طرز کار یخچال فریزر به همراه قطعات
اصول چرخهٔ خنک‌کنندگی یخچال
برای شروع فرآیند تبخیر و تغییر مبرد از مایع به گاز، باید فشار بر روی مبرد از طریق یک خروجی به نام لوله مویین کاهش یابد. برای ادامه فرایند کار یخچال فریزر، مبرد گاز باید به حالت مایع خود برگردد، بنابراین گاز مجددا تا فشار و درجه حرارت بیشتری فشرده میشود، این جایی است که کمپرسور یخچال وارد عمل میشود و مشابه پمپ دوچرخه عمل می‌کند. هر بار که کمپرسور یخچال کار خود را انجام می‌دهد، گاز باید داغ و تحت فشار زیاد باشد. حالا خازن که در قسمت پشتی یخچال نصب شده است، خنک میشود. هنگامی که گاز در داخل کندانسور که هنوز تحت فشار زیاد است خنک میشود، دوباره به مایع تغییر می‌کند. سپس مبرد مایع به اواپراتور برگشت داده میشود تا فرآیند در آن دوباره آغاز شود.
اجزاء و قطعات یخچال
یخچال از اجزای مختلفی همچون کمپرسور، کندانسور یا چگالند(condenser) ، شیر فشارشکن یا انبساط(Expansion devices) ، تبخیرکننده و دیگر وسایل کمکی برای بهره‌برداری، از جمله: کنترل‌کننده‌ها، فیلتر‌ها و سیستم ضدیخ‌زدگی تشکیل میشود. هماهنگ‌کردن قطعات یخچال بر اساس نوع عملکردشان و الزامات مربوطه برای کارکردن مفید یخچال ضروری است.
1- سیّال یا مایع مبرد
مواد خنک‌کننده یا مبرد سیالاتی هستند که در یخچال تحت چرخهٔ ترمودینامیکی قرار می‌گیرند و به حفظ دمای تبخیرکننده یا همان محیط داخلی یخچال کمک می‌نمایند. وقتی که سیّال مبرد وارد تبخیرکننده میشود، گرما را از محیط یخچال می‌گیرد و تبدیل به بخار میشود. یکی از مراحل این فرآیند تغییر فاز است که اثر خنک‌سازی را به بیش‌ترین حد می‌رساند.
از شرایط یک سیّال مبرد خوب می‌توان به غیرسمی‌بودن، خورنده‌نبودن، اشتعال و انفجارناپذیری اشاره کرد. همچنین ویژگی این ماده باید طوری باشد که در صورت نشتی، آتش نگیرد.
2- کمپرسور یخچال
کمپرسور، قلب یخچال است. مبرد را در کل سیستم به گردش می‌اندازد، به قسمت گرم مدار فشار می‌آورد و مبرد را گرم می‌کند.
در واقع همان‌طور که قلب خون را به سراسر بدن می‌فرستد؛ کمپرسور یخچال، سیّال مبرد را در تمامی یخچال با افزایش فشار آن تنظیم و جاری می‌کند. به عبارت دیگر کمپرسورها وسایلی هستند که با صرف انرژی مکانیکی، سیّال را با سرعت به درون خود می‌مکند و سپس آن را فشرده می‌سازند. در اثر این عملیات، دمای گازی که فشرده میشود نیز افزایش می‌یابد. معمولاً گاز پرفشار خروجی را از یک سیستم خنک‌کننده عبور می‌دهند تا دمای گاز دوباره به حد معمولی بازگردد. توجه داشته باشید که سیالی که وارد کمپرسور یخچال میشود یا از آن خارج می‌گردد باید در فاز گاز باشد تا به تجهیز آسیب نرسد.
صدایی که هنگام کارکردن یخچال می‌شنوید، کمپرسور است. ترموستات با خاموش و روشن‌کردن کمپرسور، دمای یخچال را کنترل می‌کند.
3- کندانسور یا رادیاتور یخچال
به کمک کندانسور یخچال، مبرد خنک، و از گاز به مایع تبدیل میشود. کندانسور از یک مجموعهٔ سیم‌پیچ لوله‌ای با باله‌های خارجی تشکیل شده و در قسمت پشت یخچال قرار دارد. با جذب گرمای یخچال و بیرون‌کشیدن آن به محیط، به مایع‌شدن مبرد گازی کمک می‌کند. با کاهش حرارت مبرد، دمای آن به دمای میعان کاهش می‌یابد و حالت خود را از بخار به مایع تغییر می‌دهد.
