گاز های مورد استفاده در یخچال سازی (گاز های مبرد - سرما زا )

در یخچال های اولیه از گاز آمونیاک NH۳ استفاده می شد ولیکن از آنجا که این گاز سمی بوده ودر بر خورد با اعضای بدن بالاخص چشم عوارض ناگواری را ایجاد می سازد و همچنین در ترکیب با رطوبت اثر بسیار مخربی را بر روی فلزاتی چون مس و آلمینیوم گذارده و خاصیت انفجاری دارد و...به جمیع علل مذکور به تدریج کنار گذارده شد و گازهای فریون جانشین آن شد.در انواع یخچال های موجود در بازار از گاز فریون ۱۲ استفاده می شودفریون ۱۲ (ccl۲f۲ )در ترکیب با هوا بی بو بوده و بر روی فلزات (حتی در ترکیب با رطوبت ) اثر مخربی بجای نمی گذارد و سمی نیست. در مناطقی که دمای هوا در حدود ۶۰ درجه سانتی گراد است این گاز سرما سازی بسیار عالی داشته ودر برابر شعله قابل اشتعال نیست.علیرغم محاسن مذکور استفاده از فریون ۱۲در مقایسه با آمونیاک مقرون بصرفه نبوده و حجم زیادی را نسبت به آمونیاک (در تامین سرما) اشغال می سازد.معایب فوق از ارزش فریون نمی کاهد،اما پیرو آخرین بر رسی های بعمل آمده فریون ها در تخریب لایه اوزون و ایجاد حالت گلخانه ای در جو بسیار موثرند از اینرو دانشمندان تمام مساعی خویش را بکار گرفتند تا جانشینی مناسب برای فریون ها بیابند.در حال حاضر گاز مورد استفاده در یخچال سازی R۱۳۴A می باشد. فریون مخصوص کولر های گازی فریون ۲۲ (CHCLF۲ ) است . از آنجا که این فریون دارای هیدروژن است،اثر تخریبی آن در لایه اوزون بمراتب کمتر از فریون ۱۱ و ۱۲ است..


برخی از گاز های مبرد عبارتند از : آمونیاکNH۳ فریون ۱۱ NFCL۳ فریون ۱۲ CCL۲F۲ فریون ۲۱ CHCL۲F۲۱ فریون۲۲ CHCLF۲ فریون ۱۱۴ C۲CL۲F۲ انیدرید سولفورو SO۲ متیل کلرید CH۳CL انیدریدکربنیک CO۲ اتیل کلرید C۲H۵CL


چگونگی تولید سرما در یخچال:


در تولید سرما از دو ویژگی مهم گاز ها استفاده می شود.


۱-گازها تحت اثر فشار زیاد بحالت مایع در آمده ودر این تغییر حالت،درجه حرارت گاز افزایش می یابد.


۲- اگر گاز مایع در محیطی باز تر از محیط قبلی قرار گیرد. بحالت فوران در آمده ،تبخیر شده و دمای آن شدیدا" کاهش می یابد.بنابر این بصورت یک سرما ساز مورد استفاده قرار می گیرد.


حال با توجه به این دو ویژگی به شرح سرما سازی در یخچال می پردازیم. با بکار افتادن کمپرسور پیستون مرتبا"گاز را از طریق لوله بر گشت می مکد و با فشار وارد لوله رفت می کند.فشار وارده بر گاز ،حرارتش را افزایش می دهد.بمنظور کاستن از حرارت گاز آن را وارد رادیاتور می کنند ودر آن جا مقداری از حرارت گاز کاسته می شود.سپس با عبور از فیلتر (درایر) کاملا" خشک می شود و چون لوله خروجی درایر و پس از آن سطح مقطع لوله مویی بسیار کم است گاز تحت فشار زیادی قرار گرفته و همانگونه که قبلا" ذکر شد بر اثر این فشار بحالت مایع در می آید و حرارتش نیز افزایش می یابد.با عبور از لوله مویی ، وارد لوله های اواپریتور (جای یخ) می شود ودر آن جا که سطح مقطع جدید به مراتب بیشتر از سطح مقطع لوله مویی است شروع به فوران نموده و تولید سرما میکند،فشار کمپرسور گاز را از اواپریتور عبور داده و خروجی اواپریتور توسط لوله ای مسی یا آهنی به لوله برگشت یخچال می رسد و مجددا"... گفتیم که براثر ازدیاد فشار در لوله مویی حرارت گاز افزایش می یابد . اگر حرارت بطریقی از گاز سلب نشود ،سرماسازی در اواپریتور کیفیت مطلوبی نخواهد داشت بهمین منظور معمولا"کار خانجات سازنده لوله بر گشت اواپریتور که حاوی گاز سرد است را به لوله رفت لوله مویی که حاوی گاز گرم است جوش می دهند تا گاز گرم لوله مویی در حرکت بطرف اواپریتور در مجاورت بر گشت گاز سرد از اواپریتور سرد شود واز دمای آن کاسته شود.
بعضی از کارخانجات بمنظور بهره وری بیشتر از برگشت گاز سرد،لوله مویی را از درون آن عبور داده و به اواپریتور می رسانند. بدین ترتیب گاز مایع شده گرم قبل از رسیدن به اواپریتور کاملا" سرد میشود ودر جای یخی حد اکثر راندمان را ارائه خواهد داد. هر گاه سرمای ایجاد شده در اواپریتور بحد تنظیم شده در ترموستات برسد ، براثر انقباض فانوسک درون ترموستات برق کمپرسور قطع شده و عمل سرما سازی متوقف می شود .دمای محفظه یخچال معمولا" بین ۱ الی ۷ درجه سانتی گراد ،اواپریتور در حدود ۱۵ درجه زیرصفر است.

