ทำความรู้จักระบบทำความเย็นหลายขั้นตอน

ระบบทำความเย็นหลายขั้นตอนจะนำมาใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ส่วนใหญ่จะใช้งานที่ระบบทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำ

 

 

ประเภทของระบบทำความเย็นหลายขั้นตอน

ระบบทำความเย็นหลายขั้นตอนสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบใหญ่ๆ คือ

 

แบบที่ 1 ระบบทำความเย็นแบบ Multistage Refrigeration Cycle

แบบที่ 2 ระบบทำความเย็นแบบ Cascade System

 

แบบที่ 1 ระบบทำความเย็นแบบ Multistage Refrigeration Cycle

ระบบทำความเย็นหลายขั้นตอนแบบแรกจะมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 1 โดยจะแบ่งเป็นสถานะอุณหภูมิและความดันต่ำจะอยู่วงจรล่าง และ สถานะอุณหภูมิและความดันสูงจะอยู่วงจรบน โดยสามารถอธิบายได้ดังนี้

 

หลักการทำงานของระบบทำความเย็นแบบ Multistage Refrigeration Cycle

การทำงานของวงจรล่างคือ วงจรอุณหภูมิและความดันต่ำ เมื่อคอมเพรสเซอร์ทำงาน ณ ที่ Evaporator (8-1) สารทำความเย็นจะมีอุณหภูมิและความดันต่ำ สารทำความเย็นจะเปลี่ยนสถานะจากของเหลวอิ่มตัว (Saturated liquid) กลายเป็นไออิ่มตัวยิ่งยวด (Super Heat) ความดันต่ำ จากนั้นจะไหลเข้าไปที่คอมเพรสเซอร์ (1-2) ด้วยแรงดูด และอัดไอสารทำความเย็นมีความดันสูงขึ้นและมีอุณหภูมิสูงไหลเข้าสู่ Mixing Chamber (2-9) เพื่อผสมไอสารทำความเย็นอุณหภูมิและแรงดันสูงที่ออกจากคอมเพรสเซอร์ เข้ากับไอสารทำความเย็น อุณหภูมิต่ำแรงดันต่ำ(3) ที่ออกจาก Flash Chamber (6-7) เพื่อปรับความดัน ก่อนจะถูกคอมเพรสเซอร์ตัวที่ 2(9-4) ที่สถานะอุณหภูมิและความดันสูง ดูดเข้าไปและอัดออกมา เพื่อมุ่งหน้าสู่ Condenser (4-5) ระบายความร้อนและกลั่นตัว

 

เมื่อกลั่นตัวเป็นของเหลวแล้วก็ไหลสู่ Expansion Valve (5-6) เพื่อทำการลดแรงดัน จากนั้นสารทำความเย็นเมื่อลดแรงดันแล้วจะอยู่ในสถานะทั้งของเหลวและไอ จะไหลสู่ Flash Chamber ซึ่งบริเวณด้านบนของ Flash Chamber จะเป็นไอ และด้านล่างจะเห็นของเหลว บริเวณด้านล่างที่เป็นของเหลวจะต่อท่อไปยัง Expansion Valve (7-8) เพื่อลดแรงดันต่ำ ในวงจรด้านล่าง ระบบจะทำงานแบบนี้ไปเรื่อยๆ

 

ระบบการทำงานแบบนี้จะใช้สำหรับวงจรที่ใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งคอมเพรสเซอร์ไม่สามารถอัดไอได้จากความดันต่ำมากๆ ไปความดันสูงในจังหวะเดียว (Single Stage)  ซึ่งต้องอาศัยคอมเพรสเซอร์ตัวที่ 2 ในการช่วยอัดไอเพื่อเพิ่มความดันให้สูงขึ้นในการระบายความร้อนและกลั่นตัว

 

แบบที่ 2 ระบบทำความเย็นแบบ Cascade System

ระบบทำความเย็นหลายขั้นตอนแบบที่2 จะมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 2 โดยจะแบ่งเป็นสถานะอุณหภูมิและความดันต่ำจะอยู่วงจรล่าง และ สถานะอุณหภูมิและความดันสูงจะอยู่วงจรบน โดยสามารถอธิบายได้ดังนี้

