تاسيسات حرارتی برودتی و تهويه مطبوع

جایی برای تبادل اطلاعات دوستان مکانیک

 
تهویه مطبوع (کلیات،‌عمومی)
نویسنده : سعید میرزایی - ساعت ٩:٠۸ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٩/۱/٢٦
 

به هر تحولی که در آن حرارت گرفته می شود تبرید می گویند. بنابر تعریفی دیگر به شاخه ای از علم که در آن به کاهش و ثابت نگه داشتن دمای یک ماده یا فضا، در دمایی پایین تر از دمای محیط پرداخته می شود تبرید اطالق می گردد. به بیان دیگر در تحول تبرید، حرارت از جسم سرد شونده ای گرفته شده و به جسم دیگری که دمایی کمتر از جسم سرد شونده دارد منتقل میگردد. چون در این تحول حرارت گرفته شده ازجسم سرد شونده به جسم دیگری منتقل می گردد، لذا در تحول تبرید هم گرمایش و هم سرمایش وجود دارد و فقط نحوه استفاده از سیستم، آنها را از یکدیگر متمایز می سازد.

شدت جذب حرارت از یک ماده یا فضا را، برای به وجود آوردن شرایط دمایی مورد نظر و ثابت نگهداشتن آن، بار برودتی، بار سرمایی، یا بار گرمایی می نامند.

در تحولات برودتی ماده جذب کننده حرارت یا عامل سرمایی را مبرد یا ماده سرمازا می نامند. بسته به تاثیری که حرارت جذب شده بر روی مبرد دارد، می توان تحولات برودتی را به صورت محسوس و نهان طبقه بندی نمود. در صورتی که جذب حرارت موجب افزایش دمای سرد کننده شود، تحول برودتی را محسوس  و چنانچه موجب تغییر حالت فیزیکی مبرد شود (ذوب یا تبخیر) آن را نهان می نامند. در هر دو مورد بایستی دمای مبرد همواره از دمای فضای آماده سرد شونده کمتر باشد.

2-1 تاریخچة تبرید

در سالهای بسیار دور حتی 2500 سال قبل از میلاد مسیح در ایران، هند و مصر از طریق نگهداری آب در ظروف در هوای سرد در طول شب یخ تولید می کردند. تبخیر آب در هوای سرد و خشک همراه با انتقال حرارت از طریق تشعشع در شب های بدون ابر باعث ایجاد یخ می شود. این عمل حتی زمانی که دمای محیط بالاتر از دمای یخزدن آب باشد نیز انجام می شود. در بعضی کتب مرجع اشاراتی به استفاده از یخ در 1000 سال قبل از میلاد مسیح وجود دارد. در هند شرقی در سده چهارم بعد از میالد مسیح در یافتند که از طریق حمل نمک در آب میتوان مقدار کمی یخ به دست آورد. خنک کردن آب در کوزه های سفالی به منظور نوشیدن، معمولی ترین نمونه استفاده از تبرید تبخیری می باشد. روشهای ذکر شده برای ایجاد یخ در ابعاد صنعتی مناسب نبودند. یخ طبیعی هم در بعضی مکانهای خاص در دسترس بود و عدم استفاده از مواد عایق کننده خوب استفاده از یخ را محدود به همان مناطق می کرد.

برای اولین بار توماس هریس و جان لانگ در سال 1790 اولین سیستم تبرید مصنوعی را در انگلیس به ثبت رساندند. بعدها در سال   1834 جاکوب پرکینز یک دستگاه تبرید دستی اختراع نمود که از «اتر» به عنوان سیال عامل در آن استفاده شده بود.

درسال  1851 دکتر جانگوری که یک پزشک بود در فلوریدا اولین دستگاه تبرید را در ایالات متحده به ثبت رساند. وی از این دستگاه برای تولید یخ به منظور پایین آوردن تب بیماران استفاده میکرد.

در استرالیا در سال 1860 دکتر جیمز هریسون دستگاه تبریدی اختراع نمود که سیال عامل آن «اترسولفوریک» بود. در این دستگاه ازماشی از بخار به عنوان منبع قدرت برای چرخاندن کمپرسور استفاده شد. در همان سال اولین چیلر جذبی توسط یک فرانسوی به نام «فرودیناندکار» ساخته شد و به عنوان اختراع ثبت گردید. درسال 1927 اولین یخچال جذبی اتوماتیک با نام تجاری الکترولوکس وارد بازار شد  و اولین چیلر جذبی تجارتی در سال 1945 به وسیله شرکت کریر به فروش رسید. در تبلیغات یخچالهای تبرید جذبی از این عنوان که «شعله ای که ایجاد سرما میکند» استفاده شد. شاید در آ ن زمان درک این مطلب که سوختن سوخت یا بخار آب ایجاد سرما کند کمی مشکل بود اما هم اکنون سیستم تبرید جذبی بدلیل کمی مصرف برق آن و عدم استفاده از مبردهای فریونی در ابعاد وسیعی استفاده می شود.

