بحث عن الضواغط في التبريد والتكييف

 

المقدمة

الحمدالله والصلاة والسلام على رسول الله صلى الله عليه وسلم

نظراً لأهمية الضواغط الطاردة المركزية في دورة التبريد والتكييف وأهميتها بالنسبة للتكييف ودورة التبريد حيث أن الضواغط تعمل كما يعمل القلب للإنسان

فهي تسحب بخار وسيط التبريد وترفع ضغطة ودرجة حرارته وتدفعه بداخل ملفات المكثف وتكتمل الدورة التبريدية ، لذلك تناولت في بحثي هذا الذي يتقدم من مقدمة وموضوع وخاتمة آلية عمل دورة التبريد وأهمية الضواغط الطاردة ، ووظيفة الضواغط الطاردة ،وانواعها مع صور توضيحية .

آليه عمل دورة التبريد :

تعمل مكيفات الهواء عن طريق تحويل مادة التبريد من حالتها الغازية إلى حالتها السائلة، ومن ثم العودة مرة أخرى إلى الحالة الغازية. يحدث ذلك من خلال دورة مستمرة ومتكررة. تتكوّن مكيفات الهواء من أربعة أجزاء ميكانيكية أساسية. الضاغط، المكثف، المبخر وصمام التمدد. سنتحدّث في هذه المقالة عن وظيفة الضاغط/ الكومبريسور وآلية عمله في المكيف المنزلي.1

أهمية الضواغط الطاردة:

تعتبر الضواغط من اهم مكونات دوائرالتبريد بالنظام الانضغاطي التبخيرى فهو المسؤول عن سحب بخار وسيط التبريد ورفع ضغطة ودرجة حرارته ويدفعه بداخل ملفات المكثف وتكتمل الدورة التبريدية .

يعتبر الضاغط بالنسبة لدائرة التبريد كالقلب بالنسبة لجسم الإنسان، فهو الذي يحرك وسيط التبريد في جميع أجزاء الدائرة، هناك ثلاثة أنواع أساسية من الضواغط، هي الضواغط الترددية، الضواغط الدورانية والطاردة المركزية.

وظيفة الضواغط الطاردة:

يعتبر الضاغط/الكومبريسور Compressor قلب دورة التبريد. تبدأ دورة التبريد في مكيف الهواء عندما يقوم الضغط بسحب غاز تبريد بارد ومنخفض الضغط من الداخل. تتمثل الوظيفة الوحيدة للضاغط الذي يعمل بمحرك في “ضغط” مادة التبريد، ورفع درجة حرارة هذه المادة، ومن ثم ضغطها بحيث يخرج من الضاغط على هيئة “غازية”. يخرج هذا الغاز مرتفع درجة الحرارة وعالي الضغط. تتناسب درجة حرارة مادة التبريد مع ضغط غاز التبريد طردياً. فكلما زادت حرارة مادة التبريد ارتفع ضغطها أيضاً.

آلية عمل الضواغط المركزية :

انتقال الحرارة:

يقوم الضاغط بدفع الغاز الساخن إلى ملف المكثف ذي الزعانف في الجانب الخارجي من مكيف الهواء، حيث يهب الهواء البارد من المروحة الخارجية فوق الملف ومن خلال الزعانف. يؤدي هبوب هذا الهواء البارد إلى استخلاص الحرارة من غاز التبريد ونقلها إلى الهواء الخارجي.

تحول الغاز إلى سائل

عندما يتم استخلاص حرارة كافية من مادة التبريد، فإنه يتكثف على شكل سائل دافئ. يمر هذا السائل تحت ضغطٍ مرتفع إلى صمام تمدد يؤدي إلى تحويل مادة التبريد إلى سائل بارد منخفض الضغط. تنتقل مادة التبريد هذه من صمام التمدد إلى ملف المبخر ذي الزعانف، والموجود في الجانب الداخلي أو الوحدة الداخلية لمكيف الهواء والتي تكون موجودة في الغرفة.

