تعریف مبرد

مبرد (Refrigerant) ماده ای است که با جذب حرارت از ماده ای در محیط، خود تبخیر شده و آن جا را خنک می کند. در سیکل تراکمی تبخیری مبرد سیال عامل سیکل بوده و با تبخیر و تقطیر تناوبی، به ترتیب حرارت را جذب و دفع می کند. برای اینکه مبردی در استفاده از سیکل تراکمی تبخیری مناسب باشد باید دارای خواص شمیایی و فیزیکی و ترمودینامیکی ویژه ای باشد که استفاده از آن را مطمئن و اقتصادی سازد. باید توجه شود که مبرد ایده آل وجود ندارد و به دلیل اختلاف فاحش شرایط و نیازهای کاربردهای مختلف مبردی وجود ندارد که برای همه کاربردها مناسب باشد.

خواص ایمنی مبردها

معمولا خواص ایمنی اولین ملاحظات در انتخاب یک مبرد بوده و به همین دلیل بعضی از مواد علی رغم خوب بودن کمتر از آن ها استفاده می شود. مهم ترین مبردهای مورد استفاده آمونیاک و برخی دیگر از هیدروکربن های خالص  هستند.

اگر سیالی در حالت خاص و هنگامی که با هوا مخلوط می شود غیرقابل اشتعال، انفجار و غیر سمی باشد و با روغن روانکاری و مواد دیگری که معمولا در ساختمان تجهیزات تبرید به کار می رود و با رطوبت موجود در سیستم تبرید واکش نامطلوبی نداشته باشد می تواند به عنوان مبردی مناسب مورد استفاده قرار گیرد. به علاوه خواص مبرد باید چنان باشد که در صورت نشت از سیستم، موجب آلودگی مواد غذایی {{سردخانه}} نگردد.

سمی بودن مبرد

برای جلوگیری از خفگی در فضای حاوی هر سیالی نیاز به اکسیژن است در نتیجه می توان گفت همه سیالات سمی هستند. سمی بودن یک عبارت نسبی بوده و زمانی مفهوم می یابد که غلظت اکسیژن در محل به شرایط اضطرار برسد. درجه سمی بودن مبردها در آزمایشگاه ها تست شده و آن ها به شش گروه طبقه بندی می شوند. مبردهای گروه 1 بسیار سمی هستند و حتی در غلظت های پایین و یا زمان کم تماس موجب مرگ یا آسیب جدی می شوند در مقابل مبردهای گروه شش خفیف بوده و در غلظت های بالا می تواند اثرات زیان باری داشته باشد. به لحاظ اینکه اثرات ناشی از گروه اخیر بیشتر به دلیل کمبود اکسیژن است تا خود مبرد، آن ها را غیر سمی فرض می کنند. به هر حال باید توجه نمود که بعضی از مبردها هر چند سمی نیستند ولی در صورت اختلاط با هوا چنانچه در معرض شعله مستقیم یا {{کویل}} حرارتی الکتریکی قرار گیرند تجزیه می شوند و محصولاتی بسیار سمی به وجود می آورند که حتی در غلظت ها و زمان های کم تماس قادرند اثرات زیان باری داشته باشند. این امر در مورد تمام مبردهای فلور کربنی صدق می کند.

