اجزای سازنده و عملکرد یخچال استوانه‌ ای چگونه است؟

به گزارش اقتصادآنلاین، یخچال وسیله‌ای است که برای انتقال سرما از محفظه عایق حرارتی آن به محیط داخلی یخچال استفاده می‌شود. از پمپ حرارتی استفاده می‌شود تا دمای داخل یخچال را کمتر از دمای محیط نگه دارد. این مقاله طراحی و ساخت یخچال استوانه ای با قفسه‌های چرخان را مورد بحث قرار می‌دهد. این طراحی یخچال را به ویژگی‌های منحصر به فردی مجهز می‌کند که می‌تواند کارایی یخچال را بهبود بخشد و ثابت کند که در استفاده راحت‌تر است.

پتانسیل زیادی در پیشرفت‌های آینده در این طراحی وجود دارد که با اجرای طرح بهینه، تکنیک‌های تبرید فشرده‌سازی بخار و استفاده از آن‌ها را در برنامه‌های خنک‌کننده را افزایش می‌دهد.

1.معرفی و نحوه عملکرد سیستم سرمایش یخچال

استفاده جهانی و نیاز به تکنیک‌های خنک‌کننده یخچال به نیاز تجاری اساسی تبدیل شده است. آنها به طور گسترده در خانه‌ها، صنایع و رستوران‌ها استفاده می‌شوند و بخشی از بسیاری از برنامه‌های خنک‌کننده بوده‌اند. یخچال یک محفظه عایق حرارتی است که گرما را از داخل خود به اتمسفر بیرونی منتقل می‌کند تا دمای آن کمتر از دمای محیط باشد. اجزای اصلی یخچال عبارت‌اند از کمپرسور، اواپراتور، کندانسور و شیر انبساط. یک یخچال خانگی بر اساس سیکل تبرید فشرده‌سازی بخار کار می‌کند. برای تبادل گرما از مایع مبرد استفاده می‌کند. سیکل تبرید فشرده‌سازی بخار ساده یک چرخه تئوری است و از نظر عملکرد و کارایی با یک سیکل واقعی متفاوت است. مبردهای نسل‌های مختلف را که در تکنیک‌های تبرید استفاده کرده‌اند بررسی کرده و همچنین بر مبردهای نسل بعدی که به دلیل GWP کمتر دوستدار محیط‌زیست بوده‌اند، تمرکز کرده است. یک سیکل تبرید فشرده‌سازی بخار ساده شامل چهار مرحله مهم است. این چهار مرحله در تمامی یخچال ها از جمله یخچال استوانه‌ ای صدق می‌کند.

در مرحله 1، مبرد کم‌فشار و دمای پایین در حالت گازی وارد کمپرسور می‌شود. کمپرسور یخچال، مبرد را به مایع با دمای بالا و فشار بالا فشرده می‌کند.

در مرحله 2 این مبرد با دمای بالا و فشار بالا وارد کندانسور می‌شود که یک مبدل حرارتی است و مبرد گرمای خود را می‌دهد.

در مرحله 3، مایع خنک‌کننده پس از عبور از شیر انبساط منبسط شده و فشار را آزاد می‌کند که دمای آن را کاهش می‌دهد. مبرد از شیر انبساط در مخلوطی از گاز مایع و بخار خارج می‌شود.  در آخرین مرحله از چرخه، مبرد در دمای کمتر از دمای اتمسفر قرار دارد و تبخیر می‌شود و گرمای نهان تبخیر را جذب می‌کند و استخراج گرما در دما و فشار پایین انجام می‌شود.

در مرحله آخر چرخه، مبرد در دمای کمتر از دمای اتمسفر قرار دارد و تبخیر می‌شود و گرمای نهان تبخیر را جذب می‌کند و استخراج گرما در دما و فشار پایین انجام می‌شود. آزمایش‌های زیادی با ارزیابی معیارهای مختلف انجام شده است که می‌توان آن‌ها را برای دستیابی به یک سیستم تبرید فشرده‌سازی بخار بهینه‌تر و کارآمدتر تغییر داد.

این نشان می‌دهد که کاهش GWP و ODP یک سیستم تبرید، تقاضای انرژی آن را به دلیل کاهش عملکرد افزایش می‌دهد که منجر به افزایش انتشار CO2 می‌شود.

بنابراین، طراحی سیستم تبرید موجود نیاز به تعادل در معیارهای عملکرد و انتشار آن دارد. در اقتصاد در حال توسعه، نیازهای انرژی در کاربرد سیستم های تبرید و سرمایش به‌تنهایی نزدیک به 20 درصد است. HFCها از نظر انرژی و عملکرد مزایایی دارند اما بر میزان GWP عمیقاً تأثیر می‌گذارد؛ بنابراین، مخلوطی از HFC و HFO باعث کاهش انتشار فلوئور می‌شود و برای کاربردهای آینده توصیه می‌شود.

