تفاوت سوپرهیت اواپراتور و سوپرهیت ورودی کمپرسور
سوپرهیت اواپراتور و سوپرهیت ورودی کمپرسور، در دو نقطه متفاوت از مدار اندازه‌گیری می‌شوند و کاربرد یکسانی ندارند. اولی برای ارزیابی تغذیه اواپراتور و عملکرد شیر انبساط اهمیت دارد؛ دومی وضعیت بخار مبرد ورودی به کمپرسور را نشان می‌دهد.
برای تفسیر صحیح هرکدام، باید دما و فشار متناظر با همان محل اندازه‌گیری مشخص باشند.
سوپرهیت چیست؟
سوپرهیت یا فوق‌گرمایش، اختلاف بین دمای واقعی بخار مبرد و دمای اشباع متناظر با فشار آن است:
سوپرهیت = دمای واقعی بخار مبرد − دمای اشباع در فشار همان نقطه
برای مثال، اگر دمای بخار در یک نقطه ۸ درجه سانتی‌گراد و دمای اشباع متناظر با فشار آن نقطه صفر درجه باشد، سوپرهیت برابر ۸ کلوین است.
سوپرهیت یک اختلاف دما است؛ بنابراین، ۸ کلوین سوپرهیت با ۸ درجه سانتی‌گراد اختلاف دما برابر است. این مقدار را نباید با دمای واقعی مبرد اشتباه گرفت.
سوپرهیت اواپراتور چیست؟
سوپرهیت اواپراتور در خروجی اواپراتور و معمولاً در محل نصب بالب شیر انبساط ترموستاتیکی اندازه‌گیری می‌شود. در سیستم‌های انبساط مستقیم، شیر انبساط با کنترل این مقدار، تغذیه مبرد را با شرایط بار هماهنگ می‌کند.
مبرد معمولاً پس از عبور از وسیله انبساط، به‌صورت مخلوط مایع و بخار وارد اواپراتور می‌شود. با جذب گرما، بخش مایع تبخیر می‌شود و پس از پایان تبخیر، ادامه جذب گرما باعث افزایش دمای بخار و ایجاد سوپرهیت می‌گردد.
بنابراین، عبارت «مبرد از ابتدای اواپراتور شروع به گرفتن سوپرهیت می‌کند» دقیق نیست؛ بخش اصلی جذب گرما در ناحیه دوفازی صرف تبخیر مبرد می‌شود و سوپرهیت در ناحیه بخار ایجاد می‌گردد.
هدف کنترل، استفاده مناسب از سطح اواپراتور همراه با حفظ سوپرهیت کافی و پایدار در خروجی است. در مبردهای مخلوط دارای لغزش دمایی، دمای ناحیه دوفازی نیز الزاماً ثابت نیست.
سوپرهیت سیستم یا ورودی کمپرسور چیست؟
در این مقاله، منظور از سوپرهیت سیستم، سوپرهیت بخار در ورودی مکش کمپرسور است. این مقدار با استفاده از دمای گاز مکش و فشار همان محل محاسبه می‌شود.
بخار مبرد پس از خروج از اواپراتور، مسیر خط مکش را تا کمپرسور طی می‌کند. در این مسیر ممکن است از محیط گرما جذب کند و با افت فشار مواجه شود؛ بنابراین سوپرهیت ورودی کمپرسور معمولاً با سوپرهیت خروجی اواپراتور تفاوت دارد.
چرا سوپرهیت در طول خط مکش تغییر می‌کند؟
جذب گرما از محیط
اگر لوله مکش از محیطی گرم‌تر عبور کند، مبرد می‌تواند گرما جذب کند. طول مسیر، کیفیت عایق و اختلاف دمای محیط با لوله، بر میزان این گرما تأثیر دارند.
این گرمای جذب‌شده الزاماً سرمایش مفیدی برای فضای موردنظر ایجاد نمی‌کند. بنابراین، افزایش سوپرهیت در خط مکش را نباید به‌خودی‌خود نشانه بهترشدن عملکرد سیستم دانست.
افت فشار خط مکش
افت فشار، دمای اشباع متناظر با فشار را تغییر می‌دهد. در نتیجه، اختلاف سوپرهیت بین خروجی اواپراتور و ورودی کمپرسور فقط ناشی از افزایش دمای واقعی بخار نیست.
استفاده از فشار ورودی کمپرسور برای محاسبه سوپرهیت خروجی اواپراتور، بدون درنظرگرفتن افت فشار مسیر، می‌تواند نتیجه را بیش از مقدار واقعی نشان دهد. برای اندازه‌گیری دقیق، فشار باید در محل سنجش دما مشخص باشد.
