سوپرهیت و ساب کولینگ چیست؟ معرفی کامل

برای این که بفهمیم مبرد در اواپراتور به درستی تبخیر شده و در مسیر کندانسور نیز شرایط مناسبی دارد باید به سوپرهیت و ساب کولینگ توجه کنیم. این دو پارامتر مهم در سیکل تبرید تراکمی هستند و وضعیت مبرد را در دو بخش سیستم نشان می دهند. سوپرهیت به بخار مبرد در سمت اواپراتور مربوط است و ساب کولینگ وضعیت مایع مبرد پس از کندانسور را مشخص می کند. بررسی این دو پارامتر به تکنسین کمک می کند عملکرد سیکل تبرید، وضعیت مبرد و شرایط ورود آن به کمپرسور و شیر انبساط را بهتر ارزیابی کند.

سوپرهیت چیست؟

سوپرهیت (Superheat) به میزان افزایش دمای بخار مبرد نسبت به دمای اشباع آن در یک فشار مشخص گفته می شود. برای درک  این مفهوم باید توجه داشت که هر مبرد در یک فشار مشخص، دمای اشباع معینی دارد. زمانی که مبرد در اواپراتور به این دما می رسد، شروع به تبخیر می کند و با ادامه جذب گرما به تدریج از حالت مایع به بخار تبدیل می شود.

پس از تبخیر کامل مبرد، اگر بخار همچنان گرما دریافت کند، دمای آن از دمای اشباع بالاتر می رود. اختلاف میان دمای واقعی بخار و دمای اشباع همان سوپرهیت است. برای مثال اگر دمای اشباع یک مبرد در فشار کاری مشخص ۵ درجه سانتی گراد باشد و دمای واقعی بخار خروجی از اواپراتور ۱۲ درجه اندازه گیری شود، مقدار سوپرهیت برابر با ۷ درجه خواهد بود.

فرمول محاسبه سوپرهیت

محاسبه سوپرهیت بر اساس اختلاف میان دمای واقعی بخار و دمای اشباع مبرد انجام می شود. دمای اشباع نیز با توجه به فشار و نوع مبرد از جدول یا نمودار فشار ـ دمای مبرد به دست می آید.

سوپرهیت = دمای واقعی بخار مبرد − دمای اشباع مبرد

بنابراین برای محاسبه دقیق این پارامتر، اندازه گیری فشار و دمای مبرد باید در نقاط مناسب سیکل انجام شود.

ساب کولینگ چیست؟

ساب کولینگ (Subcooling) فرآیندی تقریبا معکوس سوپرهیت است. مبرد پس از خروج از کمپرسور وارد کندانسور می شود و با دفع گرما، به تدریج از بخار به مایع تغییر فاز می دهد. زمانی که تمام بخار به مایع تبدیل شود، مبرد در وضعیت مایع اشباع قرار دارد.

اگر پس از تکمیل فرایند چگالش، همچنان از مبرد گرما گرفته شود، دمای مایع به کمتر از دمای اشباع در همان فشار کاهش پیدا می کند. اختلاف بین دمای اشباع و دمای واقعی مایع، ساب کولینگ نام دارد. برای مثال اگر دمای اشباع مبرد در سمت کندانسور ۴۰ درجه سانتی گراد باشد و دمای واقعی مایع خروجی از کندانسور ۳۴ درجه اندازه گبری شود، ساب کولینگ سیستم ۶ درجه است.

فرمول محاسبه ساب کولینگ

برای تعیین ساب کولینگ نیز ابتدا فشار سمت فشار بالای سیستم اندازه گیری می شود. سپس با توجه به نوع مبرد، دمای اشباع متناظر با این فشار مشخص شده و با دمای واقعی مایع مقایسه می شود.

ساب کولینگ = دمای اشباع مبرد − دمای واقعی مایع مبرد

در این محاسبه نیز استفاده از اطلاعات فشار ـ دمای همان مبرد اهمیت دارد؛ زیرا رابطه فشار و دمای اشباع برای مبردهای مختلف یکسان نیست.

تفاوت سوپرهیت و ساب کولینگ چیست؟

اگرچه سوپرهیت و ساب کولینگ هر دو بر اساس اختلاف دمای واقعی مبرد با دمای اشباع محاسبه می شوند، اما در دو بخش متفاوت سیکل تبرید و در دو فاز متفاوت مبرد اتفاق می افتند. سوپرهیت به بخار مبرد مربوط است و عمدتا در انتهای فرایند تبخیر و سمت خروجی اواپراتور بررسی می شود. هدف اصلی آن اطمینان از این است که مبرد پیش از رسیدن به کمپرسور کاملا به بخار تبدیل شده باشد.

در مقابل، ساب کولینگ به مایع مبرد مربوط می شود و پس از کامل شدن فرایند چگالش در سمت کندانسور شکل می گیرد. وجود ساب کولینگ مناسب کمک می کند مبرد به شکل مایع به سمت شیر انبساط حرکت کند. به بیان ساده، در سوپرهیت دمای بخار از دمای اشباع بالاتر می رود، اما در ساب کولینگ دمای مایع از دمای اشباع پایین تر قرار می گیرد.

