌کند به وسیله یک شیر انبساط ترموستاتیک متعادل شونده داخلی تغذیه می‌شود. فشاری که از طرف اواپراتور بر روی دیافراگم اثر می‌کند 250 کیلوپاسکال بوده و فنر برای فشار 60کیلوپاسکال تنظیم شده است. بنابراین برای برقراری تعادل ۳۱۰ کیلو پاسکال (۲۵۰+۶۰) فشار لازم است.

        اگر همچون مثال قبل فرض کنیم افت فشار مبرد در عبور از اواپراتور ناچیز باشد، دما و فشار اشباع مبرد خروجی از اواپراتور تقریباً برابر مقادیر ورودی یعنی ۲۵۰kpa 4 درجه سانتی گراد بوده و مقدار سوپر هیت لازم بخار مکش برای اینکه شیر مانند شکل (۱) عمل نماید تنها ۵ درجه سانتی گراد (9-4) خواهد بود. حال فرض کنید مبرد در عبور از اواپراتور ۶۲kpa افت فشار داشته باشد به این ترتیب فشار اشباع در خروجی اواپراتور 250-62 یا 188 کیلوپاسکال و دمای اشباع مربوطه منفی 2 درجه سانتی گراد خواهد بود. برای اینکه دمای بخار مکش در محل تماس بالب حسگر ترموستات ۹ درجه سانتی گراد باشد و تعادل برقرار بماند لازم است بخار مکش تقریباً 11درجه سانتی گراد سوپرهیت شود.
برای ایجاد مقدار سوپرهیت بیشتر باید تبخیر مایع در اواپراتور زودتر تمام شود مثلاً در نقطه B شکل (1) بنابراین قسمت قابل توجهی از سطح اواپراتور غیر مؤثر است و ظرفیت کل و راندمان سیستم شدیدا کاهش می‌یابد.
        اگرچه اکولایزر شیر انبساط، افت فشار اواپراتور را کاهش نمی‌دهد لکن استفاده مؤثر از تمام سطح اواپراتور را فراهم می‌کند در شکل ملاحظه می‌شود شیر تعدیل کننده خارجی چنان ساخته شده است که فشار وارده بر روی دیافراگم شیر، فشار خروجی آن است (به جای فشار ورودی اواپراتور). این امر با جدا کردن کامل دیافراگم شیر از فشار ورودی اواپراتور و اعمال فشار خروجی اواپراتور از طریق لوله ای با قطر پایین که به فاصله ۱۵۰ تا ۲۰۰ میلی متری از بالب شیر انبساط بر روی لوله مکش خروجی اواپراتور به طرف کمپرسور نصب میگردد انجام میشود. نمونه ای از یک شیر انبساط اکولایزر دار در شکل زیر نمایش داده شده است.

محل نصب شیر انبساط

        بعد از اینکه با وظیفه اکولایزر در اکسپنشن ولو اشنا شدبم اکنون به روش نصب شیر اکسپنشن می‌پردازیم.

        شیرهای انبساط ترموستاتیک برای اینکه بهترین عملکرد را داشته باشند باید حتی المقدور نزدیک اواپراتور نصب شوند ولی اگر از یکی از انواع توزیع کننده های مبرد استفاده شده باشد هیچ محدودیتی از این لحاظ وجود نخواهد داشت. در صورت نیاز به استفاده از یک شیر دستی در طرف خروجی شیر انبساط باید قطر روزنه آن بزرگ باشد.
        چون در شیرهای انبساط ترموستاتیکی که کپسول آنها با مایع پر شده مایع کافی برای اطمینان از اینکه تحت تمام شرایط، کنترل سیستم در اخیتار بالب شیر انبساط بماند وجود دارد، می‌توان آنها را در هر وضعیت (قسمت دیافراگم به طرف پایین، بالا یا طرفین) و در داخل یا خارج از فضای سرد شوند و بدون توجه به درجات حرارت نسبی بدنه شیر و کپسول حساس نصب نمود. ولی شیرهای انبساط با کپسول گازی بایستی طوری نصب شوند که بدنه شیر همواره گرمتر از کپسول و قسمت دیافراگم آن ترجیحاً به طرف بالا باشد به استثنای توزیع کننده های چند راهه، در صورت استفاده از توزیع کننده بایستی شیر حتی الامکان نزدیک به توزیع کننده نصب گردد. در تصاویر بالا نصب شیر انبساط در سیکل تبرید را مشاهده می‌کنید.