 

หลักการทำงานของระบบทำความเย็นแบบ Cascade System

สำหรับการทำงานของวงจรล่างคือวงจรอุณหภูมิและความดันต่ำ เมื่อคอมเพรสเซอร์(1-2) ทำงาน ณ ที่ Low-P Evaporator  (4-1) สารทำความเย็นจะมีอุณหภูมิและความดันต่ำ สารทำความเย็นจะเปลี่ยนสถานะจากของเหลวอิ่มตัว (Saturated liquid) กลายเป็นไออิ่มตัวยิ่งยวด (Super Heat) ความดันต่ำ จากนั้นจะไหลเข้าไปที่คอมเพรสเซอร์ (1-2) ด้วยแรงดูด และอัดไอสารทำความเย็นมีความดันสูงขึ้นและมีอุณหภูมิสูงไหลเข้าสู่ Heat Exchanger (2-3)ซึ่งอุปกรณ์ดังกล่าวทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ด้านหนึ่งจะทำหน้าที่เหมือน Condenser ของระบบทำความเย็นที่อุณหภูมิและความดันต่ำ และอีกด้านหนึ่ง จะทำหน้าที่เป็นเหมือน Evaporator (Heat Exchanger (8-5)) ของระบบทำความเย็นที่อุณหภูมิและความดันสูง เมื่อสารทำความเย็นระบายความร้อนกลั่นตัวแล้วจะไหลไปยังอุปกรณ์ Expansion Valve (3-4) เพื่อทำการลดความดัน ทำให้สารทำความเย็นเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไออิ่มตัวยิ่งยวด มุ่งหน้าสู่ Low-P Evaporator เพื่อระเหยตัวต่อไป

สำหรับวงจรด้านบนซึ่งเป็นวงจรอุณหภูมิและความดันสูง เมื่อสารทำความเย็นระเหยตัวที่ Heat Exchange (8-5) แล้ว ไอสารทำความเย็นยิ่งยวด (Super Heat) จะไหลมุ่งหน้าสู่คอมเพรสเซอร์ (5-6) และจะถูกอัดตัวให้มีอุณหภูมิและความดันสูง มุ่งหน้าไประบายความร้อนและกลั่นตัวที่ High-P Condenser (6-7) จากนั้นสารทำความเย็นที่กลั่นตัวเป็นของเหลวความดันสูงจะไหลไปยัง Expansion Valve (7-8) เพื่อลดความดันเปลี่ยนสถานะจากของเหลวให้เป็นไออิ่มตัวยิ่งยวด เพื่อไหลต่อไประเหยตัวยัง Evaporator (Heat Exchanger (8-5)) และไอสารทำความเย็นที่ออกจะมุ่งหน้าสู่คอมเพรสเซอร์ (5-6) เป็นวงจรแบบนี้ไปเรื่อยๆ

 

ระบบวงจรการทำงานแบบนี้จะเป็นการทำงานซ้อนกัน 2 ระบบหรือมากกว่านั้น ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่า Cascade System โดยจะมีวงจรมากกว่า 1วงจรโดยจะมีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อยเป็นตัวเชื่อม โดยทำหน้าที่ ด้านหนึ่งเป็นEvaporator สำหรับวงจรอุณหภูมิและความดันต่ำ และส่วนอีกด้านหนึ่งเป็น Condenser สำหรับวงจรอุณหภูมิและความดันสูง โดยสารทำความเย็นในแต่ละวงจร (บน-ล่าง) จะเป็นสารทำความเย็นที่ต่างชนิดกัน

 

หากท่านมีข้อสงสัยสามารถติดต่อสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ https://www.harn.co.th/contact-us/  เรามีผู้เชี่ยวชาญธุรกิจระบบทำความเย็นให้คำปรึกษาท่านแบบครบวงจร 

ข้อมูลจาก ดร. สุกิจ ลิติกรณ์
ผู้อำนวยการสนับสนุนวิศวกรรม ธุรกิจระบบทำความเย็น
บริษัท หาญ เอ็นจิเนียริ่ง โซลูชั่นส์ จำกัด (มหาชน)