سیکل تبرید با مبرد co2

سیکل تیرید CO2
شکل های توضیحات، پیوست شده است. شکل 1 سیکل تئوری و شکل2 سیکل واقعی سیستم تبرید CO2 می باشد که تو ضیحات هر دو سیکل داده شده است.

CO2 یکی از مبردهای طبیعی است که در سیستم های تبرید مورد استفاده قرار می گیرد . اگر نگاهی به جدول خواص اشباع مبرد co2 بکنید متوجه خواهید شد که در یک دمای معین این مبرد دارای فشار بسیار بالاتری نسبت به دیگر مبردها است. به عنوان مثال در دمای اشباع 10 درجه سانتی گراد مبرد آمونیاک دارای فشار 0.6 مگاپاسکال و در همین دما مبرد co2 دارای فشار 4.5 مگاپاسکال است که تقریبا 7.5 برابر آمونیاک می شود. حالا فرض کنید بخواهیم این مبرد را در دمای محیط با کندانسور تقطیر کنیم که اگر کندانسور تبخیری استفاده شود وبخواهیم دمای تقطیر را 35 درجه در نظر بگیریم فشار اشباع مبرد در این حالت بیش از 80 بار می شود در حالیکه در سیستم تبرید با آمونیاک ، فشار تقطیر بین 12 تا 14 بار است. به همین دلیل باید فشار تقطیر را پایین بیاوریم یعنی تقطیر در کندانسور باید در دمای پایین تری انجام شود . برای رسیدن به این هدف مجبوریم از سیکل تبرید cascade استفاده کنیم بدین ترتیب که در سیکل پایینی ، مبرد co2 استفاده می شود و در سیکل بالایی یک مبرد دیگر مثلا آمونیاک همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. یعنی اواپراتور سیکل بالایی که با آمونیاک کار می کند کندانسور co2 است و co در دمای زیر صفر تقطیر می شود.البته در سیکل بالایی می توان از مبردهای فریون نیز استفاده کرد.

توضیح سیکل شکل 1 : همانطور که در شکل 1 پیوست نشان داده شده سیکل مورد استفاده،سیکل cascade میباشد.مبرد سیکل بالایی آمونیاک است که پس از تراکم در کمپرسور وتقطیر در کندانسور واردمبدل حرارتی میانی می شود که به cascade heat exchanger معروف است ودمای آنجا را به منفی 20 می رساند ، مبدل حرارتی cascade، یک مبدل حرارتی flooded است به این ترتیب که تشکیل شده از یک کویل که داخل یک پوسته قرار گرفته که مبرد آمونیاک با دمای پایین در داخل پوسته قرار داشته و دمای داخل پوسته این مبدل را تا زیر صفر پایین می آورد که این محیط با دمای پایین،محیط تقطیر co2 است، این کویل داخل مبرد مایع غرق است و داخل کویل مبرد co2 که در کمپرسور سیکل پایینی متراکم شده جریان دارد وتقطیر می شود که تقطیر مبرد در این دما باعث پایین آمدن فشار تقطیر co2 می شود وپس از تقطیر، مایع مبرد co2 وارد مخزن سپراتور که در شکل co2 receiver نامیده شده می شود و در این مخزن فشار مبرد شکسته و دمای آن تا دمای اشباع اواپراتور کاهش می یابد و بخار flash شکل گرفته در اثر انبساط مبرد از مایع مبرد جدا می شود و مایع مبرد سرد با پمپ به اواپراتور فرستاده می شود ، مقداری از آن تبخیر شده ومخلوط مایع و بخار به مخزن سپراتور باز میگردد و درآنجا مایع مبرد برگشتی از بخار مبرد جدا می شود و بخار مبرد از بالای مخزن به وسیله کمپرسور مکش شده و متراکم می شود تا دوباره همین سیکل را طی کند.

شکل 2 یک سیتم کامل تبرید با co2 رانشان می دهد که که در زیر به توضیح آن می پردازیم

توضیح سیکل شکل2 : همانطور که مشاهده می کنید این سیستم بر اساس سیکل تبرید cascade کار می کند. کمپرسور سمت چپ شکل که کمپرسور طبقه دوم و آمونیاک می باشد گاز آمونیاک متراکم شده را به PHE Condenser که در سمت چپ و پایین صفحه است میفرستد و در آنجا آمونیاک تقطیر می شود ومایع مبرد آمونیاک از پایین کندانسور خارج شده و به داخل cascade cooler/condenser که در بالای شکل وسط قرار دارد وارد می شود و از طریق افشانک هایی روی کویل داخل مخزن پاشیده می شود و این کویل که داخل مخزن است کندانسور co2 می باشد. مایع آمونیاک با جدب گرمای گاز دهش کمپرسور co2 تبخیر شده و باعث تقطیر co2 در دمای زیر صفر شده و بخار حاصل از بالای مخزن دوباره به داخل کمپرسور آمونیاک مکش شده و همین سیکل را طی می کند . بخار مبرد co2 پس از تراکم در کمپرسور طبقه پایین که کمپرسور co2 می باشد و در سمت چپ شکل واقع شده ، از سمت چپ و بالای cascade condenser وارد کویل آن شده و دوپاس داخل آن طی میکند واز سمت چپ و پایین کندانسور خارج می شود و پس از عبور از oil rectifier روغن از مبرد جدا می شود و مبرد مایع co2 از پایین وسمت راست oil rectifier خارج شده و به داخل مخزن سپراتور که در پایین وسط شکل قرار دارد وارد می شود ،در این مخزن فشار مبرد شکسته و بخار flash ایجاد شده در اثر انبساط از مایع مبرد جدا می شود ومایع مبردco2 از زیر مخزن توسط پمپ به داخل اواپراتور فریزر که در سمت چپ پایین شکل قرار دارد فرستاده می شود و مقداری از آن تبخیر شده و مخلوط مایع و بخار به داخل سپراتور بازگشته وبخار مبرد از مایع جدا شده و بخار مبرد از مخزن به داخل کمپرسور co2 مکش شده و متراکم می شود تا دوباره تقطیر شده و همین سیکل را طی کند.