در پروسه جوشش یک مبرد, دمایی که مبرد در آن شروع به جوشیدن می کند، به آن دمای اشباع مایع می گویند که به دمای نقطه حباب (Bubble point temperature) تعبیر می گردد و دمایی که در آن آخرین ملکول مایع مبرد شروع به جوشیدن کند، دمای اشباع بخار می نامند که از طرفی به دمای نقطه شبنم (Dew point temperature) تعبیر می گردد.
در فرآیند تراکم دمای اشباع بخار (Dew Point) به دمایی که بخار شروع به تبدیل شدن به مایع می کند اطلاق می گردد و دمای اشباع مایع (Bubble Point) دمایی است که آخرین ملکول مبرد به مایع تبدیل می گردد.
در فشار ثابت اختلاف بین دمای بخار اشباع و دمای مایع اشباع را دمای گلاید (Glide Temperature) می نامند.
در یک فشار معین برای مبرد های ساده و غیر ترکیبی مثل R-12 , R-22 جوشش یا تقطیر در یک دمای ثابت دارای دمای اشباع مایع و دمای بخار اشباع یکسان می باشند نتیجه می گیریم دمای گلاید برای مبرد های ساده و غیر ترکیبی برابر صفر است.
مبردهای مخلوط اما رفتار متفاوتی نسبت به مبردهای غیر ترکیبی در عمل تبخیر و تقطیر دارند.
در دو منطقه فازی مجزا مثل کندانسور و اواپراتور مایع و بخار در تعادل هستند.برای یک مبرد ترکیبی در دما یا فشار معین ترکیب مبردها در فاز مایع و بخار متفاوت است.این ترکیبها در حالت بخار دارای دمای حباب پایین تری می باشند. پس نتیجه می گیریم در مبرد های ترکیبی دمای گلاید در حالت جوشش یا تقطیر وجود دارد و قابل اندازه گیری می باشد.
در سیستم های انبساط مستقیم که کمپرسور ها با حجم جابجایی مثبت عمل و از مبردهای ترکیبی با دمای گلاید پایین استفاده می کنند در قیاس با سیستمی که با مبرد ساده و غیر ترکیبی کار می کند تفاوت قابل توجهی در عملکرد ندارند.
در سیستم های مجهز به کمپرسور سانتریفیوژ یا اواپراتور های مستغرغ (Flooded) ، ارزیابی و طراحی قبل از شارژ مبرد بایستی دقیقتر صورت پذیرد زیرا در این موارد تفاوت در ترکیب های مبرد (که مرتبط با دمای گلاید می باشد) با شدت بیشتری بر روی عملکرد این سیستم ها تاثیر می گذارد.به طور کلی برای این سیستم ها استفاده از مبرد های MP (Medium Pressure) و همچنین R-407c توصیه نمی شود.
در نقاطی از سیستم که مبرد تک فازی است و هنوز به نقطه دو فازی نرسیده است (مثل گاز سوپر هیت و یا مایع سابکولد) دقیقا رفتاری شبیه به مبرد های ساده و غیر ترکیبی دارند.
مبرد های آزئوتروپ مثل R-500 , R-502 وقتی در نقطه ای بسیار نزدیک به نقطه آزئوتروپی هستند رفتاری شبیه به مبرد های غیر ترکیبی خواهند داشت.در دما یا فشار آزئوتروپی ,ترکیب فاز بخار با مایع یکسان است با این حال یک تصور اشتباه و رایج این است که این نوع رفتار در مورد آزئوتروپ ها در همه جای سیستم یکسان است.در واقع مبردهای آزئوتروپیک به جز در دمای زئوتروپی شرایط دمایی و فشار خاص خود را دارند.بنابر این به دلیل اختلاف در ترکیبات مبردهای آزئوتروپ نتیجه می گیریم که این نوع مبردها دارای دمای گلاید هستند.برای مبردهای R-500 (با دمای زئوتروپی ۳۲ درجه فارنهایت) و R-502 (با دمای زئوتروپی ۶۶ درجه فارنهایت) دمای گلاید بسیار کم و کمتر از ۰.۳ درجه فارنهایت است.
