تحلیل کیفی و کمی گازهای سردکننده ترکیبی مانند R410A و R407C، کلید اطمینان از خلوص، ترکیب صحیح و عملکرد بهینه سیستم‌های سرمایشی صنعتی است. سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای خالص و ترکیبی تماس بگیرید.02146837072 – 09120253891
در دهه‌های اخیر، استفاده از گازهای سردکننده ترکیبی (Blended Refrigerants) مانند R410A و R407C به‌عنوان جایگزین‌هایی برای مبردهای قدیمی‌تر نظیر R22 به‌طور چشمگیری افزایش یافته است. این گازها به دلیل ویژگی‌های ترمودینامیکی مطلوب، بازده بالا در سیکل تبرید و اثرات زیست‌محیطی کمتر نسبت به مبردهای کلروفلوئوروکربنی (CFC) و هیدروکلروفلوئوروکربنی (HCFC) مورد توجه ویژه صنایع تهویه مطبوع، تبرید تجاری و تجهیزات سرمایشی صنعتی قرار گرفته‌اند.
با این حال، یکی از مهم‌ترین موضوعات در استفاده و نگهداری این مبردها، کنترل کیفیت و ترکیب دقیق اجزا است. چون عملکرد سیستم سرمایشی به شدت وابسته به درصد اختلاط دقیق اجزای تشکیل‌دهنده مبرد می‌باشد، هر گونه تغییر جزئی در نسبت اجزا می‌تواند منجر به افت عملکرد، افزایش مصرف انرژی یا حتی خرابی کمپرسور شود. از این رو، تحلیل کیفی و کمی گازهای سردکننده ترکیبی از اهمیت حیاتی برخوردار است.
تعریف گازهای سردکننده ترکیبی و ویژگی‌های آن‌ها
گازهای سردکننده ترکیبی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
آزئوتروپیک (Azeotropic blends): که رفتار مشابه یک ماده خالص دارند و در طول فرآیند تبخیر یا تقطیر، ترکیب آن‌ها ثابت می‌ماند.
زئوتروپیک (Zeotropic blends): که از چند جزء با نقطه جوش‌های متفاوت تشکیل شده‌اند و در حین تبخیر یا تقطیر، ترکیب آن‌ها تغییر می‌کند.
R410A نمونه‌ای از مبردهای آزئوتروپیک است که از دو گاز HFC شامل R32 (دی‌فلوئورومتان) و R125 (پنتافلوئورواتان) به نسبت ۵۰/۵۰ تشکیل شده است. در مقابل، R407C یک مخلوط زئوتروپیک از R32، R125 و R134a (تترافلوئورواتان) به نسبت‌های ۲۳%، ۲۵% و ۵۲% می‌باشد.
تفاوت اصلی این دو در ثبات ترکیب در حین تغییر فاز است؛ به‌طوری‌که R410A ترکیب ثابتی دارد ولی R407C در حین تبخیر یا تراکم ممکن است دچار تغییر درصد اجزا شود. همین ویژگی، ضرورت انجام تحلیل‌های دقیق کیفی و کمی را برجسته می‌سازد.
اهمیت تحلیل کیفی و کمی در گازهای سردکننده ترکیبی
تحلیل کیفی و کمی گازهای سردکننده ترکیبی نه‌تنها برای اطمینان از خلوص و صحت ترکیب گازها در هنگام تولید و شارژ، بلکه برای بررسی عملکرد پس از مدتی استفاده نیز انجام می‌شود. عواملی مانند نشتی جزئی، تبخیر جزء سبک‌تر یا آلودگی به روغن کمپرسور می‌تواند ترکیب واقعی مبرد را تغییر دهد.
