מבוא לשיטות הפשרה בקירור

בלתי נמנע שמערכות קירור הפועלות בטמפרטורות יניקה רוויות מתחת לאפס יחוו בסופו של דבר הצטברות של כפור על צינורות וסנפירי המאייד. הכפור משמש כמבודד בין החום שיועבר מהחלל לבין נוזל הקירור, וכתוצאה מכך מפחית את יעילות המאייד. לכן, יצרני ציוד חייבים להשתמש בטכניקות מסוימות כדי להסיר מעת לעת כפור זה מפני השטח של הסליל. שיטות להפשרה יכולות לכלול, אך אינן מוגבלות להפשרה מחוץ למחזור או הפשרה באוויר, חשמל וגז (אשר יטופלו בחלק ב' בגיליון מרץ). כמו כן, שינויים בתוכניות הפשרה בסיסיות אלו מוסיפים שכבת מורכבות נוספת עבור אנשי שירות השטח. כאשר הן מוגדרות כראוי, כל השיטות ישיגו את אותה התוצאה הרצויה של המסת הצטברות הכפור. אם מחזור ההפשרה אינו מוגדר כהלכה, ההפשרות הלא שלמות הנובעות מכך (וירידה ביעילות המאייד) עלולות לגרום לטמפרטורה גבוהה מהרצויה בחלל הקירור, הצפת נוזל הקירור או בעיות הצטברות שמן.
לדוגמה, ויטרינת בשר טיפוסית השומרת על טמפרטורת מוצר של 1°C עשויה להיות בעלת טמפרטורות אוויר פליטה של כ-1°C וטמפרטורת מאייד רוויה של -1°C. למרות שמדובר ביישום בטמפרטורה בינונית שבו טמפרטורת המוצר גבוהה מ-1°C, צינורות וסנפירי המאייד יהיו בטמפרטורה נמוכה מ-1°C, ובכך ייווצר הצטברות של כפור. הפשרה מחוץ למחזור היא הנפוצה ביותר ביישומים בטמפרטורה בינונית, אולם אין זה נדיר לראות הפשרה בגז או הפשרה חשמלית ביישומים אלה.

הפשרה בקירור
איור 1 הצטברות כפור

הפשרה במצב לא פעיל
הפשרה מחוץ למחזור היא בדיוק כפי שזה נשמע; הפשרה מושגת פשוט על ידי כיבוי מחזור הקירור, המונעת כניסת נוזל קירור למאייד. למרות שהמאייד עשוי לפעול מתחת ל-1°C, טמפרטורת האוויר בחלל הקירור גבוהה מ-1°C. לאחר כיבוי מחזור הקירור, מתן אפשרות לאוויר בחלל הקירור להמשיך לזרום דרך צינור/סנפירי המאייד יעלה את טמפרטורת פני השטח של המאייד ותמיס את הכפור. בנוסף, חדירת אוויר רגילה לחלל הקירור תגרום לטמפרטורת האוויר לעלות, מה שיסייע עוד יותר במחזור ההפשרה. ביישומים שבהם טמפרטורת האוויר בחלל הקירור היא בדרך כלל מעל 1°C, הפשרה מחוץ למחזור מוכיחה את עצמה כאמצעי יעיל להמסת הצטברות כפור והיא השיטה הנפוצה ביותר להפשרה ביישומים בטמפרטורה בינונית.
כאשר מתחילה הפשרה במצב של כיבוי, נמנעת זרימת נוזל הקירור מלהיכנס לסליל המאייד באמצעות אחת מהשיטות הבאות: שימוש בשעון זמן הפשרה כדי לכבות את המדחס (יחידת מדחס בודדת), או כיבוי שסתום הסולנואיד של קו הנוזל של המערכת, תוך התחלת מחזור שאיבה (יחידת מדחס בודדת או מתקן מדחס מרובה), או כיבוי שסתום הסולנואיד של הנוזל ווסת קו היניקה במתקן מרובה.

הפשרה בקירור
איור 2 תרשים חיווט טיפוסי של הפשרה/שאיבה

איור 2 תרשים חיווט טיפוסי של הפשרה/שאיבה
שימו לב שבאפליקציה של מדחס יחיד שבו שעון זמן ההפשרה מתחיל מחזור שאיבה, שסתום הסולנואיד של קו הנוזל מנותק באופן מיידי. המדחס ימשיך לפעול, וישאב נוזל קירור מהצד הנמוך של המערכת אל תוך מיכל הנוזל. המדחס יכבה כאשר לחץ היניקה יורד לנקודת הכיבוי שנקבעה עבור בקרת הלחץ הנמוך.
במתקן מדחסים רב-תכליתי, שעון הזמן בדרך כלל מנתב את החשמל לשסתום הסולנואיד של קו הנוזל ולווסת היניקה. פעולה זו שומרת על נפח נוזל קירור במאייד. ככל שטמפרטורת המאייד עולה, גם נפח נוזל הקירור במאייד חווה עלייה בטמפרטורה, ופועל כגוף קירור המסייע בהעלאת טמפרטורת פני השטח של המאייד.
אין צורך במקור חום או אנרגיה אחר להפשרה במצב כבוי. המערכת תחזור למצב קירור רק לאחר הגעה לסף זמן או טמפרטורה מסוים. סף זה עבור יישום בטמפרטורה בינונית יהיה כ-48 מעלות פרנהייט או 60 דקות של זמן כבוי. תהליך זה חוזר על עצמו עד ארבע פעמים ביום, בהתאם להמלצות יצרן מארז התצוגה (או מאייד ה-W/I).

