آنالیز و تشخیص گاز مبرد R134A

تشخصیص و آنالیز گاز مبرد R134A

R134a با نام شیمیایی تترا فلوئورو اتان (CH2FCF3CH2​FCF3​)، یک هیدروفلوئوروکربن (HFC) است که به عنوان جایگزین اصلی گاز R12 (دی‌کلرو دی‌فلورو متان) در سیستم‌های برودتی پس از تصویب پروتکل مونترال معرفی شد.

    ویژگی‌های فیزیکی و ترمودینامیکی:

Ozone Depletion Potential (ODP): برابر با صفر است، به این معنی که لایه اوزون را تخریب نمی‌کند.

Global Warming Potential (GWP): نسبتاً بالا (حدود ۱۴۳۰) است، که باعث شده استفاده از آن در سال‌های اخیر تحت محدودیت‌های بیشتری قرار گیرد و جایگزین‌هایی مانند HFO‌ها (مانند R1234yf) برای کاربردهای خودرویی معرفی شوند.

نقطه جوش: در فشار اتمسفر حدود ۲۶.۳- درجه سانتی‌گراد است، که آن را برای کاربرد در سیستم‌های تهویه مطبوع خودرو و یخچال‌های خانگی مناسب می‌سازد.

فشار کاری: فشار آن در دمای محیط کارکرد، مشابه R12 است، که امکان سازگاری با بسیاری از اجزای سیستم‌های قدیمی‌تر (با تعویض اورینگ‌ها و روغن) را فراهم کرد.

سازگاری با روغن:

R134a نیازمند استفاده از روغن‌های کمپرسور سنتتیک از خانواده پلی ال استر (POE) است، زیرا روغن‌های معدنی (Mineral Oil) که با R12 استفاده می‌شدند، در R134a حل نمی‌شوند و این عدم انحلال باعث اختلال در روانکاری کمپرسور می‌گردد.

گاز مبرد چیست؟

آنالیز گاز مبرد R134a (تأیید خلوص)

آنالیز R134a بر دو محور اصلی استوار است: تأیید هویت گاز و سنجش میزان آلودگی‌های احتمالی.

تأیید هویت (Identification):

هدف این بخش اطمینان از این است که محتویات سیلندر یا خط لوله واقعاً R134a باشد و نه یک گاز دیگر که از روی شباهت اشتباهاً شارژ شده باشد. این کار معمولاً با دستگاه‌های آنالیزور برودتی که از سنسورهای الکترونیکی بهره می‌برند، انجام می‌شود تا خواص جذبی یا تراکم مولکولی گاز را اندازه‌گیری کنند و آن را با دیتابیس مرجع مقایسه نمایند.

سنجش آلاینده‌ها (Contamination Check):

این بخش برای سلامت و طول عمر سیستم حیاتی است و مهم‌ترین آلاینده‌هایی که باید اندازه‌گیری شوند عبارتند از:

رطوبت (Moisture): همان‌طور که قبلاً ذکر شد، وجود آب منجر به تشکیل اسید هیدروفلوئوریک (HF) می‌شود. آنالیز باید نقطه‌ی شبنم (Dew Point) را با دقت بالا تعیین کند.

روغن‌های غیرسازگار: وجود روغن‌های معدنی یا سایر روغن‌های مبرد در سیستم R134a می‌تواند راندمان را کاهش دهد.

گازهای غیرقابل تقطیر (Non-condensables): هوا (نیتروژن و اکسیژن) که وارد سیستم شده باشد، فشار سیستم را بدون افزایش توانایی سرمایش بالا می‌برد و باعث افزایش دمای تخلیه کمپرسور می‌شود. آنالیز باید درصد این گازها را مشخص کند.

برای انجام این آنالیز در عمل، نیاز به تجهیزات تخصصی مانند آنالیزور برودتی (Refrigerant Analyzer) است که با تزریق نمونه گاز، خلوص و آلاینده‌ها را به صورت درصد یا ppm گزارش می‌دهد.

آنالیز کیفیت و خلوص گاز

هنگامی که گاز از سیستم خارج می‌شود (Recovery) یا قبل از شارژ مجدد، باید آنالیز شود تا از کیفیت آن مطمئن شویم و از مخلوط شدن آن با گازهای دیگر جلوگیری کنیم.