چرا سوپرهیت و ساب کولینگ در سیکل تبرید اهمیت دارند؟

اهمیت سوپرهیت و ساب کولینگ فقط به اندازه گیری چند درجه اختلاف دما محدود نمی شود. این دو پارامتر اطلاعات مهمی درباره وضعیت مبرد و نحوه عملکرد اجزای اصلی سیکل تبرید ارائه می کنند و به همین دلیل در سیستم هایی مانند چیلر، مینی چیلر و تجهیزات تهویه مطبوع تراکمی مورد توجه قرار می گیرند. سوپرهیت مناسب باعث می شود احتمال رسیدن مبرد مایع به کمپرسور کاهش پیدا کند. کمپرسور برای فشرده کردن بخار طراحی شده است و ورود مایع می تواند عملکرد آن را مختل کرده و به قطعات داخلی آسیب برساند.

از طرف دیگر، ساب کولینگ کمک می کند مبرد پس از خروج از کندانسور در وضعیت مایع باقی بماند. اگر بخشی از مبرد پیش از رسیدن به شیر انبساط به بخار تبدیل شود، نحوه تغذیه اواپراتور می تواند تحت تاثیر قرار گیرد و ظرفیت سرمایشی سیستم کاهش پیدا کند. به همین دلیل، بررسی هم زمان این دو پارامتر در ارزیابی عملکرد سیکل تبرید اهمیت بیشتری از بررسی جداگانه هرکدام دارد.

چگونه سوپرهیت و ساب کولینگ را اندازه گیری کنیم؟

برای اندازه گیری سوپرهیت و ساب کولینگ تنها خواندن دمای لوله کافی نیست. فشار مبرد نیز باید اندازه گیری شود تا بتوان دمای اشباع متناظر با آن را به دست آورد. به همین دلیل معمولا از گیج فشار، دماسنج مناسب و جدول یا ابزار تبدیل فشار به دمای مبرد استفاده می شود.

– اندازه گیری سوپرهیت

برای اندازه گیری سوپرهیت ابتدا فشار مبرد در سمت مکش و نزدیک خروجی اواپراتور بررسی می شود. سپس براساس نوع مبرد، دمای اشباع مربوط به این فشار از جدول فشار و دما به دست می آید. در مرحله بعد، دمای واقعی خط مکش یا خروجی اواپراتور با دماسنج اندازه گیری می شود. با کم کردن دمای اشباع از دمای واقعی، مقدار سوپرهیت مشخص خواهد شد. برای دستیابی به نتیجه دقیق، سیستم باید در شرایط کاری پایدار قرار داشته باشد و محل اندازه گیری فشار و دما نیز به درستی انتخاب شود.

– اندازه گیری ساب کولینگ

در اندازه گیری ساب کولینگ، همین مراحل در سمت فشار بالای سیکل انجام می شود. ابتدا فشار کندانسور یا خط مایع در نقطه مناسب اندازه گیری شده و سپس دمای اشباع متناظر با آن فشار برای مبرد مورد استفاده تعیین می شود. پس از آن، دمای واقعی خط مایع در خروجی کندانسور اندازه گیری می شود. اختلاف دمای اشباع با دمای واقعی مایع، مقدار ساب کولینگ را نشان می دهد.

سوپرهیت و ساب کولینگ بالا یا پایین چه معنایی دارند؟

مقادیر غیرعادی سوپرهیت و ساب کولینگ می توانند یکی از نشانه های وجود اختلال در سیکل تبرید باشند، اما نمی توان تنها براساس یک عدد درباره علت خرابی تصمیم گرفت.

– سوپرهیت بسیار پایین می تواند نشان دهد که مبرد مایع تا بخش انتهایی اواپراتور پیش رفته و احتمال رسیدن مایع به کمپرسور افزایش یافته است. در مقابل، سوپرهیت بالا می تواند با تغذیه ناکافی اواپراتور، کمبود مبرد یا محدودیت در مسیر جریان مبرد مرتبط باشد.

– ساب کولینگ پایین نیز ممکن است نشان دهد مایع خروجی از کندانسور فاصله کمی با شرایط اشباع دارد، در حالی که ساب کولینگ بالا می تواند در برخی شرایط با میزان شارژ مبرد یا محدودیت در مسیر مایع ارتباط داشته باشد.

مقدار مناسب این پارامترها عدد ثابتی برای همه دستگاه ها نیست. نوع مبرد، طراحی سیستم، شرایط محیطی، بار سرمایشی و توصیه شرکت سازنده باید هنگام تفسیر مقادیر اندازه گیری شده در نظر گرفته شوند.

سوپرهیت و ساب کولینگ دو شاخص مهم برای بررسی وضعیت مبرد در سیکل تبرید هستند. سوپرهیت نشان می دهد بخار مبرد چه مقدار بالاتر از دمای اشباع قرار دارد و به اطمینان از ورود بخار به کمپرسور کمک می کند. ساب کولینگ نیز اختلاف دمای مایع با دمای اشباع را نشان می دهد و شرایط مناسب مبرد در مسیر کندانسور به شیر انبساط را مشخص می کند. اندازه گیری هم زمان فشار و دما و مقایسه نتیجه با مشخصات فنی دستگاه، امکان ارزیابی دقیق تر عملکرد چیلر و سایر سیستم های تبرید تراکمی را فراهم می کند.

بیشتر بخوانید

تفاوت فن کویل با رادیاتور چیست؟ مزایا و معایب هر کدام

ظرفیت چیلر چیست؟ تعیین ظرفیت چیلر چگونه انجام می گیرد؟

بهترین چیلرها برای مناطق گرم و مرطوب کشور ایران

کمپرسور در چیلر تراکمی چه نقشی دارد و چگونه انتخاب می شود؟