قابلیت اشتعال و انفجار

اکثر مبرد های مورد استفاده در سیستم های تبرید کلا غیر قابل اشتعال و انفجار می باشند. از موارد استثنا آمونیاک و هیدروکربن های خالص هستند، هنگامی که آمونیاک با نسبت های به خصوصی از هوا مخلوط گردد به میزان جزئی قابل اشتعال و انفجار می شود ولی با اتخاذ تدابیر ویژه خطر استفاده از آمونیاک به عنوان مبرد قابل اغماض خواهد بود. موسسه استاندارد تبرید مکانیکی امریکا شرایطی را که در آن می توان با اطمینان کامل از مبردهای مختلف استفاده نمود با جزئیات بیان می کند. بیشتر استانداردهای محلی در مورد استفاده از تجهیزات تبرید نیز بر اساس همین استاندارد که تحت نظر ASHRAE و ASA می باشد تدوین می شوند. میزان خطر ناشی از مبردها به چندین عامل از جمله، مقدار مبرد مورد استفاده در مقایسه با حجم فضایی که مبرد در آن جا نشت می نماید، نوع محصول داخل فضا، وجود شعله، بوی مبرد و وجود مکانیسم های مجرب بستگی دارد. مثلا وجود مقدار کمی از مبرد خیلی سمی در فضای نسبتا بزرگ خطر خیلی کمی خواهد داشت زیرا غلظت مواد سمی زیان بار نیست. مبردهای سمی (شامل محصولات حاصل از تجزیه) بوی مشخصی دارند که به عنوان اعلام خطر بوده و آسیب های احتمالی را تقلیل می دهد. بنابراین مبردهای سمی معمولا فقط برای اطفال و افرادی که در محل باشند خطرناک خواهد بود. در حال حاضر آمونیاک تنها مبرد سمی است که تا حد زیادی مورد استفاده قرار می گیرد ولی استفاده از آن به واحدهای بسته بندی، یخ سازی ها و سردخانه هایی که افرادی مجرب در آن کار می کنند محدود می شوند.

نشت مبرد

در سیستم های تبرید بسته به اینکه فشار سیستم نسبت به محیط چطور باشد نشتی رخ می دهد.  چنانچه فشار سیستم کمتر از فشار اتمسفریک باشد مبردی به خارج نشت نمی کند ولی هوا و رطوبت وارد سیستم خواهد شد و در صورت بیشتر بودن فشار سیستم، مبرد نشت می کند. در هر دو حالت سیستم تبرید پس از مدت کوتاهی از کار خواهد ایستاد. ولی به طور کلی خطر نشت مبرد به خارج کمتر از نشت هوا به داخل است زیرا در این صورت محل نشت را پیدا کرده و پس از تعمیرات لازم سیستم را مجددا با مقدار مناسبی مبرد شارژ می کنند. ولی چنانچه نشت به داخل باشد هوا و رطوبت وارد شده به سیستم موجب افزایش دما و فشار تخلیه شده و خوردگی تشدید می گردد. همچنین وجود رطوبت در سیستم در سیستم موجب یخ زدگی کنترل کننده ماده مبرد می شود.

ملاحظات اقتصادی مبرد

طبعا از نظر اقتصادی مطلوب این است که خواص فیزیکی و حرارتی مبرد چنان باشد که به ازای ظرفیت تبرید واحد، حداقل توان را جذب نماید و ضریب عملکرد سیستم بالا باشد. مهم ترین خواص مبرد که ظرفیت و راندمان را بالا می برد عبارت است از: 1) حرارت نهان تبخیر 2) حجم ویژه بخار 3) نسبت تراکم 4) گرمای ویژه مبرد در هر دو حالت مایع و بخار.

چون افزایش حرارت نهان موجب کاهش دبی جرمی مبرد به ازای واحد ظرفیت تبرید می شود، به جز در واحدهای کوچک، زیاد بودن حرارت نهان مبرد مطلوب است.

هنگامی که حرارت نهان زیاد باشد و با حجم مخصوص کم در حالت بخار همراه گردد، راندمان و ظرفیت کمپرسور شدیدا افزایش می یابد و نه تنها باعث کاهش توان مصرفی می شود بلکه حجم جابه جایی کمپرسور را نیز کاهش می دهد. ولی در سیستم های خیلی کوچک در صورت زیاد بودن حرارت نهان مبرد مقدار مبرد جریانی در سیستم برای کنترل دقیق جریان مایع کافی نخواهد بود.

خواص فیزیکی مبردها

خواص فیزیکی برخی از مبرد ها در جدول زیر آورده شده

منابع و پیوندها

گرد آوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

Roy.j.Dossat اصول تبرید،ترجمه مهندس اصغر حاج سقطی، مهندس سید احمد جعفری، مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، سال 1386

http://www.engineeringtoolbox.com

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلا مانع است

مبرد از دید metallurgybank.persianbl