تعریف سیکل: به طی کردن یک چرخۀ کامل و تکرار پیاپی آن سیکل گفته می شود. در واقع در این سیکل، سیال مبرد در یک خط جریان به صورت پیاپی رفت و آمد می کند و گرما را از محیطی به محیط دیگر منتقل می کند.
تعریف تبرید: تبرید یا سردسازی فرایندی است که در سیکل های تبریدی صورت می گیرد. در حقیقت هدف از طراحی این سیکل ها سرمایش یک محیط است. حال این محیط می تواند داخل محفظۀ یخچال باشد یا یک اتاق و یا غیره باشد. به سیالی که در این سیکل به جریان در می آید نیز به همین خاطر سیال مبرد گفته می شود. یعنی سیالی که کار تبرید یا همان سردسازی را انجام می دهد.
تعریف تراکم: فشرده شدن گاز مبرد که باعث می شود انرژی جنبشی لازم برای گردش سیال مبرد در سیکل تأمین می شود. منظور از تراکم، تراکم سیال مبرد است که به کمک کمپرسور اتفاق می افتد.
سیکل تبرید به دو نوع تراکمی و جذبی تقسیم می‌شود که در این بخش در مورد سیکل تبرید تراکمی توضیح خواهیم داد.
سیکل تبرید تراکمی
به فرایند تولید سرما از راه جذب و دفع حرارت سیکل تبرید گفته می‌شود. در سیکل تبرید، از طریق جذب گرما از یک سیال (سیال می‌تواند آب، هوا و یا هر نوع مایع و گازی باشد) و دفع آن به سیال دیگر، سرما تولید می‌شود. برای این کار، ماده مبرد، که مایعی خنک¬ کننده و سرما زاست، بوسیله کمپرسور و با فشار زیاد از داخل کندانسور، کویل و اواپراتور انتقال داده می‌شود. این عملیات سرد کردن به صورت یکنواخت، متوالی و پیوسته، و به مانند یک سیکل چرخشی انجام می‌شود. تمامی سردکننده‌ها بر اساس یک چرخه ثابت عمل می‌کنند. ماده سرما‌زا، به¬ عنوان یکی از اصلی‌ترین قسمت‌های این سیکل، باید حرارت محیط را جذب و آن را در جای دیگری دفع کند. در واقع با این کار، کمپرسور گرما را در موقعیتی قرار می‌دهد که حرارتی که قبلاً از محیطی با فشار کم جذب کرده بود را پس بدهد.
در کولرهای گازی، یخچال‌ها، فریزرها و سایر لوازمی که سرما تولید می‌کنند، به‌منظور جذب گرمای هوا و تولید سرما از سیکل تبرید استفاده می‌شود.
اجزاء اصلی سیستم‌های سرمایشی تراکمی
سیستم‌های سرمایشی تراکمی چهار عضو اساسی دارند که ساختار اساسی یک سیکل تبرید را تشکیل می‌دهند که عبارتند از:
الف) کمپرسور: قوای محرکه کمپرسور می تواند موتور الکتریکی، موتور احتراق داخلی و غیره باشد که در اکثر دستگاه ها از موتور الکتریکی استفاده می شود. وظیفه کمپرسور متراکم کردن و افزایش فشار گاز مبرد می باشد. کمپرسورهای سیکل تبرید تراکمی انواع و اقسام بسیار مختلفی دارند که از مهمترین آنها می توان به نوع رفت و برگشتی (پیستونی)، اسکرو، اسکرال و سانتریفیوژ اشاره کرد.
ب) کندانسور: گاز متراکم شده در کمپرسور را خنک می‌کند و گرمای آن را به محیط اطراف انتقال می‌دهد تا مبرد از حالت گاز به حالت مایع تبدیل شود. کندانسور معمولاً در دو نوع وجود دارد: نوع هوا خنک (خنک شونده توسط فن و هوا) و نوع آب خنک (خنک شونده توسط آب)
انواع کمپرسور سیکل تبرید را هم ببینید
ج) شیر انبساط: این شیر جهت ایجاد افت فشار در مایع مبرد در مسیر سیکل تبرید تراکمی به کار می رود. در برخی سیستم ها از شیر انبساط و در برخی از یک لوله مویین استفاده می شود. در واقع مبرد وقتی از کندانسور خارج می شود و به سمت اواپراتور حرکت می کند، قبل از ورود به اواپراتور از شیر انبساط عبور داده می شود تا فشارش کم شده و بتواند در اواپراتور با جذب گرمای محیط مجددا به حالت گازی شکل در بیاید.
د) اواپراتور: برعکس کندانسور عمل می‌کند و موجب انتقال گرما از هوا و یا آب به مبرد می‌شود تا مبرد این بار از حالت مایع به حالت گاز تغییر یابد. اواپراتور نیز در دو نوع هوا خنک (که منجر به کاهش دمای هوا و سردشدن آن می‌شود) و آب خنک (که منجر به سردشدن آب و ارسال آن به فن کویل یا هواساز می‌شود) و طراحی و تولید می‌شود.
کاربردهای سیکل تبرید
علم تبرید از گسترده ترین علوم فنی در دنیا می باشد و کاربرد آن را در تمامی طبقات اجتماعی و صنعتی به وضوح می بینیم بطور عمده می توان کاربرد آن به چهار دسته تقسیم کرد:
۱- تهیه و نگهداری مواد غذایی: مواد غذایی مثل انواع گوشت و سبزی و … که در زمانی ازسال فراوان است میتوان در سردخانه ها نگهداری و در فصل دیگر به بازار مصرف عرضه کرد.
۲- صنایع شیمیایی، بهداشتی،دارویی: جدا کردن گازها: نگهداری مایع در فشار کم – تقطیر گازها رطوبت گیری از هوا – جامدسازی ماده از محلول: کنترل تخمیر ترکیبات شیمیایی.
۳- دستگاههای برودتی خانگی و تجاری
۴- تهویه مطبوع و تهویه های صنعتی در ساختمانها و مراکز اداری.
طرز کار سیکل تبرید تراکمی
گاز مبرد، پس از ورود به کمپرسور در اثر کارکرد کمپرسور متراکم شده و با فشار و دمای بالا از آن خارج می شود. پس از خارج شدن از کمپرسور، از طریق لوله فشار قوی به سمت کندانسور ارسال شده و در کندانسور با از دست دادن حرارت به مایع مبرد تبدیل می شود. مایع مبرد پس از خروج از کندانسور وارد شیر انبساط یا لوله مویین شده و پس از خروج از شیر انبساط، به شدت فشار آن کاهش یافته و از طریق لوله فشار ضعیف به سمت اواپراتور ارسال می شود. مایع مبرد در اواپراتور با گرفتن حرارت محیط مجددا به گاز مبرد تبدیل می شود.
این گاز دوباره وارد کمپرسور شده و چرخه تبرید تراکمی تکرار می شود. همزمان که مبرد در اواپراتور گرما را از هوا یا آب یا هر سیال دیگری می گیرد، باعث کاهش دمای آن سیال می شود. این سیکل بیشترین کاربرد را در دستگاه های تهویه مطبوع (مانند اسپلیت ، داکت اسپلیت ، چیلر ، مینی چیلر VRF و GHP ) دارد و اصول اساسی آن را شکل می دهد.