دمای گلاید در اواپراتور:
در پروسه جوشش (در اواپراتور) برای یک سیکل با مبرد ترکیبی , مایع مبرد در دمایع اشباع مایع شروع به جوشیدن و سپس تبخیر می کند.در حین جوشش ترکیب مایع در طول پروسه تغییر پیدا میکند و به همین ترتیب دمای اشباع مایع نیز تغییر خواهد یافت.هر زمانی که از شروع جوشش می گذرد دمای نقطه جوش و دمای اشباع مایع افزایش می یابد و این روند تا هنگامی که تمامی مایع مبرد تبخیر شود شود و به نقطه اشباع گاز خود برسد ادامه خواهد یافت.دمای اشباع بخار این مبرد در خروجی اواپراتور با دمای اشباع مایع در لحظه شروع به تبخیر در شیر انبساط یکسان است.لازم به ذکر است مبرد در فاز مایع و بخار در ورودی اواپراتور در حالت تعادل قرار دارند و به علت کاهش فشار در شیر انبساط مبرد فضای بیشتری را اشغال می کند.
به عنوان نتیجه “دمای گلاید موثر در اواپراتور” که اختلاف بین دمای مبرد در ورودی اواپراتور و خروجی اواپراتور کمتر از دمای “دمای گلاید” که اختلاف بین دمای اشباع مایع و دمای اشباع بخار است. برای مبرد های ترکیبی “دمای گلاید موثر در اواپراتور”به طور معمول ۶۵-۷۵ % کل “دمای گلاید” می باشد.
برای نشان دادن این موضوع به شکل زیر توجه کنید که بررسی در مورد فریون MP39 و R-12 در دمای اواپراتور ۵ درجه فارنهایت . مایع مادون سرد با دمای ۱۰۴ درجه فارنهایت از کندانسور (نقطه G) وارد شیر انبساط می گردد.فشار مبرد تا فشار اشباع مایع در ۱۰۴ درجه فارنهایت کاهش یافته و فریون شروع به تبخیر شدن می کند, سپس مخلوط مایع و گاز با دمای ۱ درجه فارنهایت وارد اواپراتور می شود(نقطه B). دمای اشباع مایع فریون در فشار اواپراتور مذکور (نقطه A) ۲.۵- درجه فارنهایت می باشد.فریون در اواپراتور تبخیر می شود و با دمای ۹ درجه فارنهایت بیرون می اید(نقطه C) پس دمای گلاید موثر در اواپراتور برابر با ۱۱.۵ درجه فارنهایت می باشد(C – A) .اما دمای گلاید ۸ درجه می باشد (C – B)که حدود ۷۰% کل دمای گلاید می باشد.
برای مقایسه R-12 با دمای ۵ درجه وارد اواپراتور می شود و تا زمانی که مبرد کاملا تخیر شود در دمای ۵ درجه فارنهایت باقی می ماند.
دمای گلاید در کندانسور:
در پروسه تقطیر , مبرد در فاز گاز و با دمای اشباع بخار آن وارد کندانسور می شود. مادامی که مبرد در حال تقطیر شدن است مقدار بخار مبرد و به تبع آن دمای اشباع بخار مبرد تغییر پیدا می کند. زمانی که از شروع تقطیر می گذرد دمای نقطه جوش و دمای اشباع بخار کاهش می یابد و این روند تا هنگامی که تمامی بخار مبرد تقطیر شود شود و به نقطه اشباع مایع خود برسد ادامه خواهد یافت. دمای اشباع مایع این مبرد در خروجی کندانسور با دمای اشباع بخار در لحظه شروع به تقطیر در ورودی کندانسور یکسان است.بنابر این اختلاف بین دمای اشباع بخار در ورودی و دمای مایع اشباع در خروجی را “دمای گلاید” می نامند.
شکل زیر مقایسه بین فریون MP39 و R-12 را در دمای کندانسینگ ۱۱۳ درجه فارنهایت نشان می دهد.
فریون MP39 با دمای اشباع ۱۱۷ درجه فارنهایت وارد کندانسور می شود (نقطه E) و با دمای اشباع مایع ۱۰۹ درجه فارنهایت (نقطه F) خارج می شود که با توجه به نکاتی که قبلا ارائه گردید دمای گلاید آن ۸ درجه فارنهایت می باشد.در مورد R-12مثل شکل با دمای کندانسینگ ۱۱۳ درجه فارنهایت وارد کندانسور می شود و تا زمانی که عمل تقطیر در حال انجام شدن باشد مبرد در همان دمای ۱۱۳ درجه فارنهایت باقی می ماند.برای هر دو مبرد ذکر شده مقدار مایع مبرد مادون سرد شده با توجه به مایع سابکولد وارد شونده به شیر انبساط و دمای اشباع مایع در آن نقطه (نقطه E) محاسبه می گردد.