در زمان پیدایش صنعت تبرید، دستگاه های مورد نیاز حجیم وگران بوده و راندمان زیادی نداشتند و میبایست فردی متخصص از آنها نگهداری می نمود. به همین دلیل تبرید صرفاً به چند کاربرد بزرگ نظیر واحدهای تولید یخ، بسته بندی گوشت و یخچال های بزرگ محدود می شد ولی این صنعت در عرض چند دهه به سرعت رشد نموده و به صورت امروزی در آمده است. باپیشرفت روش های تولید دقیق، امکان تولید تجهیزات کوچکتر با راندمان بیش تر فراهم شد. این امر به همراه تهیه مبردهای بی خطر و اختراع موتورهای الکتریکی با قدرت کمتر، امکان ساخت واحدهای تبرید کوچک را که امروزه در کاربرد هایی نظیر یخچالها و فریزرهای خانگی، دستگاه های هواساز کوچک و دستگاه های تجاری مورد استفاده قرار میگیرند را فراهم نمود به طوریکه هم اکنون کمتر خانه یا واحد تجاری را میتوان یافت که از یکی از انواع مختلف تبرید استفاده نکند.

3-1 کاربردهای تبرید

برای سهولت مطالعه صنعت تبرید میتوا ن کاربردهای تبرید را به شش گروه اصلی تقسیم نمود:

1- تبرید خانگی: وسعت تبرید خانگی محدود می باشد و به طور عمده به یخچال و فریزرهای خانگی مربوط میشود ولی به دلیل کثرت استفاده بخش قابل ملاحظه ای از تبرید را شامل می شود.

2- تبرید تجاری: تبرید تجاری به طراحی، ساخت، نصب و تعمیر دستگاه های سرد کننده مورد استفاده در مغازه ها، رستوران ها، هتل ها، موسسات تهیه و تولید مواد غذایی فاسد شدنی محدود می شود.

3- تبرید صنعتی: به دلیل مشخص نبودن حدود دقیق تبرید صنعتی و تجاری ،اغلب آن ها را با یکدیگر اشتباه میکنند. به طور کلی دستگاه های تبرید صنعتی از نظر اندازه بزرگتر از دستگاه های تجاری میباشد و یکنفر تکنسین باتجربه از آنها نگهداری مینماید. از نمونه های معمول تبرید صنعتی، واحدهای یخسازی، بسته بندی مواد پروتیینی بزرگ) گوشت، ماهی،مرغ، غذاهای منجمد و…(نوشابه سازی، بستنی سازی، واحدهای صنعتی نظیر پالایشگاه های روغن، واحدهای شیمیایی، واحدهای لاستیک سازی و… میباشد.

4- تبرید حمل ونقل: قسمتی از کاربردهای این گروه را میتوان به عنوان شاخه ای از تبرید تجاری و قسمتی دیگر شاخه ای از تبرید صنعتی در نظر گرفت.

تبرید کشتی ها: در کشتی های صیادی و مخازن حمل و نقل محصولات فاسد شدنی و تبرید حمل و نقل به تجهیزات تبرید مورد استفاده در کامیونها برای حمل و نقل طولانی یا محلی و واگن های راه آهن مربوط میشود.

5- تهویه مطبوع ساختمانها و تهویه صنعتی: به طوری که از اسم تهویه مطبوع برمیآید این

مقوله باشرایط هوا در نواحی یا فضاهای مورد نظر در ارتباط میباشد و نه تنها کنترل دما بلکه کنترل رطوبت و سرعت وزش هوا را نیز به همراه تصفیه و تمیزکردن آن شامل میشود.

کاربردهای تهویه مطبوع بر دو نوع خانگی و صنعتی میباشد. سیستمهایی که وظیفه عمده آنها مطبوع کردن هوا برای راحتی انسان است تهویه مطبوع خانگی نامیده میشود. نمونه ای از این سیستم ها را میتوان در منازل، مدارس، دفاتر، مساجد، هتلها، سوپر مارکتها،ساختمانهای عمومی، کارخانجات، اتومبیلها، اتوبوسها، هواپیماها، کشتیها  و… مشاهده نمود. از طرف دیگر هر نوع مطبوع سازی هوا که هدف اصلی آن رفاه انسان ها نباشد، تهویه صنعتی نامیده میشود. این الزاماً بدان معنی است که سیستمهای تهویه صنعتی با توجه به وظیفه اصلیشان نمیتوانند برای آسایش انسان بکار روند. کاربردهای تهویه صنعتی از نظر تعداد و تنوع نامحدود هستند، به بیان کلی، وظیفه سیستمهای تهویه مطبوع صنعتی عبارتند از:

1-کنترل میزان رطوبت مواد مرطو ب

2-کنترل شدت واکنش های شیمیایی و بیوشیمیایی

3-محدود نمودن میزان تغییرات مواد ظریف از لحاظ انقباض و انبساط حرارتی

4-فراهم نمودن هوای تمیز و تصفیه شده که اغلب برای کار راحت و تولید محصولاتی با کیفیت بهتر، الزامی میباشد.

تهیه شده توسط سعید میرزایی   saeed.mirzaei@ymail.com