۱. آنالیزورهای برودتی قابل حمل (Portable Refrigerant Analyzers)

این دستگاه‌ها اغلب ترکیبی از تکنولوژی‌های مختلف برای سنجش همزمان چندین پارامتر را به کار می‌برند:

کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography – GC): این روش استاندارد طلایی برای تعیین دقیق ترکیب شیمیایی است. گاز نمونه وارد یک ستون جداسازی می‌شود و بر اساس زمان ماندن (Retention Time) هر مولکول، می‌توان R134a خالص را از مبردهای دیگر (مانند R22، R404a یا حتی R600a/بوتان) که به طور تصادفی وارد شده‌اند، تفکیک و درصد هر یک را محاسبه کرد.

طیف‌سنجی مادون قرمز غیرپراکنده (NDIR): این تکنولوژی به طور خاص برای اندازه‌گیری غلظت مولکول‌های خاص، به ویژه آب (رطوبت)، کارآمد است. سنسور، نوری را از یک منبع نوری به سمت گاز نمونه عبور می‌دهد و بر اساس میزان جذب نور در طول موج‌های خاصی، غلظت آلاینده را اندازه‌گیری می‌کند.

۲. اهمیت آنالیز در فرآیند کاری

هدف اصلی آنالیز این است که اگر مخلوطی از گازها وجود دارد، تکنسین بتواند تصمیم بگیرد:

تصفیه (Recycle): اگر گاز فقط کمی آلوده باشد، می‌توان آن را با دستگاه تصفیه کرد و دوباره استفاده نمود.

بازیابی و دفع (Recovery & Disposal): اگر گاز به شدت آلوده باشد یا حاوی مبردهایی باشد که به سیستم آسیب می‌رسانند، باید بازیابی و به طور ایمن دفع شود و سیستم کاملاً تخلیه و شارژ مجدد با گاز خالص صورت گیرد.

به طور خلاصه، تشخیص نشت با ابزارهای سریع (الکترونیکی) و محلی‌ساز (UV) انجام می‌شود، در حالی که آنالیز خلوص با دستگاه‌های پیچیده‌تر (GC/NDIR) برای اطمینان از کیفیت شیمیایی گاز انجام می‌پذیرد.

نحوه کار آنالیزور برودتی مبتنی بر کروماتوگرافی گازی (GC)

آنالیزورهای GC پیشرفته‌ترین ابزار برای تعیین خلوص و شناسایی دقیق آلاینده‌ها هستند.

الف. اصول کلی کروماتوگرافی گازی (GC)

GC فرآیندی است که برای جداسازی اجزای یک مخلوط گازی یا مایع به کار می‌رود.

تزریق نمونه (Injection): مقدار کمی از گاز نمونه R134a (که در دمای اتاق مایع است، بنابراین باید تبخیر شود) به محفظه تزریق گرم شده دستگاه وارد می‌شود.

حامل گاز (Carrier Gas): یک گاز حامل خالص (معمولاً هلیوم یا نیتروژن) به طور مداوم نمونه را به داخل ستون کروماتوگرافی هل می‌دهد.

ستون جداسازی (Separation Column): این ستون یک لوله بسیار بلند و نازک است که دیواره داخلی آن با یک لایه ساکن (Stationary Phase) پوشیده شده است.

جداسازی بر اساس واکنش: وقتی مخلوط نمونه وارد ستون می‌شود، اجزای مختلف مخلوط به دلیل تفاوت در واکنش شیمیایی یا فیزیکی خود با پوشش داخلی ستون، با سرعت‌های متفاوتی حرکت می‌کنند.

اجزایی که واکنش کمتری با پوشش ساکن دارند، سریع‌تر از ستون خارج می‌شوند.

اجزایی که واکنش بیشتری دارند (مثلاً به ستون می‌چسبند)، کندتر حرکت می‌کنند.

آشکارسازی (Detection): در انتهای ستون، یک آشکارساز (معمولاً FID یا TCD) وجود دارد که عبور هر جزء خالص شده را تشخیص می‌دهد.

تفسیر نتایج: آشکارساز یک سیگنال تولید می‌کند و زمان رسیدن هر جزء به آشکارساز (زمان ماند) برای شناسایی آن (مثلاً R134a در مقابل R22) و اندازه پیک برای تعیین غلظت آن (درصد خلوص) استفاده می‌شود.

این روش تضمین می‌کند که شما نه تنها می‌دانید گاز R134a است، بلکه می‌دانید به طور مثال، ۹۹.۸٪ آن R134a بوده و ۰.۲٪ باقیمانده مربوط به روغن یا رطوبت است.

آنالیز گاز سرد کننده با GC