شرح ضاغط الثلاجة

الضاغطة أو ما يُعرف باسم (الكمبريسة) واحدة من أهم مكونات نظام التبريد في الثلاجة، والذي يتكون من 5 أجزاء رئيسية (غاز التبريد، الكمبريسة، ملفات التكثيف، ملفات التبخير، أداة التمدد) حيث يُعنى ضاغط الثلاجة بتنظيم سيران غاز التبريد عبر خطوط التبريد المغلقة وتقليص البخار المتواجد فيه من خلال رفع ضغطه ودفعه نحو ملفات التكثيف المثبتة بظهر الثلاجة من الخارج، ومن خلال هذا المقال سنخوض في آلية عمل ضاغط الثلاجة بشكل أكبر ونعرج على الأنواع المتوافرة منه.^[١]

آلية عمل ضاغط الثلاجة

من خلال الشرح التالي سنقوم بتوضيح الآلية التي يعمل بها ضاغط الثلاجة بشكل عام:^[٢]

• يعتبر ضاغط الثلاجة هو المحرك الأساسي الذي ينقل غاز التبريد في نظام مغلق يشبه الدائرة الكهربائية (من - إلى).
• يقوم ضاغط الثلاجة برفع ضغط الغاز المبرَّد، ويبقيه تحت الضغط العالي قدر المستطاع.
• يكون ضغط الغاز عالياً عند تحضيره داخل الكمبريسة وخروجه ضمن مسار مغلق ليعود بعد ذلك بضغطٍ أقل من السابق لتُعاد عملية رفع الضغط مرة أخرى.
• يحتاج غاز التبريد لاستمرارية رفع ضغطه؛ لأنه يمر ضمن ما يُسمى بصمام التمدد الذي يقلص من مقدار ضغط غاز التبريد.
• تحتاج دورة سريان غاز التبريد المغلقة للتزوُّد الدائم من الحين إلى الآخر لغاز التبريد نتيجة للتبخر الذي يتعرض له.
• يستند مبدأ عمل الكمبريسة في رفع ضغط غاز التبريد على (قانون الغازات Gas Laws) الذي ينص على أن الغاز عندما ينقص حجمه، فإن ضغطه يرتفع (والعكس صحيح).
• يتألف ضاغط الثلاجة من الداخل من مكبس (piston) يتحرك ضمن أسطوانة بشكل مستمر للأعلى والأسفل.

أنواع ضاغط الثلاجة

فيما يلي سنقوم بتلخيص أبرز أنواع ضاغط الثلاجة الدارج استعماله في مختلف الثلاجات، وعلى النحو الآتي:^[٣]

الضاغط الترددي

لو أمعنا النظر داخل هذا النوع من الضاغطات لوجدنا أنه يوجد بداخلها مكبس يتحرك ضمن حيز أسطواني للأمام والخلف لضمان رفع ضغط الغاز المتبخر (ذي الضغط القليل)، ويطلق على هذا النوع تسمية أخرى (ضاغط المكبس Piston compressor) الذي يتصل به عمود نقل حركة يتحرك بشكل محوري ليقوم بدفع المكبس الذي بداخل الأسطوانة، نتيجة تحرُّك عمود نقل الحركة (crankshaft) تنتج عدة عمليات رئيسية داخل الضاغط وهي (سحب الغاز السائل، ضغط الغاز، إطلاق الغاز) وبشكل تسلسلي مستمر.

ضاغط المروحة المزعنفة

لو أمعنا النظر بالتكوين الداخلي لهذا النوع من ضاغطات الثلاجة للاحظنا وجود مروحة مزعنفة تفصل الحجرة الداخلية إلى قسمين الأول لسحب الغاز والآخر لطرده من خارج الحجرة مع قيام المكبس (piston) بزيادة وإنقاص حجم كمية السحب، تسير آلية عمل هذه الضاغطة على نحو ثابت ومستمر (سحب، ضغط، طرد) للغاز المبرِّد، بينما المروحة تقوم بعمل ذي نسق ثابت أيضاً مُكوَّن من خمس مراحل متكررة (التشغيل، السحب، الضغط، الطرد، التوقف).

 ضاغطة المحور المُسنَّّن بشكل لولبي

يستخدم هذا النوع من ضاغطات الثلاجات محوراً داخلياً يكون مخروطاً بشكلٍ لولبي من أجل ضغط كميات أكبر من غاز التبريد بفضل وجود الماتور ومِحوَرَي الضغط اللولبيين المتداخلَين ببعضهما البعض (أحدهما ذكر والآخر أنثى - كما هو شائع بمعجم مصطلحات علم الميكانيك)، حيث يقوم الماتور بتدوير المحور الذكر، والذي بدوره يحرك معه المحور الأنثى المتشابك معه وباتجاه دوراني معاكس لبعضهما البعض مؤدياً ذلك لدفع غاز التبريد نحو حجرة الضغط، ومن بعد ذلك يتوجه إلى حجرة الطرد لتسييره ضمن دورة التبريد المغلقة.