بدست آوردن میانگین دمای اواپراتور و کندانسور:
برای مقایسه بین یک مبرد ترکیبی و یک مبرد ساده مهم است که میانگین دمای اواپراتور و کندانسور را بدانیم.میانگین دمای اواپراتور برابر است با میانگین دمای ورودی به اواپراتور و دمای اشباع بخار مبرد در اواپراتور. میانگین دمای کندانسور برابر است با میانگین دمای ورودی به کندانسور (دمای بخار اشباع) و دمای اشباع مایع مبرد در کندانسور.در یک سیستم تبرید دمای اشباع بخار با اندازه گیری فشار خط مکش کمپرسور و دمای اشباع مایع در کندانسور با اندازه گیری فشار در خط دهش کمپرسور بدست می اید.
فریون MP39, فریون MP66 و فریون R-407C :
برای هر سه فریون گفته شده دمای گلاید در اواپراتور و کندانسور یکسان و برابر ۸ درجه فارنهایت می باشد.پس دمای میانگین اواپراتور را می توان با تفریق کردن عدد ۴ از دمای اشباع بخار بدست آورد.برای کندانسور نیز به همین ترتیب اگر فقط یکی از اعداد دمای اشباع بخار یا دمای اشباع مایع را داشته باشیم میتوانیم با کم کردن عدد ۴ درجه فارنهایت از دمای بخار اشباع یا اضافه کردن ۴ درجه فارنهایت به دمای اشباع مایع, دمای میانگین کندانسور را بدست می اوریم.
نکته این که دمای مقدار دمای سوپر هیت با استفاده از دمای واقعی و اصلی بخار اشباع و دمای مایع سابکول شده از دمای واقعی و اصلی دمای مایع اشباع بدست می آید.
برای مثال: فریون MP39 در یک اواپراتور با فشار ۱۲ Psig و در کندانسور با فشار ۱۶۳ Psig کار می کند.
دمای بخار اشباع در با فشار ۱۲ Psig برابر است با ۹ درجه فارنهایت
دمای بخار اشباع در با فشار ۱۶۳ Psig برابر است با ۱۱۷ درجه فارنهایت
دمای مایع اشباع در با فشار ۱۶۳ Psig برابر است با ۱۰۹ درجه فارنهایت
پس با توجه به مطالب گفته شده دمای میانگین اواپراتور برابر است با ۹-۴ درجه فارنهایت یعنی ۵ درجه فارنهایت و همچنین دمای میانگین کندانسور برابر با ۱۱۳ درجه فارنهایت می شود.یا به بیان دیگر :
۱۰۹+۴ = ۱۱۳
(۱۱۷+۱۰۹)/۲ = ۱۱۳
فریون HP81, فریون HP80:
برای مبرد های نامبرده دمای گلاید در کندانسور و اواپراتور تقریبا ۲ درجه فارنهایت است.دمای میانگین اواپراتور با کم کردن ۱ درجه فارنهایت از دمای بخار اشباع مبرد بدست می آید. دمای میانگین کندانسور با میانگین گرفتن از دمای بخار اشباع و دمای مایع اشباع مبرد بدست می آید.
دمای بخار اشباع در با فشار ۱۵ Psig برابر است با -۲۴.۳ درجه فارنهایت
دمای بخار اشباع در با فشار ۳۰۱ Psig برابر است با ۱۱۴ درجه فارنهایت
دمای مایع اشباع در با فشار ۳۰۱ Psig برابر است با ۱۱۲ درجه فارنهایت
پس با توجه به مطالب گفته شده دمای میانگین اواپراتور برابر است با -۲۵.۳ درجه فارنهایت و همچنین دمای میانگین کندانسور برابر با ۱۱۳ درجه فارنهایت می شود. یا به بیان دیگر :
۱۱۲+۱ = ۱۱۳
(۱۱۴+۱۱۲)/۲ = ۱۱۳
