مبردهاي مخلوط Azeotropic و Zeotropic

مبردهاي مخلوط Azeotropic و Zeotropic : یک مبرد می تواند خالص و یا اینکه خود مخلوطی از چند مبرد دیگر باشد . نمونه هایی از مبردهاي خالص R12(CCL2F2) , R22(CHCLF2) , R13(CCLF3) و نمونه هایی از مبردهاي مخلوط R502(R22/R115) , R404A(R125/R143a/R134a) هستند.

اگر یک مبرد که خود مخلوطی از چند مبرد دیگر است با تغییرات دما رفتاري بمانند یک مبرد خالص از خود نشان دهد به آن یک مبرد مخلوط از نوع Azeotropic گویند ولیکن اگر مبرد با تغییرات دما رفتاري مانند رفتار یک مخلوط از خود نشان دهد به آن مخلوط Non-Azeotropic یا Zeotropic گویند.

یک مبرد از نوع مخلوط Azeotropic در یک دماي خاص شروع به تبخیر/ تقطیر می نماید و همانطور که گفتیم می توان آنرا بعنوان یک مبرد خالص در نظر گرفت و براي آن در یک فشار ثابت و معیین می توان یک نقطه جوش را مشخص نمود (Boiling point). ولی یک مبرد از نوع مخلوط Non-Azeotropic یا Zeotropic زمانیکه شروع یه تبخیر شدن می کند بیشتر اجزاي سبک تشکیل دهنده مخلوط در ابتدا تبخیر شده و سایر اجزاي تشکیل دهنده مخلوط که سنگین تر هستند در مراحل بعدي شروع به تبخیر شدن می کنند . بنابراین براي این دسته از مبردها نمی توان در یک فشار معین و ثابت یک نقطه جوش تعیین نمود بلکه نقطه جوش اینگونه مبردها همواره بصورت یک بازه دمایی یا بصورت یک نقطه جوش میانگین ارائه می گردد (Avg. Boiling Point).

تقطیر

در هنگام تقطیر هم دقیقا عکس این عمل اتفاق می افتد بدین صورت که بیشتر اجزاي سنگین مخلوط تقطیر شده و در مرحله بعد بقیه اجزاي سبک تر تشکیل دهنده مخلوط شروع به تقطیر شدن می کنند . بنابراین هنگام تبخیر یا تقطیر یک مبرد از نوع مخلوط Zeotropic در منطقه اشباع مابین دو نقطه مایع اشباع و بخار اشباع فشار و دما ثابت نمانده و تغییرات دما و فشار را مشاهده می کنیم.

در شکل زیر رفتار دو نوع مخلوط ذکر شده در منطقه اشباع با یکدیگر مقایسه شده است. ( مقایسه مبردهاي مخلوط Azeotropic و Zeotropic )

همانطور که می دانید فرآیند اواپراتور و کندانسور در فشار ثابت انجام می پذیرد ولیکن مشاهده می شود در سیستمی که از مبرد Zeotropic استفاده می گردد فشار مبرد در مقطع ورودي به اواپراتور کمتر از فشار مبرد در مقطع خروجی از اواپراتور و فشار مبرد در مقطع ورودي به کندانسور بیشتر از فشار مبرد در مقطع خروج از کندانسور است.

براي اینکه شیب نمودار شکل 1 مابین دو نقطه اشباع براي یک مبرد از نوع Zeotropic به حداقل ممکن برسد لازم است که مبدل بصورت جریان مخالف (Counter-flow) عمل نماید و ترجیها در عضوي مانند کندانسور مرحله تقطیر تا زیر نقطه اشباع یعنی محدوده مایع سرد (Sub-cool) نیز پیش رود تا مطمئن شویم تمام مبرد از حالت بخار به فاز مایع تبدیل شده است.

بروز مشکل در سیستم

هنگام استفاده از مبردهاي Zeotropic یکی از مواردي که باعث بروز مشکل در سیستم می شود ، اجتماع مبرد در قسمتی از سیستم مانند مایع شکن ها و رسیورها و مخازنی است که در آنها ممکن است جوشش مبرد صورت گیرد. این مشکل بدلیل تبخیر نشدن تمامی اجزاي مبرد مخلوط بطور همزمان و یکسان است . براي اجتناب از این مسئله باید حدالامکان از هرگونه تجمع مایع در سیستم جلوگیري نمود و سیستم بگونه اي طراحی شود که در آن مبرد همواره در جریان باشد.

همچنین بروز هر گونه نشتی در عضوي از سیستم نیز که در فاز اشباع بخار مایع کار می کند (کندانسور و اواپراتور) حتی بعد از رفع عیب نیز موجب کم شدن کارآیی سیستم می گردد زیرا به سبب وجود نشتی از سیستم قسمتی از مخلوط که داراي چگالی کمتري است و در فاز بخار قرار دارد از مبرد جدا می گردد و مخلوط باقیمانده از مبرد داراي خواص متفاوتی از مخلوط اولیه خواهد بود.

گردآوری و تدوین : مهندس آرش مرتضی نیا

مطالعه سیستم نوین سرمایشی و گرمایشی گازسوز GHP مبتنی بر مبرد در متن ⇐ GHP

مطالعه بیشتر ⇓

خواص مبرد ها

نام گذاري مبردها

آشنایی با چند مبرد

تقسیم بندي مبردها از لحاظ کاربرد در ایجاد برودت

مبردها و روغن ها