طراحی استوانه‌ای یخچال حجم مفید محفظه را در مقایسه با یخچال معمولی افزایش می‌دهد. این مدل شامل قفسه‌های گردان است که می‌توانند آزادانه روی محور خود بچرخند. این قابلیت استفاده از یخچال را بهبود می‌بخشد. این طراحی همچنین با قراردادن فریزر در پایین، کارایی را برای فریزر بهینه می‌کند که باعث افزایش انرژی مکانیکی در یخچال استوانه‌ ای می‌شود. این طرح دارای درب کشویی فایبرگلاس است که بر روی محیط بدنه حرکت می‌کند و فضای باز شدن درب را ذخیره می‌کند.

2. اجزا سازنده یخچال استوانه ‌ای

اجزای اصلی مورداستفاده برای ساخت یخچال استوانه‌ ای عبارت‌اند از:

کمپرسور: کمپرسور وسیله‌ای است که مبرد کم‌فشار و دمای پایین را از اواپراتور مکیده و مبرد را فشرده می‌کند تا دما و فشار مبرد را افزایش دهد.

کندانسور: کندانسور یا کولر از سیم‌پیچ‌های لوله‌ای تشکیل شده است که در آن مبرد بخار با فشار و دمای بالا خنک و متراکم می‌شود. مبرد در حین عبور از کندانسور، گرمای نهان خود را به محیط کندانسور اطراف که معمولاً هوا یا آب است، دفع می‌کند؛ بنابراین بخار مبرد داغ دریافتی از کمپرسور در کندانسور به شکل مایع تبدیل می‌شود.

اواپراتور: یک اواپراتور از سیم‌پیچ‌هایی از لوله‌ها تشکیل شده است که در آن مبرد بخار مایع در فشار و دمای پایین تبخیر شده و گرما را استخراج می‌کند و سپس در فشار و دمای بالا به مبرد بخار تبدیل می‌شود. در طی فرایند تبخیر، مبرد بخار مایع گرمای نهان تبخیر خود را از محیطی که قرار است خنک شود جذب می‌کند.

شیر انبساط: شیر انبساط یک شیر گاز است که مبرد را منبسط می‌کند و باعث کاهش دما و فشار آن می‌شود. مبرد را به فاز بخار تبدیل می‌کند و اختلاف فشار در مدار را کنترل می‌کند

سایر اجزاء:

گیرنده: مبرد مایع تغلیظ شده از کندانسور در ظرفی که به‌عنوان گیرنده شناخته می‌شود ذخیره می‌شود.

فن کندانسور: نرخ تبادل حرارت را در کندانسور افزایش می‌دهد. در نزدیکی کندانسور قرار دارد و در حالت عادی 200 دور در دقیقه می‌چرخد.

فن گردشی: به گردش هوا در یخچال استوانه ای کمک می‌کند تا اثر خنک‌کننده یکنواخت ایجاد شود.

ترموستات: ترموستات وسیله‌ای الکترونیکی است که دمای داخل یخچال را حفظ می‌کند. یک دستگیره دارد که از طریق آن می‌توانیم دمای موردنظر را تنظیم کنیم. هنگامی که دمای موردنظر به دست آمد، ترموستات جریان برق کمپرسور را قطع می‌کند و هنگامی که گرما افزایش می‌یابد، جریان برق را امکان‌پذیر می‌کند.

موتور: یک موتور بی‌صدا مسی Cool-Flow باقدرت 1/35 اسب بخار برای مؤثر کردن کندانسور استفاده می‌شود.

عایق، فایبرگلاس و سیم‌کشی: از پلی‌استایرن برای عایق و فایبرگلاس برای ساخت درب و سیم‌کشی برای مدارهای یخچال استوانه‌ ای استفاده می‌شود.

نتیجه‌گیری:

طراحی بدنه استوانه‌ای در بسیاری از پارامترها در مقایسه با طراحی معمولی کارآمد است. قفسه های قابل تنظیم و چرخان ثابت می‌کند که انعطاف‌پذیری و راحتی ارگونومیک را برای کاربر افزایش می‌دهد. بدنه دستگاه در مقایسه با یک مستطیل معمولی فضای ذخیره‌سازی کمتری را برای همان مقدار ظرفیت یخچال اشغال می‌کند. کل حجم مفید 19.94 درصد افزایش‌یافته است و کاهش درصد حجم کل بدنه یخچال استوانه ‌ای نسبت به طراحی معمولی 27.71 درصد است. طراحی درب کشویی حدود 5.490 میلی‌مترمربع در هنگام دسترسی به درب صرفه‌جویی می‌کند. اجرای طرح یخچال استوانه‌ ای برای وسایل خنک‌کننده، فرآیند تولید را تسهیل می‌کند و از فناوری‌های تولید کمتری استفاده می‌کند. همچنین، باعث صرفه جویی در مقدار کل مواد مورد استفاده برای ساخت می شود و وزن کلی دستگاه را کاهش می دهد. این طراحی ثابت می کند که از نظر کارایی و پارامترهای ارگونومیک یکی از عواملی است که میتواند طراحی یخچال ها را اصلاح کند.