یخچال نفتی چگونه کار می کند

یخچال نفتی

یخچال های نفتی یکی از جالب ترین سیستم های تبرید هستند که در دوران قدیم مورد استفاده قرار می گرفتند. برخلاف تصور عموم مردم، نفت هیچ نقش مستقیمی در سیکل تبرید ایفا نمی کند بلکه تنها برای تولید حرارت در ژنراتور استفاده می شود.

یخچال نفتی بر خلاف یخچال برقی و کولر های گازی که بر اساس فریون فشرده و کمپرسور کار می کنند دارای هیچ قسمت متحرکی نمی باشد و اساس کار یخچال نفتی بر پایه جذب و دفع آمونیاک در آب می باشد. 

یخچال های نفتی که معروف به یخچال بیصدا بودند تقریبا یک قرن قدمت دارند وجزءاولین یخچال ها می باشند، دلیل بی صدا بودن این یخچال نداشتن اجزاء متحرک می باشد.

مخترع یخچال نفتی

اختراع یخچال نفتی به طور مشترک به نام آلبرت اینشتین و لئو زلارد به ثبت رسیده است. انیشتین را که همه می شناسید ولی نفر دوم یک دانشمند مجارستانی بود که ابتدا دانشجو و سپس دوست و همکار اینشتین در پروژه های تحقیقاتی زیادی بود. از همکاری این دو می توان به پروژه ی منهتن که به ساخت اولین بمب های اتمی آمریکا منجر شد اشاره کرد.

لئو زلارد اختراعات زیادی از جمله دستگاه های شتاب دهنده خطی و سیکلوترون را نیز به نام خود ثبت کرده است. بسیاری از دانشمندان نقش اصلی در اختراع یخچال نفتی را نیزبه او نسبت می دهند و ظاهرا آلبرت اینشتین تنها نقش مشاور را داشته است. احتمالا لئو زلارد به این دلیل نام اینشتین را در کنار نام خود به عنوان مخترع یخچال نفتی به ثبت رسانده است که از نام این دانشمند در جهت افزایش اعتبار اختراعش سود ببرد. اگر این استدلال درست باشد باید بدانید که این ترفند موثر واقع شده زیرا بلافاصله پس از ثبت اختراع توانست آن را به یک شرکت معتبر تولیدکننده یخچال بفروشد.

اجزای یخچال نفتی

• ژنراتور: محل تبدیل محلول آمونیاک مایع به گاز آمونیاک
• پمپ حباب: جدا کردن گاز آمونیاک از آب
• کندانسور: در کندانسور گاز آمونیاک گرم و متراکم شده و باعث ایجاد آمونیاک مایع و سرد می شود.
• اواپراتور: در اواپراتور آمونیاک مایع تبدیل به گاز شده و باعث ایجاد سرما در داخل یخچال و فریزر می شود.
• جذبکننده: در جذب کننده، گاز آمونیاک در آب جذب و حل می شود.

آشنایی با سازوکار یخچال نفتی

• در دمای معمولی آمونیاک در آب حل می شود ولی اگر به مخلوط آمونیاک و آب گرما بدهیم چون آمونیاک بسیار جوشنده تر از آب می باشد آمونیاک آغاز به جوشیدن می کند و از مخلوط آب و آمونیاک به صورت گاز، بخار آمونیاک گرم متصاعد شده و مقداری بخار آب همراه با خود را نیز تبخیر می کند.
• در سر راه این بخار گرم یک جدا کننده قرار دارد که قطره های آب را از بخار آمونیاک جدا می کند و به درون مخزن مخلوط آب و آمونیاک بر می گرداند.
• سپس بخار آمونیاک وارد مجموعه از لوله های پره دار به نام چگالنده می شود و گرمای خود را از دست می دهد و به صورت آمونیاک مایع در می آید.
• سپس این آمونیاک مایع سرد تر شده ( دارای دمایی بالاتر از دمای محیط) وارد محفظه و لوله های پره دار دیگری می شود که درون یخچال جای دارد می شود. آمونیاک سرد شده درمحفظه در معرض گاز هیدروژن قرار می گیرد و به سرعت بخار شده و جهت تبخیر، گرمای درون یخچال را جذب می کند.
• سپس مخلوط سرد آمونیاک و هیدروژن وارد جذب کننده می شوند. درون جذب کننده مخلوط آمونیاک و هیدروژن با آبی که در مرحله دوم از گاز داغ آمونیاک جدا شده بود تماس داده می شوند. در این جا آمونیاک درون آب حل می شود و هیدروژن جدا شده دوباره به درون اواپراتور باز می گردد.
• مخلوط آب و آمونیاک دوباره به درون مخزن مخلوط آب و آمونیاک بازگشته و توسط گرمای شعله نفت دوباره بخار شده و مراحل 1 تا 6 به صورت چرخه دوباره تکرار می شود.