محل نصب بالب شیر انبساط

        عملکرد شیرهای انبساط ترموستاتیک تا حد زیادی به محل و نصب صحیح بالب بستگی دارد. هنگامی که از کپسول خارجی استفاده میگردد بایستی آن را به طور محکم به وسیله بستهای فلزی به قسمت افقی لوله مکش نزدیک خروجی اواپراتور و ترجیحاً در داخل فضای سرد شونده نصب کرد.
        با توجه به اینکه کپسول باید به دمای بخار لوله مکش حساس باشد، لازم است که تمام طول آن با لوله مکش تماس حرارتی خوبی داشته باشد. در مواردی که از لوله مکش آهنی یا فولادی استفاده شده باشد بایستی برای حداقل کردن خوردگی، محلی از لوله مکش را که کپسول در آنجا قرار می‌گیرد کاملاً تمیز نمود و بارنگ آلومینیومی پوشاند در لوله های مکش با قطر خارجی کمتر از ۲۰ میلی متر معمولاً بالب شیر انبساط را در بالای لوله نصب می‌کنند ولی در لوله های مکش با قطر خارجی ۲۰ میلی و بیشتر نصب بالب شیر انبساط در وضعیت ساعت ۴ یا ۸ معمولاً کنترل رضایت بخشی خواهد داشت. به هر حال چون این امر در تمام موارد صادق نیست محل بهینه کپسول با آزمون و خطا تعیین می‌شود.
        همچنین بالب شیر انبساط باید چنان نصب شود که به وسیله دماهای غیر از دمای مکش به ویژه در طول خاموشی کمپرسور تحت تاثیر قرار نگیرد. در صورتی که در طول خاموش بودن کمپرسور دمای بالب شیر انبساط ترموستاتیک به طور قابل توجهی از دمای اواپراتور بیشتر شود، شیر باز می‌شود و اجازه می‌دهد اواپراتور با مبرد مایع پر شود و هنگام روشن شدن کمپرسور، مایع وارد کمپرسور گردد.

        هنگامی که بالب شیر انبساط در داخل فضای سرد شونده قرار می‌گیرد اختلاف دمای بین کپسول و اواپراتور معمولاً به حدی نیست که کنار شیر اکسپنشن را تحت تاثیر قرار دهد ولی هنگامی که کپسول حساس در‌ بیرون از فضای سرد شونده قرار می‌گیرد بایستی هم لوله مکش و هم کپسول را نسبت به محیط عایق حرارتی نمود. عایق مورد استفاده باید آب پذیر نبوده و حداقل ۳۰۰ میلی متر یا بیشتر در هر دو طرف بالب شیر انبساط ادامه داشته باشد. همچنین باید دقت کرد که کپسول حرارتی از نقطه ای که لوله مکش عایق نشده ای از دستگاه سرد شونده خارج می‌شود حداقل ۵۰۰ میلی متر فاصله داشته باشد زیرا هنگامی که محل نصب بالب شیر انبساط در روی لوله مکش به محل خروج لوله از فضای سرد شونده نزدیک باشد حرارت هدایت شده بیرون به لوله مکش باعث افزایش فشار کپسول و در نتیجه باز شدن شیر در طول خاموش بودن سیکل شده و اواپراتور از مایع پر می‌شود.

