مبرد ماده یا ترکیبی از مواد است که در تجهیزات مختلف برای انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر و خنک کردن آن محیط استفاده می‌شود.
مبردها کاربردهای بسیار متنوعی دارند، از جمله:
- سیستم‌های خنک‌کننده: در موتور خودروها، کامپیوترها و سایر دستگاه‌هایی که گرمای زیادی تولید می‌کنند، از مبردها برای خنک کردن اجزای داخلی و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آنها استفاده می‌شود.
- یخچال‌ها: در یخچال‌ها، مبردها برای جذب گرما از داخل محفظه یخچال و سرد نگه داشتن مواد غذایی استفاده می‌شوند.
- تهویه مطبوع: در سیستم‌های تهویه مطبوع، مبردها برای جذب گرما از هوای داخل ساختمان و خنک کردن آن استفاده می‌شوند.
- سایر کاربردها: از مبردها در صنایع مختلفی مانند داروسازی، فرآوری مواد غذایی، و تولید مواد شیمیایی نیز استفاده می‌شود.
انواع مبردها
مبردها انواع مختلفی دارند که هر کدام دارای خواص و کاربردهای خاص خود هستند. برخی از رایج‌ترین انواع مبردها عبارتند از:
- کلروفلوروکربن‌ها (CFCs): این نوع مبرد در گذشته به طور گسترده استفاده می‌شد، اما به دلیل اثرات مخربی که بر لایه ازن دارند، استفاده از آنها ممنوع شده است. از جمله مبردهای رایج از خانواده CFC عبارتند از:
R11, R12, R13, R113, R114, R500, R502, R503
- هیدروفلوروکربن‌ها (HFCs): این نوع مبرد جایگزینی برای CFCها است و به دلیل اثرات کمتری که بر محیط زیست دارند، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آشناترین مبردها در این گروه مبردهای R410a و R134a باشد که امروزه برای ساخت چیلر از آنها استفاده می‌کنند. سایر مبرهای این دسته شامل موارد زیر است:
برخی از مبردهای خانواده HCFC عبارتند از:R23, R404A, R407C, R417A, R422A, R422B, R422D, R507, R508
- هیدروکربن‌ها: این نوع مبرد از منابع طبیعی مانند گاز طبیعی یا پروپان به دست می‌آید و به دلیل سازگاری با محیط زیست، به طور فزاینده‌ای محبوب می‌شوند.
- آمونیاک: آمونیاک یک مبرد بسیار کارآمد است، اما سمی است و باید با احتیاط از آن استفاده شود.
انتخاب مبرد مناسب
انتخاب مبرد مناسب برای یک کاربرد خاص به عوامل مختلفی مانند دمای مورد نیاز، کارایی، اثرات زیست محیطی و هزینه بستگی دارد.
مبرد در یک سیکل تبرید تراکمی چگونه عمل می کند؟
در یک سیکل تبرید تراکمی، مبرد برای جذب گرما از یک محیط و انتقال آن به محیط دیگر استفاده می‌شود. این فرآیند در چهار مرحله اصلی انجام می‌شود:
1. تراکم:
- در این مرحله، مبرد توسط کمپرسور فشرده شده و فشار و دمای آن افزایش می‌یابد.
- در اثر فشرده شدن، مبرد از حالت گاز به مایع تبدیل می‌شود.
2. چگالش:
- مبرد داغ و فشرده شده از کندانسور عبور می‌کند و در آنجا گرمای خود را به محیط اطراف (معمولاً هوا) منتقل می‌کند.
- در اثر این فرآیند، مبرد به طور کامل به مایع تبدیل می‌شود.
3. انبساط:
- مبرد مایع از شیر انبساط عبور می‌کند و فشار و دمای آن به طور ناگهانی کاهش می‌یابد.
- در اثر این افت فشار، مبرد دوباره به حالت گاز تبدیل می‌شود.
4. تبخیر:
- مبرد سرد و گازی از اواپراتور عبور می‌کند و در آنجا گرمای محیط را جذب می‌کند.
- در اثر این فرآیند، مبرد تبخیر شده و دوباره به کمپرسور برمی‌گردد تا سیکل دوباره شروع شود.
نقش مبرد در چیلر
-
نقش‌های اصلی مبرد در چیلر عبارتند از:
1. جذب گرما: مبرد در اواپراتور چیلر، گرمای محیط را جذب می‌کند و به گاز تبدیل می‌شود. این فرآیند باعث کاهش دما در محیط می‌شود.
2. انتقال گرما: گاز مبرد بعد از جذب گرما، به کمپرسور منتقل می‌شود. در کمپرسور، فشار و دمای گاز مبرد افزایش می‌یابد.
3. دفع گرما: گاز مبرد داغ و پر فشار، به کندانسور چیلر منتقل می‌شود. در کندانسور، گرمای گاز مبرد به آب یا هوا (بسته به نوع کندانسور) منتقل می‌شود و مبرد به حالت مایع باز می‌گردد.
4. تکمیل سیکل: مایع مبرد سرد شده، به اواپراتور باز می‌گردد و سیکل تبرید دوباره از نو شروع می‌شود.
مزایای استفاده از مبرد در سیکل تبرید تراکمی
- سیکل تبرید تراکمی با استفاده از مبرد، روشی کارآمد و مقرون به صرفه برای خنک کردن محیط است.
- از این سیکل می‌توان در طیف وسیعی از کاربردها مانند یخچال‌ها، فریزرها، سیستم‌های تهویه مطبوع و سردخانه‌ها استفاده کرد.
معایب استفاده از مبرد در سیکل تبرید تراکمی
- برخی از مبردها می‌توانند سمی یا قابل اشتعال باشند و باید با احتیاط از آنها استفاده شود.
- برخی از مبردها مانند CFCها می‌توانند به لایه ازن آسیب برسانند.
ملاحظات زیست محیطی
- به دلیل اثرات مخربی که برخی از مبردها بر محیط زیست دارند، استفاده از آنها در حال محدود شدن است.
- مبردهای جایگزین جدیدی مانند هیدروفلوروکاربن‌ها (HFCs) و هیدروکربن‌ها در حال توسعه هستند که اثرات زیست محیطی کمتری دارند.
رایج ترین مبردهای امروزی در تهویه مطبوع
با اینکه مبردها با توجه به سیاست های زیست محیطی تغییرات زیادی داشته اند، اما در زیر برخی از رایج ترین مبردهای پر مصرف در صنعت تهویه مطبوع را نام برده ایم:
- R134a (HFC)
- R-407C (HFC)
- R-410A (HFC)
- R-22 (HCFC)
- R-404A (HFC)