ذوب برفک در یخچال (دیفراست):با باز شدن درب یخچال مقداری از هوای گرم محیط وارد یخچال شده و بر اواپریتور قطرات آب را بوجود می آورد . بمرور قطرات آب بوجود آمده ، توده های عظیم یخ یا بعبارت دیگر برفک را ایجاد می سازد که بوسیله آن ها عمل سرما سازی مختل می شود از اینرو لازم است در فواصل زمانی معین نسبت به ذوب برفک ها اقدام شود. در اکثر یخچال ها برای نائل آمدن به این منظور تدبیری اندیشیده نشده و تنها راه ذوب برفک ها ،باز گذاشتن درب یخچال است که در اینحالت برق آن از مدار قطع می شود. روش دیگر استفاده از چند لایه سیم المنت است که بدور اواپریتور پیچیده می شود .هر گاه ذوب برفک ضروری به نظر آمد،باقرار دادن ترموستات در وضعیت مخصوص ذوب برفک ،المنت تولید گرما نموده ویخ های زائد را از میان می برد.


در دیفراست گازی که امروزه متداول ترین شکل ذوب برفک است از شیر سولنوئیدی(شیر الکتریکی) استفاده می شود . این شیر دارای دو ورودی و یک خروجی مطابق شکل است . ورودی B در حالت عادی مسدود است اما با اتصال برق به شیر الکتریکی ، مسیر B نیز باز می شود و گاز گرم از این مسیر به خروجی C راه می یابد. همانطور که در شکل دیده می شود مادامی که به شیر الکتریکی برق نمی رسد گاز سرد با ورود به قسمت A و خروج مستقیم از قسمت C وارد اواپریتور شده و عمل سرما سازی صورت می گیرد. با اتصال برق به شیر الکتریکی ،مسیر B باز شده و گاز گرم از مسیر C خارج شده و محفظه اواپریتور را گرم می سازد. گرمای محیط اواپریتور برفک های بوجود آمده را ذوب می سازد و پس از ذوب برفک ها ،یک ترموستات مجددا" شیر سولنوئیدی را بحالت قطع و در واقع مسدود بودن مسیر B ، باز می گرداند. در شکل بالا همین مکانیسم بتوسط شیر سولنوئیدی با یک ورودی و یک خروجی دیده می شود.

البته اشکال دیگری از ذوب برفک نیز بکار گرفته شده که امروزه کاربرد کمتری دارد . بعنوان مثال می توان نوع دیفراست با شمارش دفعات باز و بسته شدن درب یخچال را نام برد . با قرار دادن کلید مخصوص شمارش زیر درب ،تعداد دفعات باز و بسته شدن درب شمارش شده و بمحض رسیدن تعداد آن به عدد تنظیمی کلید، مدار یخچال برای مدتی قطع می شود .در زمان توقف کمپرسور ،بر اثر افزایش دمای محیط یخچال برفک ها ذوب می شوند. ویا می توان بروش استفاده از تایمر اشاره نمود در این روش پس از زمان معینی تایمر مخصوص عمل نموده و مدار را قطع می سازد . در بعضی از یخچال ها ،تایمر بمحض قطع مدار اصلی ،مدار المنت پیچیده شده بدور اواپریتور را بر قرار نموده تا عمل ذوب برفک با سرعت بیشتری انجام شود.