●دو سیستم تبرید تک مرحله ای چرخه تبرید آبشاری
●چرخه تبرید آبشاری سیستم فشرده سازی دو مرحله ای
●چرخه یخچال آبشاری ترنری
با توجه به دمای پایین زیر -۲۰ درجه سانتی گراد، سیستم چرخه تبرید آبشار اتخاذ می شود، و دلیل استفاده از چرخه تبرید آبشار فشرده سازی دو مرحله ای برای به دست آوردن دمای پایین:
1. محدودیت در خواص فیزیکی حرارتی از یخچال
مبرید دمای متوسط مورد استفاده در چرخه تبرید تک مرحله ای دستگاه آزمایش دما و رطوبت ثابت اساساً R404A است، و دمای تبخیر آن ۴۶٫۵- درجه سانتی گراد (R22/-40.7 درجه سانتی گراد) در یک فشار جوی، اما اختلاف دمای انتقال حرارت کندانسور خنک شده با هوا معمولاً حدود ۱۰ درجه سانتی گراد گرفته می شود (تفاوت دمایی بین تبخیر کننده و جعبه داخلی تحت چرخه خنک کننده هوای اجباری)، به این معنی که تنها دمای پایین ۳۶٫۵- درجه سانتی گراد را می توان در جعبه تولید کرد. البته R404A را می توان با کاهش فشار تبخیر کمپرسور سرد کرد. پایین ترین دمای تبخیر کننده یخچال به ۵۰- درجه سانتی گراد کاهش می یابد؛ بنابراین برای به دست آوردن دمای پایین ۵۰- درجه سانتی گراد و در زیر باید از یک چرخه تبرید آبشاری یخچال دمای متوسط و یخچال دمای پایین برای تولید دمای پایین ۵۰- تا ۸۰- درجه سانتی گراد استفاده کرد. یخچال های کم دما عموماً از R23 استفاده می کنند که دمای تبخیر ۸۱٫۷- درجه سانتی گراد تحت یک فشار جوی دارد.
2. محدودیت نسبت فشار چرخه تبرید بخار فشرده تک مرحله ای
حداقل دمای تبخیر یک یخچال فشرده سازی بخار تک مرحله ای عمدتاً به فشار تراکم و نسبت فشرده سازی آن بستگی دارد. فشار میکانساسیون یخچال توسط نوع سردخانه و دمای محیط زیست (مانند هوا یا آب) تعیین می شود. در شرایط عادی، در محدوده 0.7~1.8Mpa است، و نسبت فشرده سازی مربوط به فشار چانسور و فشار تبخیر است. هنگامی که فشار چانسور ثابت باشد، با کاهش دمای تبخیر، فشار تبخیر نیز کاهش می یابد، به طوری که نسبت فشرده سازی افزایش می یابد که با افزایش دمای اگزوز باعث کمپرسور می شود، روغن روان کننده نازک تر می شود و شرایط روغن کاری بدتر می شود. در موارد شدید، شکل گیری کربن و کشیدن سیلندر ممکن است رخ دهد؛ از سوی دیگر، افزایش نسبت فشرده سازی باعث کاهش ضریب تحویل هوای کمپرسور و کاهش ظرفیت خنک کننده خواهد شد، هر چه فرایند فشرده سازی واقعی از فرایند آنتروپیک دورتر شود، مصرف برق کمپرسور افزایش می یابد، ضریب تبرید کاهش می یابد و اقتصاد کاهش می یابد. اثرات زیر رخ خواهد داد.
۳- برای هر سردخانه ای، هر چه دمای تبخیر کمتر باشد، فشار تبخیر کننده کمتر می شود. فشار تبخیر بیش از حد پایین ممکن است گاهی اوقات استنشاق کمپرسور را دشوار کند، یا اجازه ورود هوای خارج به سیستم تبرید را دهد.
۴- هنگامی که دمای تبخیر خیلی پایین باشد، برخی از یخچال هایی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند به دمای یخ بندان رسیده اند و جریان و گردش مبرید قابل تحقق نیست.
5. فشار تبخیر کاهش می یابد، حجم خاص یخچال افزایش می یابد، جریان جرمی یخچال کاهش می یابد، و ظرفیت تبرید تا حد زیادی کاهش می یابد. برای به دست آوردن ظرفیت تبرید مورد نیاز، حجم مکش باید افزایش یابد و کمپرسور را بیش از حد حجیم کند.
6. محدودیت از dissipation گرما از کویل کمپرسور
هنگامی که کمپرسور تک مرحله ای در حال کار است، دما در حدود -۳۵ درجه سانتی گراد است، زیرا کویل کمپرسور در وسط کمپرسور توخالی شده است که باعث ایجاد مشکل می شود. در دمای ۳۵- درجه سانتی گراد، فشار کم کمپرسور یک مقدار منفی است، به این صورت که یک خلاء ایجاد می شود، به طوری که نمی توان حرارت بالای کویل را از بین برد، به طوری که سطح کمپرسور بسیار خنک است، اما در واقع دمای داخل بسیار زیاد است (چون خلاء بهترین محیط عایق حرارتی است).
از موارد بالا دیده می شود که آزمون ثابت دما و رطوبت می تواند یک چرخه تبرید تک مرحله ای یا یک سیستم چرخه تبرید آبشاری را برای مدل -۴۰ درجه سانتی گراد اتخاذ کند، اما چرخه تبرید تک مرحله ای متکی به کاهش درجه باز شدن دریچه انبساط کمپرسور برای کاهش محدودیت جریان مبرید برای کاهش فشار تبخیر استفاده می شود (حدود ۰٫۷ جو) ، در نتیجه به دست آوردن درجه حرارت تبخیر پایین تر است. این طراحی با هزینه ظرفیت خنک کننده سیستم (ظرفیت خنک کننده تنها در مورد استاندارد 0.7-0.8 است) ، در نتیجه بهره وری یخچال پایین و افزایش بار کمپرسور به دست آمده است، و آسان است که باعث می شود کویل کمپرسور بیش از حد گرم شود، که بر زندگی کمپرسور تاثیر می گذارد.