إذا كانت المرافق الّتي تستخدمها تعملُ على موائع التّشغيل؛  فستحتاجُ إلى نظام تبريد صناعيّ ليقومَ بتبريد مكونات الآلات الدّاخليّة أثناء العمليات الصّناعية.

وإنّ فهم كيفية عمل المبرّد الصّناعيّ، ومعرفة الأنواع المختلفة المتوفرة منه، واختيار نوع المبرد المناسب؛ سيساعدك على توفير التّكاليف وتقليل أوقات العطل وتحسين الكفاءة التّشغيليّة.

إذن .. ما هو جهاز التّبريد؟ ماهي مبادئ عمل أنظمة التّبريد الصّناعيّة؟ وما هي أنواعها؟

ما هو جهاز التّبريد (التشيلر)؟

المبرّدُ الصّناعيّ هو نظام تبريد يستخدمُ لخفض درجة حرارة الآلات والمساحات الصّناعيّة وموائع التّشغيل، وذلك عن طريق إزالة الحرارة من النّظام ونقلها إلى مكان آخر.

وتعدُّ المبرّدات الصّناعيّة مهمة لتنظيم درجات الحرارة في العديد من العمليات الصّناعيّة، كالقولبة بالحقن، الطّلي بالمعدن، إنتاج حقول النّفط ومعالجة الأغذية.

مبدأ العمل:

تعملُ أجهزةُ التّبريد الصّناعيّة على أساس مبادئ التّشغيل التّالية:

• تغيرُ الطّور: يخضعُ سائل التّبريد لتغير في طوره عند تسخينه إلى غاز، ويتكثفُ إلى سائل مرة أخرى عندما يُبرد بسرعة فائقة.
• التّدفقُ الحراريّ: تتدفقُ الطّاقة الحراريّة دائماً من منطقة ذات تركيز عالٍ إلى منطقة ذات تركيز أقلّ.
• نقطةُ الغليان: إنّ خفض نسبة الضّغط على السّائل يقللُ من نقطة غليانه، وتزدادُ بزيادته.

كيف يعملُ جهاز التبريد (المبرّد)؟

تتكونُ أجهزة التّبريد من أربعة مكونات أساسية، وهي:

• المبخر.
• الضّاغط.
• المكثف.
• وحدة تمديد.

وكلّ نظام تبريد يحتوي على وسيط تبريد مخصص.

تبدأ العمليةُ بدخول وسيط التّبريد تحت ضغط منخفض إلى المبخر، حيث يتمُّ تسخين وسيط التّبريد داخل المبخر، مما يؤدي إلى خضوعه لتغيير الطّور من سائل إلى غاز

ليذهبَ وسيط التّبريد في حالته الغازيّة إلى الضّاغط مما يزيدُ من ضغطه.

ينتقلُ بعد ذلك وسيطُ التّبريد عالي الضّغط إلى المكثف ويطردُ الحرارة باستخدام مياه التّبريد في أبراج التّبريد أو من هواء المناطق المحيطة، ليتكثفَ متحولاً إلى سائل بضغط عالٍ.

ينتقلُ وسيطُ التّبريد المكثف إلى وحدة التّمديد المزودة بصمام – يعملُ كجهاز قياس للحدّ من تدفق وسائط التّبريد في النظام

وبالتّالي، يقلُّ ضغط وسيط التّبريد وتتكررُ عمليةُ التّبريد مرة أخرى، وتعرفُ هذه العملية بدورة التّبريد.

أنواعُ المبردات الصّناعيّة:

هناك ثلاثة أنواع رئيسيّة من المبرّدات الصّناعيّة الّتي تستخدمُ في يومنا هذا، وهي: المبرّدات الهوائيّة، المبرّدات المائيّة، والمبرّدات الّتي تعملُ بالامتصاص.