در تصویر بالا محل نصب بالب اکسپنشن ولو برای جلوگیری از تاثیر روغن یا مبرد مایع تله شده بر روی شیر انبساط را در مواردی که لوله مکش پس از خروج از اواپراتور باید به طرف بالا برده شود مشاهده می‌شود.

        در کاربردهای تهویه مطبوع که از شیرهای محدود کننده فشار مناسب استفاده می‌شود می‌توان بالب اکسپنشن ولو را در داخل یا بیرون کانال و همواره خارج از مسیر مستقیم جریان هوا قرار داد. در مخازن آب نمک یا سرد کن های آب، کپسول حرارتی همواره پایین تر از سطح مایع و در سرد ترین نقطه نصب می‌شوند.

        در مواردی که به دلیل محل قرارگیری بالب شیر انبساط احتمال باز شدن شیر در طول خاموش بودن سیکل وجود دارد برای اطمینان از عدم ورود مبرد مایع به اواپراتور در طول خاموش بودن سيکل، بلافاصله قبل از شیر انبساط یک شیر برقی بر روی لوله مایع قرار می‌دهند. در این صورت سیستم در سیکل تخلیه فشار کار خواهد کرد تحت هیچ شرایطی بالب شیر اکسنپشن نباید در محلی که لوله مکش تله می‌شود نصب گردد. هر گونه تجمع مایع در محل نصب بالب شیر اکسپنشن باعث کار نامطلوب شیر انبساط خواهد شد. به غیر از چند مورد خاص کپسول حرارتی در انتهای اواپراتور روی مبدل حرارتی مایع به مکش قرار می‌گیرد. چندین مورد از روش های متداول نصب غیر صحیح کپسول به همراه تصحیحات پیشنهادی در لوله کشی و محل قرار گیری کپسول برای اجتناب از بروز چنین شرایطی در تصاویر بالا نشان داده شده اند. محل نصب بالب شیر انبساط برای جلوگیری از تاثیر روغن یا مبرد مایع تله شده بر روی شیر انبساط را در مواردی که لوله مکش پس از خروج از اواپراتور باید به طرف بالا برده شود، نشان می‌دهد.

در شکل زیر مبرد مایع در لوله مکش خروجی اواپراتور تله شده است و موجب کاهش میزان سوپرهیت شدن بخار مکش کمپرسور می‌گردد و به دلیل خالی و پر شدن تناوبی تله، به کار غیر منظم شیر اکسپنشن منجر می‌شود و در صورتی که کار اکسپنشن ولو همچنان نامنظم باشد ممکن است مایع به وسیله گازی که در اواپراتور و در پشت تله جمع می‌شود، وارد کمپرسور شود.

محل نصب اکولایزر شیر انبساط ترموستاتیک

        در مواردی که افت فشار اواپراتور در سیستم های با دمای اواپراتور بیشتر از ۱۸ - درجه سانتی گراد معادل بیشتر از 1درجه سانتی گراد و همچنین در سیستم های با دمای اواپراتور کمتر از ۱۸- درجه سانتی گراد که افتی فشاری بیش از معادل 0.5 درجه سانتی گراد در دمای اشباع دارند، می‌توان از متعادل کننده خارجی استفاده نمود.

       به دلیل رابطهٔ فشار و درجه حرارت مبرد، حداکثر افت فشار ممکن در اواپراتور با نوع مبرد و محدوده درجه حرارت تغییر کند. مثلاً افت فشار ممکن برای فریون ۱۲ در سیستمی با دمای اواپراتور 4 درجه سانتی گراد تقریباً ۱۵kpa باشد در حالی که در دمای اواپراتور کمتر از 18- درجه سانتی گراد تقریباً 3kpa خواهد بود.
        در سیستمهای مجهز به شیرهای انبساط چند راهه یا توزیع کننده های مبرد، استفاده از اکولایزر در شیر انبساط برای جبران افت فشار ناشی از جریان مبرد از توزیع کننده، بدون توجه به کم و زیاد بودن افت فشار در اواپراتور، ضروری است. باید خاطر نشان کرد به شرطی که شیر انبساط مناسب انتخاب شده باشد افت فشار در توزیع کننده مبرد به هیچ عنوان ظرفیت یا راندمان سیستم را تحت تاثیر قرار نخواهد داد.  این امر در مواردی که افت فشار در خود اواپراتور ایجاد می‌گردد صادق نیست و می‌دانیم که افت فشار در اواپراتور ظرفیت و راندمان سیستم را کاهش می‌دهد. بنابراین حتى المقدور بایستی از انتخاب و استفاده اواپراتورهای با افت فشار اضافی جلوگیری کرد.