4- تبخیرکننده (Evaporator) یخچال
اواپراتور در داخل یخچال قرار دارد و بخشی است که باعث سرد‌شدن مواد درون یخچال میشود. سیال مبرد از فشارشکن با دما و فشار پایین به تبخیرکننده وارد می‌گردد. در تبخیرکننده این ماده در لوله‌های خنک‌کننده جاری و گرمای محیط یخچال توسط این ماده جذب میشود. سپس بر اثر جذب گرمای محیط دمای سیّال مبرد افزایش می‌یابد و این ماده تبدیل به بخار می‌گردد. بخار تولیدی برای تکمیل چرخه به کمپرسور انتقال می‌یابد. در حقیقت تبخیرکننده مبدلی حرارتی است که بین فضای یخچال و لوله‌های خنک‌کننده قرار دارد.
5- فشارشکن (Expansion Device) یخچال
شیر انبساط که به آن «دستگاه کنترل‌کننده جریان» و «دریچهٔ اختناق» هم گفته میشود، جریان مایع مبرد یا همان مایع خنک‌کننده را کنترل می‌کند.
کار اصلی فشارشکن در سیستم خنک‌سازی کاهش فشار ماده واسط تعریف می‌گردد. سیّال مبرد که از کندانسور وارد و به تبخیرکننده می‌رود، فشارشکن، میزان عبور جریان سیّال مبرد را به تبخیرکننده تنظیم می‌کند.
یکی دیگر از وظایف فشارشکن این است که مقدار ماده ورودی را به اندازهٔ میزان تبخیری سیّال مبرد نگه می‌دارد؛ به این معنی که تنها مقداری از سیّال عبور می‌کند که حتما بخار میشود. کار کنترل و تنظیم دمای یخچال توسط فشارشکن با تغییر ورودی‌های آن و بر اساس نیاز ما انجام می‌گیرد. برای مثال در تابستان دمای کمتری نسبت به زمستان نیاز داریم؛ بنابراین فشارشکن را بر اساس شرایط موجود و نیاز خود تنظیم می‌کنیم.
دستگاه‌های فشارشکن استفاده شده در یخچال به دو دستهٔ ورودی ثابت و متغیر تقسیم‌بندی می‌شوند. در نوع ثابت، سطح جریان ثابت می‌ماند؛ این در حالی است که در ورودی متغیر، سطح جریان با تغییر نرخ جریان عوض میشود. در ادامه چند نوع دستگاه فشارشکن مورد استفاده در یخچال آورده شده است.
ورودی ثابت: 1- لولهٔ مویین (capillary) 2- اوریفیس (Orifice)
ورودی متغیر: 1- شیر دستی فشارشکن ۲- شیرهای فشارشکن خودکار یا فشار ثابت
6- ترموستات یخچال
ترموستات با نظارت بر دما و خاموش و روشن‌کردن کمپرسور، روند خنک‌کننده را کنترل می‌کند. هنگامی که سنسور احساس کرد که به اندازهٔ کافی داخل یخچال سرد است، کمپرسور را خاموش می‌کند. اگر هم احساس گرمای بیش از حد کند، کمپرسور را روشن می‌کند و دوباره روند خنک‌کنندگی را شروع می‌کند. در کل ترموستات یا تجهیزات دیگر مشابه، برای کنترل دمای یخچال استفاده می‌شوند. معمولاً تجهیزات کنترل دما به دستگاه فشارشکن متصل هستند.
حال با توجه به آشنایی با اجزاء و قطعات یخچال، نگاهی به مراحلی که مسبّب تبرید یا خنک‌سازی یخچال می‌شوند، بیندازیم.
مرحلهٔ اول: کمپرسور بخار مبرد را فشرده می‌کند، فشار و درجه حرارت آن را بالا می‌برد و آن را به سیم‌پیچ‌های کندانسور در قسمت خارج یخچال فشار می‌دهد.
مرحلهٔ دوم: هنگامی که گاز گرم در سیم‌پیچ‌های کندانسور با دمای هوای خنک‌تر آشپزخانه مطابقت دارد، به یک مایع تبدیل میشود.
مرحلهٔ سوم: اکنون در فشار زیاد، مبرد مایع، خنک میشود زیرا از طریق شیر فشارشکن، درون سیم پیچ‌های تبخیرکننده داخل یخچال فریزر جریان می‌یابد.
مرحلهٔ چهارم: مبرد گرما را در داخل یخچال جذب می‌کند و از طریق سیم‌پیچ‌های تبخیرکننده جریان می‌یابد تا هوای درون یخچال را خنک کند.
مرحلهٔ پنجم: آخر، مبرد به دلیل افزایش درجه حرارت، به گاز تبخیر میشود و سپس به کمپرسور باز می‌گردد، جایی که چرخه دوباره از نو شروع میشود.