ضاغطة الطرد المركزي

هذا النوع من ضاغطة الثلاجة يُطلَق عليه أيضاً بضاغطة التيربو (turbo) أو الضاغطة (الشعاعية/ النصف قطرية) والذي يقوم بضغط غاز التبريد باستخدام الطاقة الحركية (Kinetic Energy) داخل حجرة الضغط والموجود بداخلها مروحة دوارة (Rotating Impeller) والتي كلما استمرت في الدوران، فإنها تدفع بغاز التبريد نحو صمام التغذية (الإدخال) ومع ازدياد سرعتها يرتفع معدل ضغط الغاز؛ مما يجعله يتحرك نحو الجزء المسؤول في الضاغطة عن توزيع الضغط أو ما يعرف بالـ (diffuser)، ومن الجدير بالذكر أن هذا النوع من الضاغطات يقوم بتحويل الطاقة الحركية (Kinetic Energy) ذات السرعة المرتفعة وغاز التبريد ذي الضغط المنخفض إلى طاقة حركية ذات سرعة منخفضة وغاز ذي ضغط عالٍ.

كيف يعمل الضاغط على تبريد الثلاجة؟

من خلال الملخص التالي سنوضح المراحل التي يمر بها غاز التبريد بفعل وجود الضاغط:^[٤][٥]

• المرحلة الأولى - مرحلة الضغط Compression: في أول مرحلة من مراحل دورة سيران غاز التبريد في الثلاجة، فإن هذا الغاز يخضع لعملية الضغط من خلال دخوله إلى الضاغطة وهو في حالة بخار متدني الضغط، وبعد ذلك يقوم الضاغط برفع مستوى ضغط غاز التبريد؛ وبالتالي تزداد معه الحرارة، ويقوم بإخراجه نحو المرحلة التالية.
• المرحلة الثانية - مرحلة التكثيف Condensation: بعد أن يخرج غاز التبريد من الضاغط وهو في حالة ارتفاع للحرارة والضغط يتم إدخاله في طور التكثيف (التحول من الحالة الغازية إلى حالة السيولة)، من خلال وجود جهاز يقوم على تكثيف الغاز بتمريره عبر أنابيب متعرجة تأخذ شكل الحرف الإنجليزي (S) مع تسليط هواء مُبرَّد عليه بواسطة مروحة، وبسبب التباين بين درجتي حرارة كلً من الهواء البارد وغاز التبريد الساخن، فإن تلك الحرارة تنتقل من غاز التبريد إلى الهواء البارد (من الأكثر ضغطاً إلى الأقل ضغط)، حتى يصل غاز التبريد إلى درجة حرارة الإشباع التي فيها ينتقل الغاز إلى حالة السيولة ذات الضغط المرتفع، وبعد الحصول على سائل التبريد ذي الضغط المرتفع يكون قد انتهى من مرحلة التكثيف، ويكون جاهزاً للمضي نحو المرحلة التالية.
• المرحلة الثالثة - القياس والتوسيع Metering and Expansion: وفي هذه المرحلة من دورة سيران غاز التبريد (الذي تحول حالياً لسائل تبريد عالي الضغط) يتم إدخال سائل التبريد إلى جهاز قياس (metering device) أو ما يُعرَف أيضاً بصمام التوسيع (expansion valve) حيث تتم عملية ضبط ومعايرة لضغط السائل والتقليل من ضغطه، حتى يخرج من صمام التوزيع بضغط مناسب مع درجة حرارة منخفضة أيضاً، والمقصود بالتوسيع هنا هو أن المادة حينما يتم تقليل مقدار ضغطها تتوسع (يزداد حجمها) والعكس صحيحاً.
• المرحلة الرابعة - التبخر Evaporation: عند هذه المرحلة يكون قد وصل سائل التبريد (الذي هو بالأساس غاز تبريد) بدرجة حرارة وضغط منخفِضَين، ويكون جاهزاً لدخول مرحلة التبخير التي يتم فيها تخليص المنطقة المُراد تبريدها من أي حرارة مرتفعة عن الحد المُقرَّر، حيث يدخل سائل التبريد جهاز التبخير المُكوَّن من أنابيب مُحاطة بملفات كهربائية مع وجود مراوح تعمل على دفع الهواء الساخن من تلك المنطقة (الحيِّز) المُراد تبريدها نحو أنابيب الملفات مع بدء سائل التبريد بامتصاص (سحب) الحرارة الزائدة (السخونة) في ذلك الحَيِّز.