 وسنتطرقُ أيضاً لشرح أنظمة أبراج التّبريد (نظام التّبريد البديل أو المُكمل) والمبرّدات الخاصة مثل مبرد glycol ومبرّدات الطّرد المركزيّ.

أوّلاً: المبرّدات المائيّة: تستخدمُ المبرّدات المائيّة الماءَ كعامل للتبريد، ويؤخذ من أبراج تبريد خارجيّة، وذلك  لطرد الحرارة من وسيط التّبريد الغازي بداخل المكثف قبل أن يخضعَ لتغيير الطّور من غاز إلى سائل.

ثانياً: المبرّدات الهوائيّة: في هذا النّوع، بدلاً من استخدام الماء كعامل للتبريد، يتمّ استخدام الهواء المحيط لطرد الحرارة من وسيط التّبريد الموجود بالمكثف.

ثالثاً: مبرّدات الضّواغط البخاريّة: في هذا النّوع من المبرّدات، يتمّ استخدام الضّاغط كقوة دافعة لضخ مائع التّبريد حول النّظام، وذلك لطرد الحرارة من موائع التّشغيل ومساحات العمل.

رابعاً: مبرّدات تعملُ بامتصاص البخار: هذا النّوع لا يحتوي على ضواغط لدفع المبرّد عبر النّظام، بل يستخدمُ مصدر للحرارة كالطّاقة الشّمسيّة أو الحرارة المهدورة للقيام بذلك.

آليّة عملها: تبدأ العمليةُ بدخول سائل التّبريد إلى المبخر فيتحولُ من حالة سائلة إلى حالة غازيّة، بعد ذلك يتمّ امتصاص وسيط التّبريد وهو في الحالة الغازيّة بواسطة مادة ماصّة مركزة

مثل بروميد الليثيوم أو الأمونيا المزودة بواسطة المولد، فيقومُ محلول مخفف بامتصاص الوسيط الغازيّ بينما يتمّ امتصاص الحرارة منه بواسطة ماء التّبريد.

يتدفقُ بعد ذلك المحلول المخفف لوسيط التّبريد من خلال مُبادل حراريّ إلى المولد حتّى يتمّ تسخينه إلى أن يتبخرَ الوسيط خارج المحلول

بعدها يتكثفُ ويرسلُ حتّى يبردَ مرة أخرى، وأثناء هذه العملية تتمُّ إعادة تدوير المادة الماصّة المركزة.

خامساً: مبرّدات Glycol: هي أنواع خاصة من المبرّدات الّتي تستخدمُ مادة بروبيلين الجليكول، والّتي تعملُ كمضاد للتجميد في النّظام.

ويستخدمُ على نطاق واسع في العمليات الصّناعيّة الخاصة بإنتاج الكحول، وفي أنظمة التّبريد في بالمصانع.

آليّة عملها: إنّ طريقة تشغيل مبرّدات Glycol هي تماماً كطريقة تشغيل المبرّدات القياسيّة.

سادساً: مبرّدات الطّرد المركزيّ: تتكونُ عادةً مبرّدات الطّرد المركزيّ من مبخر، ضاغط، مكثف وجهاز تمديد، بالإضافة إلى دفّاعات دوارة وظيفتها ضغط المبرد ونقله إلى النّظام.

 يُعدّ هذا النّوع مفيد بشكل خاص لعمليات التّبريد المتوسطة إلى الكبيرة (تلك الّتي تحتاجُ من 150 إلى 6000 طن تبريد).

أبراجُ التبريد:

برج التبريد هو عبارة عن وحدة مبادل حراريّ كبيرة نسبياً، توفرُ مياه تبريد لإزالة الحرارة من وسائط التّبريد الّتي تستخدمُ لتبريد الآلات أو موائع التّشغيل أو المباني.

فعندما يلتقي ماء التّبريد بالهواء، يتبخرُ جزء صغير منها مما يؤدي إلى خفض درجة حرارته، تعرف هذه العملية باسم “التّبريد بالتّبخير”.

