جایگزین سی اف سی

جایگزین سی اف سی

 

استفاده از یخ مایع بطور روز افزون مورد توجه قرار می گیرد. چرا کهدر مقایسه با یخ قالبی، یخ پولکی و یا آب سرد شده ی در یا سرمایش سریع تری ایجاد میکند



قرن ها است یخ به عنوان یک ماده ی موثر برای نگهداری مواد غذایی دردمای حدود صفر درجه ی سانتیگراد شناخته شده است. علت این امر انرژی زیادی است کهباید صرف شود تا در یک فشار ثابت و در دمای انجماد، یک ماده ی خالص یک ساختار منظمکریستالی پیدا کند و به حالت جامد درآید. بر عکس در فرآیند ذوب، در همان دما کهاکنون دمای ذوب خوانده می شود، انرژی زیادی آزاد می شود تا ساختار کریستالی تخریبگردد. برای دماهای غیر از صفر درجه ی سانتیگراد از مواد دیگری مانند مخلوط ها، کهدر صنعت کاربردهای فراوانی دارند، استفاده می شود. نقطه ی انجماد و بالطبع ذوب اینمواد ناخالص، همچنین انتالپی آنها، در فرآیند تغییر حالت از جامد به مایع و بر عکسثابت نیست و بطور مداوم تغییر می کند. اگر در جریان انجماد یک ماده ی مخلوط کریستالهای ریز جامد درون سیال به خوبی و به صورت یکنواخت پخش شده باشد، این حالت آبکیمورد بحث (Slurry) از ماده به دست آمده است. این ذرات باید دارای پایداری کافیباشند و در اثر نیروی شناوری نباید فقط در سطح مایع قرار بگیرند. این حالت از مخلوطها ممکن است به اشکال مختلف از جمله؛ امولسیون های با ذرات بسیار ریز، پارافین،رشته های در هم تنیده و ... باشند. یخ مایع (Slurry Ice) قدیمی ترین و معمول تریناز گروه این مواد می باشد که مورد استفاده قرار می گرفته است.

تعاریف:
درزمان های قدیم، رومی ها برای سرد کردن مواد غذایی از یخ هایی که به صورت طبیعی شکلگرفته بود، استفاده کردند. در قرن اخیر، یخ مایع با استفاده از دستگاه تولید شد. ابتدا این یخ به شکل مخلوطی از آب و قطعات یخ با قطر یک تا چند سانتیمتر بود کهعمدتا برای سرمایش معادن ذغال سنگ، نقره و طلا بکار می رفت. بعدا تولید یخ مایع بهشکل مطلوب امکان استفاده از آن را در سرمایش سیستم های کوچک، مانند ویترین های عرضهی مواد غذایی در فروشگاه های زنجیره ای فراهم نمود.
ارائه ی تعریف از یخ هایمایع مشکل است. اما این یخ ها می توانند با تعاریف زیر دسته بندیشوند:

تعریف اول: یخ مایع عبارت است از ذرات جامد یخ در مایع که یکسوسپانسیون دو فاز را تشکیل می دهند.

تعریف دوم: یک یخ مایع مطلوب عبارت استاز ماده ای شامل ذرات یخ با قطری برابر و یا کوچک تر از یک میلیمتر

تعریفدوم قراردادی اما بسیار مفید است. این نوشتار به یخ های مایعی می پردازد که بهوسیله ی دستگاه های یخسازی که با استفاده از یک تیغه و به صورت مکانیکی یخ را ازجداره ی دستگاه می تراشند، می پردازد.

کاربرد در سیستم های برودتی و فوایدزیست محیطی:
تجربه نشان داده است که سیستم های تبرید مرسوم، که با تبخیر ماده یمبرد سرما تولید می کنند، معمولا کم هزینه و از نظر فنی قابل اطمینان هستند. اینسیستم ها از همان ماده ی سرمازایی که برای تولید برودت بکار می گیرند، برای انتقالسرما به محلی که باید سرد شود (مثلا ویترین های فروشگاه های زنجیره ای) استفاده میکنند. در نتیجه اینها محتوی مقادیر زیادی ماده ی مبرد هستند و در صورت بروز نشتی،مخاطرات جدی برای محیط زیست ایجاد می کنند. علاوه بر این، شارژ سیستم با مبردهایجایگزین CFC ها و HCFC ها، که چندین برابر گران تر هستند، بسیار پر هزینه است.
در سیستم های موسوم به غیر مستقیم، تولید و انتقال سرما از هم جدا شده اند. انتقال حرارت و یا به عبارت دیگر انتقال برودت از چرخه ی تولید سرما به مدار انتقالسرما، در یک مبدل حرارتی صورت می پذیرد. سیستم های غیر مستقیم، به دلیل اینکه مادهی مبرد اصلی وارد محل های نگهداری مواد غذایی نمی شود و در صورت نشت مبرد خطریمتوجه این مواد نمی گردد، امکان بکارگیری مبردهایی همچون آمونیاک (R-717) و یاپروپان (R-290) را نیز تسهیل مینمایند. در سیستم های غیر مستقیم مواد سرمازای زیادیبه عنوان مبرد ثانویه مورد استفاده قرار می گیرند. یخ مایع، به دلیل امکان ذخیره یانرژی زیاد در حین تغییر فاز، گزینه ی مناسبی برای استفاده به عنوان مبرد ثانویهاست. چرا که برای یک ظرفیت معین، مقدار یخ مورد نیاز در مقایسه با سایر موادی که میتوانند برای این منظور مورد استفاده واقع شوند، بسیار کمتر است.
با توجه به توقفتدریجی استفاده از CFC ها و HCFC ها در سیستم های برودتی، انتظار می رود استفاده ازفناوری یخ مایع گسترش یابد.