سیکل تبرید یخچال نفتی

ابتدا با حرارت تولید شده توسط شعله نفتی دمای محلول آب و آمونیاک موجود در ژنراتور افزایش می یابد تا جایی که آمونیاک به علت دمای جوش پایین تر بخار شده و از محلول جدا می شود. بخار آمونیاک از لوله باریکی که پمپ حباب نام دارد بالا می رود و همراه خود مقداری محلول رقیق آب و آمونیاک را نیز به سمت بالا می برد و وارد مسیر جدیدی به سمت ابزربر می نماید.

بخار آمونیاک بعد از عبور از کندانسور هوایی که در پشت یخچال قرار دارد تقطیر می شود. آمونیاک مایع وارد اواپراتور یخچال می شود و با گرفتن حرارت از درون یخچال دوباره تبخیر می شود. در ادامه باید بخار آمونیاک دوباره وارد محلول آب و آمونیاک شود.

برای انجام این کار از گاز کمکی هیدروژن کمک می گیرند، این گاز عملیات جذب آمونیاک توسط آب را تسهیل می نماید و در پایان دوباره از محلول جدا شده و وارد مخزن هیدروژن می شود. بنابراین بخار آمونیاک متصاعد شده از اواپراتور، هیدروژن و محلول رقیق آب و امونیاک که توسط پمپ حباب به جریان افتاده در یک سری لوله به نام ابزربر در مجاورت هم قرار می گیرند و در طول جاری شدن از لوله که شیب کمی به سمت پایین دارد به مرور بخار آمونیاک جذب محلول رقیق آب و  آمونیاک شده و محلول غلیظ حاصل در مخزنی ذخیره می شود تا سیکل تبرید را ادامه دهند. به علت بازده بالای سیستم های تراکمی در مقیاس مشابه از این سیستم استفاده چندانی نمی شود اما هنوز در جاهایی که گاز و برق برای تبرید وجود ندارد از یخچال نفتی استفاده می شود.

 امروزه با تغییراتی در سیستم تبرید یخچال نفتی مثل قراردادن پمپ الکتریکی و فن برای کندانسور و ابزربر بازده سیستم را افزایش می دهند و از آن در چیلرهای جدبی گازسوز استفاده می نمایند. از مزایای این چیلرها می توان به مصرف کم الکتریسیته به خاطر عدم وجود کمپرسور، بازده بالا، توانایی کار در محیط های گرم به علت دارا بودن کندانسور هوایی نام برد.

دلیل تبخیر آمونیاک در هیدروژن چیست

برای پاسخ به این پرسش باید به ترمودینامیک محلول ها نگاهی بیندازیم. آب خالص در 100 درجه می جوشد و در صفر درجه یخ می زند ولی اگر به آب مقداری نمک بیفزاییم دیگر در 100 درجه نمی جوشد بلکه در دمایی بالاتر از 100 درجه می جوشد. اگر به آب مایعی مانند الکل بیفزاییم در صفر درجه یخ نمی زند بلکه در دمایی پایین تر یخ می زند و در دمایی پایین تر از 100 درجه نیز تبخیر می شود. همین جریان درباره آمونیاک و گاز هیدروژن نیز اتفاق می افتد.

آمونیاک خالص در دما و فشار اتاق به صورت گاز می باشد ولی آمونیاکی که از کندانسور بیرون می آید دارای دمای بالاتر از اتاق و فشاری به مراتب بیشتر از فشار اتاق می باشد. پس دقیقا درلحظه پیش از وارد شدن آمونیاک به اواپراتور آمونیاک خالص به صورت مایع می باشد. این آمونیاک وقتی درون اواپراتور با هیدروژن در هم حل بشوند نقطه جوش محلول آمونیاک هیدروژن بسیار بسیار پایین تر از نقطه جوش آمونیک خالص می باشد بنابراین آمونیاک با هر دمایی هم که وارد اواپراتور شده باشد محلول آمونیاک و هیدروژن فورا تبخیر می شود، حتی اگر دمای اواپراتور خیلی پایین تر از صفر درجه باشد. بنابراین این محلول برای تبخیر شدن، دمای محیط اطرافش را جذب می کند.