تبرید تراکم بخار

تبرید تراکم - بخار[ ۱] ( به انگلیسی: Vapor - compression refrigeration ) که در آن مبرد دچار تغییر فاز می شود، یکی از چرخه های تبرید است که به طور گسترده ای در سیستم های تهویه مطبوع خانه و خودرو مورد استفاده قرار می گیرد. از این چرخه همچنین در یخچال های خانگی، تجاری و سردخانه های بزرگ صنعتی نگهداری گوشت و مواد غذایی، کامیون های مخصوص حمل گوشت و مرغ و شیر نیز استفاده می شود. پالایشگاه ها، کارخانه های فرایندی شیمیایی، پالایشگاه های گاز طبیعی از جمله صنایعی هستند که معمولاً از سیستم های تبرید تراکم - بخار استفاده می کنند.
می توان تبرید را به این صورت تعریف کرد: «کاهش دمای یک اتاق یا فضای بسته به طریق حذف گرما از محیط و دفع آن در مکانی دیگر». دستگاهی که این کار را انجام می دهد می تواند کولرگازی، یخچال یا چیلر باشد.
در چرخه تراکم - بخار از یک مبرد در گردش به عنوان عامل جذب گرما از محیط و دفع آن در خارج استفاده می گردد. در شکل۱ سیستمی معمول از تبرید تراکم - بخار تک مرحله ای مشاهده می کنید. همه این سیستم ها دارای چهار جزء اصلی هستند: کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط، اواپراتور. در کمپرسور عمل تراکم گاز، در کندانسور عمل تقطیر گاز و در اواپراتور عمل تبخیر اتفاق می افتد. وظیفه شیر انبساط گرمایی ایجاد افت فشار ناگهانی و تبدیل مایع پرفشار به مایع کم فشار است. مبرد به صورت بخار اشباع[ ۲] وارد کمپرسور شده و با ایجاد تراکم و فشرده سازی افزایش فشار پیدا می کند، افزایش فشار باعث افزایش دما می شود. بخار داغ پرفشار در این حالت بخار فوق گرم یا سوپرهیت خوانده می شود. این بخار داغ در حالتی است که با خنک کاری توسط هوا یا آب می تواند به راحتی کندانس یا تبدیل به مایع شود. این همان قسمتی از سیستم است که مبرد می تواند گرمای خود را توسط آب یا هوا دفع کند.
سپس این مبرد مایع تقطیر شده، که حالت ترمودینامیکی آن مایع اشباع است، توسط مسیری به شیر انبساط گرمایی فرستاده می شود و در اینجا فشار به صورت ناگهانی افت می کند. این افت ناگهانی فشار باعث می شود مقداری از مایع به صورت آنی و با فرایندی آدیاباتیک ( بدون تبادل حرارت ) به بخار تبدیل شود. این کاهش فشار باعث کاهش دمای مبرد به دمایی کمتر از دمای اتاق می شود. سپس این مبرد سرد به کویل ها یا لوله های مارپیچ اواپراتور فرستاده می شود. فن یا فن هایی که بر روی اواپراتور قرار دارند هوای گرم اتاق را به گردش درآورده و از روی کویل های سرد عبور می دهند. هوای گرم اتاق با لوله های سرد اواپراتور برخورد کرده و همزمان با سرد شدن باعث تبخیر مبرد مایع کم فشار می شوند. شیر انبساط گرمایی با تنظیم دریچه ورودی خود به صورت خودکار مقدار عبور مبرد مایع را طوری تنظیم می کند که در نهایت تمامی مبرد خروجی از اواپراتور تبدیل به بخاری کم فشار شود.