بنابراین، با انجام آنالیزهای منظم، می‌توان موارد زیر را شناسایی و کنترل کرد:
درصد واقعی هر جزء در ترکیب گاز
وجود ناخالصی‌ها یا آلودگی‌های خارجی مانند رطوبت یا روغن
تشخیص افت کیفیت گاز در حین کارکرد دستگاه
بررسی تطابق گاز موجود با استانداردهای بین‌المللی نظیر ASHRAE 34 و ISO 817
روش‌های تحلیل کیفی گازهای سردکننده
تحلیل کیفی به‌منظور شناسایی ماهیت اجزای تشکیل‌دهنده گاز سردکننده انجام می‌شود. در این مرحله تمرکز بر نوع اجزا و نه مقدار آن‌هاست. مهم‌ترین روش‌های کیفی عبارت‌اند از:
- کروماتوگرافی گازی (GC)
در روش GC، اجزای مختلف مخلوط گازی بر اساس تفاوت در نقطه جوش و قطبیت، درون ستون کروماتوگرافی از هم جدا می‌شوند. آشکارساز (Detector) خروجی هر جزء را ثبت می‌کند و نمودار کروماتوگرام به‌دست می‌آید. این روش دقت بالایی در شناسایی اجزای R410A و R407C دارد و برای تشخیص ناخالصی‌هایی نظیر هوا یا هیدروکربن‌های ناخواسته نیز به‌کار می‌رود.
- طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR)
طیف‌سنجی FTIR یکی از روش‌های غیرمخرب و سریع برای شناسایی ترکیبات شیمیایی است. در این روش، هر جزء گاز، الگوی جذب خاصی در ناحیه مادون قرمز دارد که به‌عنوان «اثر انگشت مولکولی» شناخته می‌شود. با مقایسه طیف نمونه با طیف مرجع، می‌توان اجزای مختلف را شناسایی کرد.
- طیف‌سنجی جرمی (MS)
در روش طیف‌سنجی جرمی، مولکول‌های گاز یونیزه شده و نسبت جرم به بار آن‌ها اندازه‌گیری می‌شود. این تکنیک برای شناسایی دقیق ایزومرها و بررسی ترکیب مولکولی دقیق گاز مبرد کاربرد دارد. ترکیب FTIR با MS در بسیاری از آزمایشگاه‌های گاز برای دستیابی به نتایج بسیار دقیق به کار می‌رود.
روش‌های تحلیل کمی گازهای سردکننده
در تحلیل کمی، هدف تعیین درصد وزنی یا حجمی اجزای تشکیل‌دهنده گاز است. در این مرحله از همان ابزارهای کیفی استفاده می‌شود اما با تنظیمات و کالیبراسیون خاص جهت اندازه‌گیری کمی.
- کروماتوگرافی گازی کمی (Quantitative GC)
در این روش از کروماتوگرافی گازی همراه با استاندارد داخلی (Internal Standard) استفاده می‌شود. با استفاده از منحنی کالیبراسیون هر جزء، مساحت پیک‌ها در کروماتوگرام به درصد حجمی تبدیل می‌شود. به‌عنوان مثال، در تحلیل R407C سه پیک مشخص برای R32، R125 و R134a مشاهده شده و نسبت سطح هر پیک به کل، نشانگر درصد هر گاز است.
این روش در آزمایشگاه‌های معتبر مانند آن‌هایی که دارای گواهی ISO/IEC 17025 هستند برای کنترل کیفی مخلوط‌های گازی به کار می‌رود.
- روش تیتراسیون شیمیایی
در برخی از آزمون‌های مکمل، تیتراسیون برای تعیین مقدار رطوبت یا اسیدهای موجود در گاز به کار می‌رود. وجود این ناخالصی‌ها ممکن است باعث خوردگی تجهیزات سرمایشی و کاهش عمر مفید سیستم شود.
- آنالیز گاز با دستگاه GC-MS
ترکیب GC با طیف‌سنج جرمی (MS) امکان شناسایی هم‌زمان نوع و مقدار اجزا را فراهم می‌کند. این روش مخصوصاً در مواردی که گاز حاوی ترکیبات پیچیده یا ناخالصی‌های غیرمعمول باشد، کارآمدترین گزینه است.