امتصاص الحرارة

عندما تدخل مادة التبريد إلى ملف المبخر حيث يكون الضغط أقل بكثير، فإن هذه المادة تضطر كيميائياً للتبخر والتحوُّل إلى غاز. تتطلّب هذه العملية وجود الحرارة. تأتي هذه الحرارة من هواء الغرفة الدافئ الذي يتم نفخه فوق ملف المبخر بواسطة مروحة أخرى عند سحب هواء الغرفة. مع انتقال حرارة هواء الغرفة إلى مادة التبريد المتبخرة “غاز التبريد“، فإن هواء الغرفة يصبح أكثر برودة. يتم إعادة مادة التبريد “غاز التبريد” ، الذي تحوّل للتّو إلى غاز بارد منخفض الضغط إلى الضاغط لمواصلة دورة التبريد. يحدث ذلك من خلال عملية مستمرة ومتكرر

أنواع الضواغط :

وتصنع الضواغط بأشكال وأحجام وتصميمات مختلفة وعموماً تنقسم الضواغط إلى

أنواع الضواغط المستخدمة في التبريد والتكييف :

الضواغط الديناميكية Dynamic Compressors

يتم في هذه الضواغط تحويل الطاقة الميكانيكية للموتور إلى طاقة حركة للبخار ثم إلى طاقة ضغط وبناء عليه تتم زيادة ضغط البخار على حساب قوة الطرد المركزي.

ضواغط موجبة الازاحة Positive Displacement Compressors

حيث تتحقق زيادة الضغط نتيجة النقص في حجم الغاز، والعلاقة عكسية بين الضغط والحجم عند ثبوت درجة الحرارة، فيزداد ضغط الغاز عند نقصان حجمه، ومن الأمثلة على الضواغط التي تعمل على هذا المبدأ:

1-   الضواغط الترددية:

هي أكثر الضواغط استخداماً في مجال التبريد والتكييف، يتكون الضاغط من جزأين رئيسين، هما الأسطوانة والمكبس، حيث يتحرك المكبس داخل الأسطوانة حركة ترددية، يستخدم هذا النوع من الضواغط في مجال التبريد للأحمال الصغيرة والمتوسطة والكبيرة، تستعمل مع وسيط التبريد 12، 22، 502 الأمونيا، تعمل الضواغط الترددية عند فروق ضغط كبيرة بين المبخر والمكثف، كما تعمل بكفاءة عالية عندما يكون ضغط المبخر أعلى من الضغط الجوي، نتيجة لاتساع انتشارها فهي تتواجد بقدرات تبدأ من 1 / 12 إلى 100 حصان، بالإضافة إلى كفاءتها العالية خلال مدى واسع من ظروف التشغيل المختلفة، تنقسم الضواغط الترددية المستخدمة في مجال التبريد والتكييف إلى ثلاثة أنواع هي:

ضواغط مفتوحة: في هذا النوع يكون الضاغط منفصل بشكل تام عن المحرك، تتم إدارة الضاغط بواسطة السيور أو البكرات أو من المحرك مباشرة عن طريق وصلة مرنة.

ضواغط محكمة القفل: في هذا النوع يكون الضاغط متصل بعامود التحكم بالمحرك بشكل مباشر ويكون الاثنان داخل جسم من الصاج مقفل بإحكام، يملأ الجسم الذي يوجد فيه المحرك والضاغط بالمقدار المناسب من زيت التزييت.

ضواغط نصف مقفلة: في هذا النوع يكون الضاغط منفصل عن المحرك، يكون في مكان واحد ويغلق المكان عن طريق مسامير، نقل الحركة تكون بشكل مباشر بين المحرك والضاغط .

2- الضواغط الدورانية:

هذه الضواغط من الأنواع الأكثر استعمالاً في مجال التبريد، تستعمل عند الحاجة لإزاحة كميات كبيرة من وسيط التبريد عند فروق صغيرة أو متوسطة في الضغط،

أنواع الضواغط الدورانية:

تتقسم هذه الضواغط إلى ثلاثة أنواع هي الدورانية ذات الريش (ريشة واحدة أو أكثر)، الحلزونية واللولبية. الضاغط محكم الغلق Hermetic Compressor

ـ الضاغط محكم الغلق Hermetic Compressor

في هذا النوع يوضع الضاغط والمحرك الكهربائي (Motor) معا في غلاف محكم الغلق تمرر فيه الأسلاك التي تحمل التيار الكهربائي فقط. والمفروض ألا يحدث تسرب لبخار مائع التبريد من هذا النوع من الضواغط، والأمثلة لهذا النوع هي الضواغط المستعملة في المبردات المنزلية والثلاجات، وأجهزة التكييف الصغيرة. ويتم تبريد المحرك عن طريق إمرار غاز التبريد قبل ضغطه خلال الضاغط، وعادة يتم تركيب كاتم صوت (Muffler) لامتصاص الصوت الناتج أثناء مشواري السحب والطرد. وتتراوح سرعة الضواغط المحكمة القفل بين  rps 20 للمحركات ذات الأربعة أقطاب و rps 50 للمحركات ذات القطبين