روش های تولید:
در حال حاضر، برای تولید یخ،سیستم های مکانیکی بکار گرفته می شوند. معمولا مبرد در یک اواپراتور استوانه ی شکلدو جداره تبخیر می گردد. کریستال های یخ، از مخلوط آب و مواد افزودنی، بر روی جدارهی استوانه ی داخلی تشکیل و سپس به صورت مکانیکی از روی سطح آن تراشیده می شوند. باریختن ذرات یخ به درون مایع موجود در محفظه ی داخلی، به تدریج تعداد این ذرات و درنتیجه تراکم آن در واحد حجم افزایش می یابد. دستگاه های تولید یخ مایع با وسایلی بهاشکال مختلف همچون تیغه، استوانه و یا برس های گردان، همچنین تیغه های حلزونی شکل،که یخ را از جداره ها جدا می کنند به بازار عرضه شده اند. انواع دیگر، با مکانیزمهای متفاوت برای تراشیدن یخ در دست مطالعه و تحقیق هستند.


مزایای فناورییخ مایع:
مزایای بالقوه ی سیستم هایی که یخ مایع در آنها به عنوان مبرد ثانویه ویا واسط بکار گرفته می شود، در مقایسه با سیستم های تبخیر مستقیم و یا سیستم هایغیر مستقیمی که از آب نمک به عنوان مبرد ثانویه استفاده می کنند، به این شرحمیباشد:

  • ظرفیت برودتی زیاد ، ناشی از گرمای نهان ذوب
  • قطر کمتر سیستم لوله کشی (الف)
  • انرژی کمتر مورد نیاز برای پمپ ها (ب)
  • مواردی از قبیل پایداری بهتر دما و کنترل آسان تر رطوبت، انجماد و یا انجمادزدایی، که عملا ثابت می کند سرمای ایجاد شده به وسیله ی یخ مایع بهتر است.
  • در صورت اضافه کردن مخزن برای ذخیره سازی یخ، ظرفیت برودتی بالای سیستم، ممکناست باعث جلوگیری از خاموش شدن های کوتاه مدت دستگاه شود.
  • بکار گیری انرژی ارزان تر و فشار پائین تر تقطیر مبرد در شب که می تواند مزیتهای ذیل را به همراه داشته باشد:

ü افزایش اطمینان از موجود بودن برودت،با ذخیره سازی یخ در مخازن نگهداری
ü
کم کردن میزان مبرد در سیکل تبریداصلی
ü
در صورت نیاز به افزایش ظرفیت یک واحد موجود، با اضافه کردن ساعات کار وتولید به صورت شبانه روزی، نیازی به بالا بردن قدرت الکتریکی سیستم نیست.
ü
بالاترین حد ظرفیت سرما سازی سیستم یخ مایع، اغلب از سایر سیستم های متداول بیشتراست.

مهندس طراح سیستم ممکن است بین گزینه های (الف) و (ب) یکی را انتخابکند و یا از بخشی از مزیت های هر دو گزینه بهره ببرد. به دلیل پخش شدن کامل ذرات یخدر قسمت مایع، وجود مقادیر زیاد برای نرخ انتقال حرارت در سیستم هایی که از اینمبرد واسط استفاده می کنند امکان پذیر است.


معایب و محدودیتها:
سیستم های یخ مایع دارای معایب مهمی نیز هستند که به شرح ذیل بیان شدهاست:

  • نیاز به وجود مبدل حرارتی اضافی برای تبادل حرارت بین مبرد اصلی و مبرد ثانویه
  • پمپ اضافی
  • مصرف انرژی بیشتر برای به حرکت در آوردن پمپ به منظور پر کردن مخزن ذخیره یخ ونیز برای چرخاندن همزن
  • سیستم های اضافه تر برای کنترل و پایش کیفیت یخ مایع
  • آب و یخ برای مواردی که دماهای نزدیک به نقطه ی انجماد آب لازم است، بیشترینمزایا را دارد.


موارد اخیرالذکر باعث گردیده است که استفاده از سایرمخلوط ها، برای مثال پارافین، افزایش یابد. نقطه ی ذوب این مواد، با توجه به دمایمورد نیاز برای کاربردهای خاص، می تواند بطور مداوم تنظیم شود.

نتیجهگیری:
بدون شک یخ مایع یک فناوری با آینده ای روشن است که به دلیل مزیت هایفراوان اقتصادی و زیست محیطی باید مورد حمایت قرار گیرد.لازم است فعالیت و تحقیقاتبیشتری بخصوص در مورد چگونگی تولید یخ مایع بصورت موثر، قابل اطمینان و اقتصادی،همچنین در مورد خصوصیات و شیوه های اندازه گیری سیال به منظور سرعت بخشیدن به گسترشاستفاده از این فناوری برای کاربردهای مختلف از جمله در صنعت ماهیگیری انجام پذیرد.

 

/ 0 نظر / 8 بازدید