تجهیزات مورد نیاز برای تحلیل
برای انجام تحلیل‌های کیفی و کمی گازهای مبرد ترکیبی، مجموعه‌ای از تجهیزات دقیق و استاندارد مورد نیاز است که شامل موارد زیر می‌باشد:
دستگاه کروماتوگراف گازی (GC) با ستون مویین ویژه مبردها
آشکارساز حرارتی یا یونیزاسیون شعله (TCD/FID)
دستگاه FTIR برای بررسی طیفی و تشخیص سریع اجزا
سیلندرهای استاندارد کالیبراسیون با ترکیب مشخص و گواهی معتبر
سیستم جمع‌آوری نمونه با شیر کنترل فشار و فیلتر حذف رطوبت
نرم‌افزار تحلیل داده برای پردازش کروماتوگرام‌ها و منحنی‌های طیفی
فرآیند نمونه‌برداری از گاز سردکننده
نمونه‌برداری دقیق از سیلندر یا مدار تبرید از مراحل حیاتی در تحلیل گاز است. در این مرحله باید از ابزارهایی استفاده شود که مانع تغییر ترکیب گاز در حین برداشت نمونه شوند.
نکات کلیدی در نمونه‌برداری عبارت‌اند از:
استفاده از شلنگ‌های ضد نفوذ و مقاوم در برابر فشار
اطمینان از دما و فشار یکنواخت بین سیلندر و خط نمونه‌گیری
تخلیه هوای باقیمانده در شیلنگ قبل از برداشت نمونه
برچسب‌گذاری دقیق سیلندر نمونه برای ردیابی منبع
چالش‌های موجود در تحلیل گازهای سردکننده ترکیبی
بررسی گازهای سردکننده ترکیبی مانند R410A و R407C با دشواری‌هایی همراه است، زیرا تفاوت جزئی در دما، فشار یا تبخیر می‌تواند بر نتایج تحلیل تأثیر بگذارد. برخی از چالش‌های رایج عبارت‌اند از:
جدایش فازی در هنگام نمونه‌گیری از گازهای زئوتروپیک مانند R407C
تغییر ترکیب گاز در اثر تبخیر جزئی در محل اتصال نمونه‌گیر
نیاز به کالیبراسیون دقیق دستگاه GC با استانداردهای معتبر
تداخل پیک‌های کروماتوگرافی در اجزای با نقطه جوش نزدیک
برای غلبه بر این چالش‌ها، آزمایشگاه‌های تخصصی معمولاً از سیلندرهای مرجع دارای گواهی تجزیه ترکیب (Certified Reference Gas Mixtures) استفاده می‌کنند که توسط تولیدکنندگانی با استاندارد ISO17025 تولید می‌شوند.
کاربرد نتایج تحلیل در صنعت
نتایج تحلیل کیفی و کمی گازهای سردکننده در حوزه‌های متعددی کاربرد دارد:
کنترل کیفیت تولید گاز مبرد در کارخانه‌های گاز
تطبیق گاز وارداتی با استانداردهای گمرکی و بین‌المللی
پایش عملکرد سیستم‌های سرمایشی در طول زمان
تشخیص آلودگی یا نشتی در مدار تبرید
بازسازی و بازیافت گازهای سردکننده برای استفاده مجدد
در صنایع پیشرفته، آنالیز دقیق گازهای ترکیبی حتی پیش از شارژ در سیستم انجام می‌شود تا از سلامت و خلوص گاز اطمینان کامل حاصل شود.
استانداردها و الزامات بین‌المللی
برای تحلیل دقیق گازهای مبرد ترکیبی، رعایت استانداردهای بین‌المللی الزامی است. برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
ISO 817: طبقه‌بندی و ویژگی‌های ایمنی گازهای مبرد
ASHRAE 34: تعیین شماره و ترکیب مبردها
ISO 6142 و ISO 6143: روش‌های آماده‌سازی و تصدیق مخلوط‌های گازی مرجع
ISO/IEC 17025: الزامات صلاحیت آزمایشگاه‌های آزمون و کالیبراسیون
رعایت این استانداردها، دقت نتایج و قابلیت ردیابی ترکیب گاز را تضمین می‌کند.
بدون دیدگاه