من الشّائع جداً أن نعثرَ على أبراج تبريد بمواقع قريبة من المسطحات المائيّة مثل البحيرات والأنهار، وذلك لضمان وجود إمداد مستمر بمياه التّبريد

وفي العديد من الحالات يتمّ دمج المبرّد وبرج التّبريد معاً للحصول على تبريد صناعيّ أكثر كفاءة.

استخدامات المبردات الصّناعيّة:

 يمكن استخدام أنظمة التّبريد الصّناعيّة لعدة صناعات، وأهمها:

معالجة الغذاء:

تستخدمُ المبرّدات الصّناعيّة على نطاق واسع في عمليات إنتاج الأغذية ومعالجتها، حيث تتطلبُ درجة عالية من الدّقة في التّحكم بدرجة الحرارة

على سبيل المثال:  تُستخدم مبرّدات النّبيذ للتحكم في درجة الحرارة أثناء تخمير النّبيذ وتخزينه، بينما تساعدُ مبرّدات المخابز في تبريد الخلاطات ومياه الشّرب وخزانات الخميرة المبرّدة

وتعدّ جميعها أدوات مهمة في المخابز.

تشطيب المعادن:

يُعدّ التّحكم في درجة الحرارة أمراً ضروريّاً في عمليات تشطيب المعادن، خاصة عمليات الطّلاء بالكهرباء الّتي تستخدمُ لطرح الحرارة الزّائدة

والّتي تتطلبُ درجات حرارة عالية جداً (تفوقُ المئات من الدّرجات) لربط المعادن.

تستخدمُ بعض الصّناعات مبرّدات تشطيب المعادن لتبريد السّائل المؤكسد في مبادل حراريّ، أو تستخدمُ الجليكول أو الماء كوسيط تبريد لخفض درجة الحرارة بداخل الخزان.

الصّب بالحقن أو القولبة بالحقن:

هي إحدى تقنيات الإنتاج الضّخم، وتستخدمُ لصنع أجزاء بلاستيكيّة باستخدام آلة التّشكيل بالحقن وحبيبات اللّدائن الحراريّة وقالب.

يستوجبُ الحفاظ على العملية والصّهر في حدود درجة حرارة دقيقة جداً، وذلك لمنع حدوث مشاكل مثل التّشققات والالتواء والضّغوط الدّاخليّة بالمنتج النّهائيّ.

يمكنُ لمبرد القولبة بالحقن أن يوفرَ تياراً من الموائع فائقة التّبريد، حتّى يقومَ بتبريد القالب بمعدل مثالي لضمان جودة المنتج المثلى.

تبريد الفراغ:

يمكن للمبرّد أن يساعدَ في منع انتشار درجات الحرارة القصوى في المصانع، المكاتب وأماكن العمل الّتي تولدُ حرارة بكميات كبيرة نتيجة لاستخدام الآلات الثّقيلة

كما وتساعدُ في توفير التّكاليف عند شراء أنظمة HVAC منفصلة للتبريد.

تحديد حجم المبرد المناسب لاحتياجاتك:

إنّ اختيار حجم المبرّد المناسب أمراً في بالغ الأهمية لعمليات تبريد الآلات لتعملَ بكفاءة وفعّالية.

تستخدمُ أجهزةُ التّحجيم “Cold Shot Chillers” لمساعدتك في تحديد سعة المبرّد المثالي، الحمولة والحجم المناسب لاستخداماتك.

وتوفرُ “Cold Shot Chillers” معدات تبريد بضمان وخبرة أكثر من ثلاثة عقود في تصنيع أنظمة التّبريد الصّناعيّة، حتّى تلبي احتياجات عمليات التّبريد الأكثر تعقيداً.

• إعداد: المهندسة ملاك بعيو
• تدقيق: المهندسة أسماء حمود
• تحرير: المهندس بشار الحجي