تاریخچه ی تبرید

در سال های دهه 1800 ، سردسازی طبیعی یک بخش پویا از اقتصاد بود. یخ طبیعی حاصل از رودخانه های دست نخورده و دریاچه های ایالات متحده شمالی مخصوصاً نیوانگلندی، خواستاران زیادی داشت یخ های به دست آمده در حجم های بزرگ در یخ انبارها، ذخیره و برای عایق بندی با خاک اره پوشانده می شد. در این دهه، چندین سیستم های تبرید مکانیکی اختراع شد. این سیستم ها از مبردهایی مثل دی اکسید سولفور، کلرید متیل، اتر، دی اکسید کربن اضافه بر شراب، براندی، سرکه و ... استفاده می کردند. سیستم های یخ ساز اولیه که بین سال های 1850 و 1920 طراحی شدند برای رقابت با یخ برداشت شده از رودخانه ها، در تمام سال یخ تولید می کردند.تولیدکنندگان یخ طبیعی، تبلیغ می کردند که سیستم یخ سازی آن ها مثل وسایل مکانیکی، دچار نقص نمی شود. سیستم های جذبی آمونیاکی پس ازآن از سیستم های جذبی آمونیاکی (Carre ) در تگزاس جنوبی استفاده می شد. از آن ها برای ساخت 1000 پوند یخ در روز استفاده می شد. حرارت ماشین جذبی از چوب تأمین می شد. رشد کارخانه ها یخ ادامه یافت و کارخانه های بزرگ با ظرفیت های 20 واگن از دره ریوگرانده تا ساحل شرقی تأسیس شد. این واحدها یخ را در قالب های 300 پوندی می ساختند و پیش از بردن به واگن های قطار خرد می شدند. اغلب آن ها از کمپرسورهای آمونیاکی با ماشین بخار استفاده می کردند. کندانسورهای اتمسفری نیز پدیدار شدند، زیرا تهیه آب چاه یا آب رودخانه، کافی نبود .آب کندانسور به وسیله سیستم اسپری در پشت بام کارخانه یخ، خنک یا روی یک دریاچه یا استخر اسپری می شد . بعضی از سیستم های تبرید که در اوایل دهه ی 1900 نصب شده بودند، از دی اکسید کربن (CO2) به عنوان مبرد استفاده می کردند. این سیستم ها نیازمند آب کندانسور خنک برای جلوگیری از کار کردن آن در محدوده فوق بحرانی بودند. کمپرسورها، نتیجه تغییرات در کمپرسورهای آمونیاکی و با پیستون هایی با قطر کوچک تر بودند زیرا حجم مخصوص CO2 بسیار کمتر بود. از سیستم های جذبی آمونیاکی، اولین سیستمی که از آمونیاک به عنوان مبرد استفاده کرد، هنوز هم استفاده می شود. این سیستم ها تا سال 1950 و 1960 ، تا زمانی که گرمای اضافی و گرمای فرایند یا بخار اضافی وجود داشت، با استقبال روبه رو بودند . این نوع سیستم در روزهای نخستین، برای دستیابی به دماهای کمتر از دمای حاصل از سیستم های مکانیکی استفاده شد. سیستم جذب آمونیاکی کلاسیک، در سال 1930 و 1940 برای تولید آمونیاک تقریباً خالص اصلاح شد. بیشتر این سیستم ها در پتروشیمی یا کارخانه های گاز نصب شد. اصلاح کمپرسورها در سال های 1920 و 1930 ، پیشرفت های بیشتری در حوزه کمپرسور آمونیاکی رخ داد. بیشتر ماشین ها، محفظه میل لنگ داشتند و کمپرسورهای بسته تلقی می شدند. تنها کاسه نمد موجود روی میل لنگ بود. این ماشین ها فشرده تر و کارآمدتر بودند . آن ها با موتورهای سنکرون، با سرعت rpm 360 رانده می شدند. چندین تولیدکننده آمریکایی و اروپایی، این ماشین ها را تولید کردند .