وأهم عيب للضاغط المغلق هو عدم القدرة على فكه وفتحه إذا حدث هناك عطل ما، حيث يتم اللجوء إلى قص غلاف الضاغط الخارجي لتشخيص العطل وإصلاحه ثم لحام ذلك الجزء مرة أخرى وفي أحيان أخرى يتم استبدال الضاغط إذا استدعى الأمر دون قصه.

بمعني أوضح ان الضاغط المغلق عاده لا تتم صيانته ويتم استبداله ولاسيما ان عملية الفك والاصلاح ليست بالسهلة.

ومميزات الضاغط المغلق هي :

انخفاض صوته

صغر حجمه

عدم حاجته لصيانه دوريه

رخص سعره نسبيا

لذا هو مناسب للأجهزة الصغيرة مثل الثلاجات المنزلية ولكن يعاب عليه صعوبة صيانته وعدم توفر قطع غيار له وبالطبع ينتج عن ذلك استبداله في حاله وجود عطل بالضاغط.

ـ الضاغط شبة المغلق (Semihermetic Compressor)او النصف مغلق

الضاغط شبه المغلق هو ضاغط يتم فيه وضع المحرك ومكونات الضاغط داخل غلاف واحد قابل للفتح والإصلاح. ويتميز بتوفر قطع غياره وسهوله صيانته ويعتبر من أفضل أنواع الضواغط ويستخدم في الوحدات التجارية . ولكن سعره مرتفع مقارنة بالضاغط المغلق لذا نجد ان اغلب أجهزة التبريد المنزلية تعتمد على الضاغط المغلق بالرغم من افضلية شبه المغلق.

 

ـ الضاغط المفتوح Open Compressor

في هذا النوع لا يتم وضع الضاغط والمحرك الكهربائي في غلاف واحد، بل تنقل الحركة عن طريق سيور او غيرها من ناقلات الحركة . ولا بد من ان يمر عمود الكرنك خلال مانع التسرب لمنع تسرب بخار وسيط التبريد. ومن اشهر امثلة هذا النوع الضاغط المستخدم في مكيفات المركبات ( كمبروسر تكييف السيارة)والذي تنتقل الحركة اليه من محرك السيارة عن طريق سيور وبكرات.

ويمكن تصنيف الضواغط المفتوحة من حيث طريقة إدارتها إلى :

إدارة مباشرة Direct Drive:

وفيها يتصل عمود الضاغط بعمود المحرك الكهربائي (Motor) من خلال قارنه مرنة Flexible Coupling.

إدارة غير مباشرة Indirect Drive:

وفيها تنتقل الحركة من بكرة مركبة على عمود المحرك الكهربائي (Motor) إلى بكرة مركبة على عمود الضاغط بواسطة سير أو تروس.

 

- الضواغط الطاردة المركزية:

إن فكرة تشغيل الضاغط الطارد المركزي تشبه تماماً تشغيل مضخة أو مروحة تعمل بنظام الطرد المركزي، يسحب بخار وسيط التبريد من المبخر من خلال خط السحب إلى فتحة الدخول الموجودة في دفاعه المروحة وفي اتجاه عامود الدوران، يطرد البخار جبرياً إلى الخارج في اتجاه الريش المثبت، تتم هذه العملية بفعل قوة الطرد المركزي التي تنشأ من دوران الدفاعة بسرعة عالية، حيث يطرد البخار من أطراف الريش إلى غلاف الضاغط، يكون ذلك بعد زيادة سرعته وضغطه ودرجة حرارته

الخاتمة

تم بحمد الله وتوفيقه البحث وفيه تعرفنا الى أهمية الضواغط المستخدمة في التبريد والتكييف وأنواعها ووظائفها مع صور توضيحية لمختلف الأنواع مع بيان العيوب والمميزات لمختلف الأنواع المذكورة في البحث سائلين الله عزوجل التوفيق.