مثال محاسباتی
فرض کنید داده‌های زیر برای یک مدار ثبت شده‌اند. دماهای اشباع از جدول فشار–دمای مبرد در هر نقطه به دست آمده‌اند:
در این مثال، سوپرهیت از ۵ به ۱۲ کلوین رسیده است:
- دمای واقعی بخار در مسیر، ۵ درجه افزایش یافته است.
- دمای اشباع متناظر با فشار، به‌دلیل افت فشار ۲ درجه کاهش یافته است.
- حاصل این دو اثر، افزایش ۷ کلوینی سوپرهیت است.
این اعداد صرفاً برای توضیح روش محاسبه‌اند و مقادیر تنظیم پیشنهادی برای یک سیستم مشخص نیستند.
تفاوت دمای گاز برگشتی با سوپرهیت
دمای گاز برگشتی، دمای واقعی مبرد در خط مکش است که با دماسنج اندازه‌گیری می‌شود. برای محاسبه سوپرهیت، علاوه بر این دما، فشار و نوع مبرد نیز لازم است.
برای مثال، اگر دمای گاز برگشتی در دو وضعیت یکسان و برابر ۱۰ درجه سانتی‌گراد باشد:
- با دمای اشباع صفر درجه، سوپرهیت ۱۰ کلوین است.
- با دمای اشباع ۵ درجه، سوپرهیت ۵ کلوین است.
بنابراین، یک دمای گاز برگشتی یکسان می‌تواند با سوپرهیت‌های متفاوت همراه باشد.
همچنین، نباید گفت دمای گاز برگشتی در عمل از تغییر فشار تأثیر نمی‌پذیرد؛ تغییر شرایط کاری می‌تواند دما و فشار را هم‌زمان تغییر دهد. نکته این است که دماسنج فقط دمای واقعی را نشان می‌دهد و سوپرهیت از مقایسه آن با دمای اشباع محاسبه می‌شود.
سوپرهیت مناسب ورودی کمپرسور چقدر است؟
برای همه کمپرسورها یک عدد ثابت وجود ندارد. محدوده مجاز به مدل کمپرسور، نوع مبرد، کاربرد و شرایط کار بستگی دارد.
عدد «۲۰ درجه» در برخی راهنماهای کوپلند به ۲۰ درجه فارنهایت اختلاف دما، معادل حدود ۱۱٫۱ کلوین اشاره دارد؛ نه ۲۰ درجه سانتی‌گراد. در مقابل، بعضی راهنماهای دانفوس برای مدل‌های مشخص، محدوده‌های دیگری را تعیین می‌کنند. بنابراین این توصیه را نباید به تمام تجهیزات تعمیم داد.
سوپرهیت پایین می‌تواند نشانه افزایش خطر برگشت مایع باشد؛ اما افزایش بی‌رویه سوپرهیت نیز مطلوب نیست و ممکن است عملکرد و خنک‌کاری کمپرسور را تحت تأثیر قرار دهد. هدف، کارکرد در محدوده تأییدشده سازنده است، نه رسیدن به بیشترین سوپرهیت ممکن.
روش صحیح اندازه‌گیری و ارزیابی
۱. نوع مبرد را مشخص کنید. جدول فشار–دما باید مربوط به همان مبرد باشد.
۲. محل اندازه‌گیری را تعیین کنید. برای ارزیابی شیر انبساط، خروجی اواپراتور و برای ارزیابی شرایط مکش کمپرسور، ورودی آن را بررسی کنید.
۳. دما و فشار متناظر را ثبت کنید. سنسور دما باید تماس مناسب با لوله داشته باشد و از تأثیر هوای اطراف محافظت شود.
۴. برای مبردهای دارای لغزش دمایی، از نقطه شبنم استفاده کنید. دمای اشباع بخار مبنای محاسبه سوپرهیت است.
۵. مقادیر را در شرایط کاری مناسب پایش کنید. تنها به یک قرائت لحظه‌ای اکتفا نکنید؛ رفتار سیستم در تغییر بار و شرایط گذرا نیز اهمیت دارد.
۶. نتیجه را با دستورالعمل همان تجهیز مقایسه کنید. پیش از تنظیم شیر انبساط، محل نصب بالب، جریان هوا یا سیال اواپراتور و صحت ابزارها را بررسی کنید.
جمع‌بندی
در رادیران میدانیم سوپرهیت خروجی اواپراتور وضعیت تغذیه کویل را نشان می‌دهد؛ سوپرهیت ورودی کمپرسور شرایط بخار پس از عبور از خط مکش را مشخص می‌کند. اندازه‌گیری هر دو، همراه با فشار محلی، به تشخیص دقیق‌تر عملکرد مدار کمک می‌کند.
