يتضمن مبدأ عمل النظام المبرد عادةً تآزر العديد من المكونات الرئيسية لتحقيق التبريد والحفاظ على بيئة مبردة. فيما يلي الخطوات والمبادئ العامة لعمل نظام التبريد:
تشغيل الضاغط:
الضاغط هو المكون الأساسي لنظام التبريد، على غرار قلب نظام التبريد. يقوم بضغط غاز التبريد منخفض الحرارة والضغط المنخفض إلى غاز تبريد عالي الحرارة والضغط العالي عن طريق استهلاك الكهرباء أو أشكال أخرى من الطاقة.
عملية التكثيف:
يدخل غاز التبريد عند درجة حرارة عالية وضغط مرتفع إلى المكثف، ومن خلال التبادل الحراري مع البيئة الخارجية، يتم إطلاق الحرارة إلى الخارج، ويتم تبريد الغاز وتكثيفه إلى سائل.
توسعة الصمام الخانق:
ويمر المبرد السائل المبرد من خلال صمام التمدد أو جهاز الاختناق، ويتم تخفيض الضغط ودرجة الحرارة لتكوين مبرد منخفض الحرارة ومنخفض الضغط.
الحرارة الداخلية التبخيرية:
يدخل المبرد عند درجة حرارة منخفضة وضغط منخفض إلى المبخر ويمتص حرارة البيئة المحيطة أثناء عملية التبخير، وبالتالي يبرد المبخر والمنطقة المحيطة به.
التداول:
بعد التبخير، يعود غاز التبريد إلى غاز ويتم امتصاصه مرة أخرى بواسطة الضاغط لبدء دورة جديدة من الضغط والتكثيف والاختناق والتبخير.
في أنظمة التبريد، يمكن أيضًا استخدام وسائط تبريد خاصة، مثل النيتروجين السائل أو الهيليوم السائل، والتي لها درجة غليان أقل ويمكنها تبريد النظام بكفاءة أكبر. وبالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز النظام بعناصر تحكم ومستشعرات مختلفة لمراقبة درجة الحرارة والضغط والمعلمات الأخرى والتحكم فيها لضمان عمل النظام بثبات ضمن نطاق درجات الحرارة المنخفضة المطلوبة.
بالنسبة لمفاعل أو معدات مبردة معينة، قد يحتاج نظام التبريد أيضًا إلى مراعاة عوامل أخرى، مثل العزل الحراري للمفاعل، والتحكم في التفريغ، وتدفق المواد ومخرجها، وما إلى ذلك. يجب تصميمها وتحسينها وفقًا لسيناريو التطبيق المحدد وخصائص المعدات.
بشكل عام، تحقق الأنظمة المبردة إعادة تدوير المبردات ونقل الحرارة الفعال من خلال سلسلة من العمليات الفيزيائية والكيميائية، وذلك للحفاظ على بيئة درجة الحرارة المنخفضة والتحكم فيها لتلبية مختلف التجارب العلمية أو الإنتاج الصناعي أو احتياجات التخزين.