        اکولایزر شیر انبساط به فاصله ۱۵۰ تا ۲۰۰ میلی متر از شیر انبساط ترموستاتیک به طرف کمپرسور بر روی لوله مکش نصب می‌شود ولی در مواردی که اکولایزر برای جبران افت فشار در توزیع کننده مبرد به کار می‌رود و افت فشار در اواپراتور زیاد نیست، می‌توان آن را تقریباً در میان اواپراتور به یکی از لوله های تغذیه یا خم های برگشت اواپراتور وصل کرد. هنگامی که اکولایزر شیر انبساط روی لوله افقی وصل می‌شود باید برای جلوگیری از وارد شدن روغن یا مایع به لوله متعادل کننده یا اکولایزر انشعاب را از بالای لوله گرفت. 

نحوه انتخاب شیر انبساط ترموستاتیک

        قبل از انتخاب شیر انبساط ترموستاتیک باید در مورد سیال داخل بالب حرارتی، نیاز یا عدم نیاز به اکولایزر خارجی و سایز اتصالات ورودی و خروجی شیر انبساط تصمیم گرفت. در مورد سایز اتصالات می‌توان گفت که کاهش اندک سایز ورودی اواپراتور مجاز است. بعد از انتخاب و تصمیم گیری در مورد موارد گفته شده باید یا توجه به کاتالوگ سازندگان شیر انبساط مانند آلکو، اسپورلن، کرل،امرسون و دانفوس، شیر انبساط مناسب را انتخاب کرد.

برای انتخاب شیر انبساط مناسب از کاتالوگ باید اطلاعات زیر را مشخص کنیم:

• دمای اواپراتور
• فشار تقطیر
• ظرفیت برودتی سیستم
• افت فشار حاصل از شیر انبساط

        یک شیر انبساط ترموستاتیک مناسب باید در تمام دامنه عملکرد سیستم تیرید، بدون ناپایداری و یا مشکل در ظرفیت، کار کند. معمولا در انتخاب شیر انبساط ترموستاتیک برای سسیستم، ظرفیت شیر را 20 درصد بیشتر از ظرفیت بودتی سیستم در نظر می‌گیرند. البته لازم به ذکر است که شیر های انبساط ترموستاتیک در ظرفیت های پایین تر از 50 درصد ظرفیت نامی شان به صورت صحیح عمل نمی‌کنند.

خرید شیر انبساط ترموستاتیک

        در این مقاله با معرفی شیر انبساط ترموستاتیک، نصب شیر انبساط ترموستاتیک، طریقه کار شیر انبساط ترموستاتیک، اکولایزر، شیر انبساط MOP و نحوه انتخاب شیر انبساط ترموستاتیک آشنا شدیم. بعد از انتخاب صحیح شیر انبساط ترموستاتیک، مهم ترین مسئله خرید شیر انبساط ترموستاتیک است. اصالت کالا از مهم ترین مسائل و دغدغه ها در خرید شیر انبساط ترموستاتیک است. فروشگاه ایران فریون با تضمین اصالت کالا، این دغدغه را از ذهن متخصصین و تولید کنندگان حذف کرده است. جهت خرید شیر انبساط ترموستاتیک می‌توانید به صفحه فروش شیر انبساط ترموستاتیک مراجعه و یا جهت مشاوره و استعلام قیمت با کارشناسان ما در تماس باشید.