פִּרסוֹמֶת
הפשרה חשמלית
למרות שזה נפוץ יותר ביישומים בטמפרטורה נמוכה, ניתן להשתמש בהפשרה חשמלית גם ביישומים בטמפרטורה בינונית. ביישומים בטמפרטורה נמוכה, הפשרה מחוץ למחזור אינה מעשית בהתחשב בכך שהאוויר בחלל הקירור נמוך מ-1°C. לכן, בנוסף לכיבוי מחזור הקירור, נדרש מקור חום חיצוני כדי להעלות את טמפרטורת המאייד. הפשרה חשמלית היא שיטה אחת להוספת מקור חום חיצוני כדי להמיס הצטברות של כפור.
מוט חימום התנגדות אחד או יותר מוכנסים לאורך המאייד. כאשר שעון זמן ההפשרה מתחיל מחזור הפשרה חשמלי, מספר דברים יקרו בו זמנית:
(1) מתג סגור בדרך כלל בשעון זמן ההפשרה, המספק חשמל למנועי מאוורר המאייד, ייפתח. מעגל זה יכול להפעיל ישירות את מנועי מאוורר המאייד, או את סלילי האחזקה עבור המגעים הבודדים של מנוע מאוורר המאייד. פעולה זו תכבה את מנועי מאוורר המאייד, מה שיאפשר לחום הנוצר מחוממי ההפשרה להתרכז על פני השטח של המאייד בלבד, במקום להיות מועבר לאוויר שיופץ על ידי המאווררים.
(2) מתג נוסף, סגור בדרך כלל, בשעון זמן ההפשרה, המספק חשמל לסולנואיד של קו הנוזל (ולווסת קו היניקה, אם כזה נמצא בשימוש), ייפתח. פעולה זו תסגור את שסתום הסולנואיד של קו הנוזל (ווסת היניקה אם נעשה בו שימוש), ותמנע את זרימת נוזל הקירור למאייד.
(3) מתג פתוח בדרך כלל בשעון זמן ההפשרה ייסגר. מתג זה יספק חשמל ישירות לתנורי ההפשרה (יישומי תנורי הפשרה קטנים יותר בעלי זרם נמוך), או יספק חשמל לסליל האחזקה של קבלן תנורי ההפשרה. לחלק משעוני הזמן יש מגענים מובנים בעלי דירוגי זרם גבוהים יותר המסוגלים לספק חשמל ישירות לתנורי ההפשרה, ובכך לבטל את הצורך במגען נפרד של תנור הפשרה.

הפשרה בקירור
איור 3 תנור חשמלי, סיום הפשרה ותצורת השהיית מאוורר

הפשרה חשמלית מספקת הפשרה חיובית יותר מאשר מחזור כיבוי, עם משכי זמן קצרים יותר. שוב, מחזור ההפשרה יסתיים בזמן או בטמפרטורה. עם סיום ההפשרה ייתכן זמן טפטוף; פרק זמן קצר שיאפשר לקרח המומס לטפטף מפני השטח של המאייד אל תוך אגן הניקוז. בנוסף, מנועי מאוורר המאייד יתעכבו מהפעלה מחדש למשך זמן קצר לאחר תחילת מחזור הקירור. זאת על מנת להבטיח שכל לחות שעדיין קיימת על פני השטח של המאייד לא תנשף אל תוך חלל הקירור. במקום זאת, היא תקפא ותישאר על פני השטח של המאייד. השהיית המאוורר גם ממזערת את כמות האוויר החם המופץ אל תוך חלל הקירור לאחר סיום ההפשרה. ניתן להשיג השהיית מאוורר באמצעות בקרת טמפרטורה (תרמוסטט או קליקסון) או השהיית זמן.
הפשרה חשמלית היא שיטה פשוטה יחסית להפשרה ביישומים שבהם הפשרה במצב off-cycle אינה מעשית. חשמל מופעל, חום נוצר והכפור נמס מהמאייד. עם זאת, בהשוואה להפשרה במצב off-cycle, להפשרה חשמלית יש כמה היבטים שליליים: כהוצאה חד פעמית, יש לקחת בחשבון את העלות הראשונית הנוספת של מוטות חימום, מגענים נוספים, ממסרים ומתגי השהיה, יחד עם העבודה והחומרים הנוספים הנדרשים לחיווט בשטח. כמו כן, יש להזכיר את ההוצאה המתמשכת של חשמל נוסף. הדרישה למקור אנרגיה חיצוני להפעלת מחממי ההפשרה גורמת לעונש אנרגיה נטו בהשוואה להפשרה במצב off-cycle.
אז זהו, לגבי שיטות הפשרה מחוץ למחזור, הפשרה באוויר והפשרה חשמלית. בגיליון מרץ נסקור את הפשרה בגז בפירוט.