در طی این سال ها سردخانه ها و فریزرها از کویل های لخت معمولاً لوله 1/ 41 اینچی، استیل به عنوان جداره و با اشکال مخزنی در سقف استفاده کردند. برفک گیری کویل ها، مشکل بود زیرا جدا کردن یخ از اتاق ها توسط کارگر و با دست انجام می شد. آب حاصل از میعان کولر نیز فراوان بود . کویل ها با روغن کمپرسور مسدود می شدند زیرا سیستم های جداسازی روغن کامل نبودند. این نوع اپراتور تا سال های 1980 هنوز در حال استفاده بودند. در اواخر سال های 1930 و 1940 ، جایگزینی اپراتورهای پره دار، با کویل های لوله لخت شروع شد. بیشتر اپراتورهای پره دار با آب برفک گیری می شدند . اغلب سیستم های تبرید هنوز از شیرهای انبساط دستی، برای تغذیه آمونیاک به اپراتورهای غوطه ور یا پره ای استفاده می کردند. کندانسورها از نوع لوله و دیواره افقی یا عمودی، با سیستم های اسپری پشت بامی یا استخرهای اسپری بودند. این سیستم ها برای خنک کردن آب کندانسور استفاده می شد. یک مسئله مهم برای مهندسان در اواخر دهه 1930 و اوایل دهه 1940 ، با تکامل کمپرسورها، کمپرسور نوع V/W تولید شد که با سرعت چرخش rpm 1200 و در اندازه های 20 تا 300 اسب بخار کار می کرد. این ماشین ها کوچک تر، سبک تر و ارزان تر از مدل های عمودی قدیمی سال های دهه 1950 بودند. روغن گیرهای بهتری ساخته شد. این ماشین ها بادانش مهندسان در طول سالیان تکامل یافته است و هنوز کمپرسورهای خوبی برای سیستم های تبرید کوچک تر هستند. کندانسورهای تبخیری، از سیستم های برج خنک کننده و دیواره و لوله، شکل گرفتند. این کندانسورها از اواخر دهه 30 عمومی شده بودند اما مصرف آن ها محدود بود . گامی برای کمپرسورهای تبرید صنعتی در اواخر دهه 1960 ، کمپرسور پیچی حلزونی که در سال 1935 در سوئد اختراع شده بود، در چندین کشور به جز آمریکا ساخته شد. یک پیمانکار کوچک طراحی و اجرا، اولین کمپرسور پیچی آمونیاکی را به کشور آورد و به عنوان یک کمپرسور بوستر بسته بندی کرد. این اتفاقی مهم درزمینهٔ کمپرسورهای تبرید صنعتی بود. این کمپرسورهای کارآمد، نسبت به انواع پیستونی رفت و برگشتی موجود، جابه جایی بیشتری داشتند . این نوع کمپرسور توسط شرکتی وارد شد که از آن ها در چیلرهای آبی تهویه مطبوع R-22 استفاده می کرد. کمپرسورهای پیچی حلزونی، می توانند تقریباً برای هر سیال مبرد فشار بالا استفاده شوند . بسته های کمپرسور پیچی اولیه، کنترل های رل های( logic) داشتند که بعضی از آن ها هنوز هم کار می کنند. ریزپردازنده ها در اواخر دهه 70 جایگزین کنترل های رله ای شدند . در طی 30 سال گذشته، طرح های کمپرسورهای پیچی به شیوه های زیر بهبودیافته اند: از شیرفلکه کشویی ابتدایی )کاهش ظرفیت( به سیستم هیدرولیک تبدیل شدند. از پروفیل های متقارن به نامتقارن تبدیل شدند تا کاراتر شوند. به جای یاتاقان اسلیو بلبرینگ از یاتاقان غلتکی (رولر بلبرینگ) بهره بردند تا کاراتر شوند. طرح های داخلی برای کاهش سروصدا بهبود یافتند و برای رفع نیاز به سیستم های تبرید بزرگ تر، ماشین های جابه جایی بزرگ تری تولید شدند .