קירור ומיזוג אוויר : הנושא

Transcription

קירור ומיזוג אוויר : הנושא
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית‪1985-2009 ,‬‬
‫הנושא‪ :‬קירור ומיזוג אוויר‬
‫שרטט תרשים של שסתום התפשטות תרמוסטטי כולל אופן הצמדתו של רגש הטמפרטורה‬
‫לצנרת הגז‪ .‬הסבר את החשיבות שיש לאופן הצמדת הרגש לצנרת‪] .‬קיץ ‪[2009‬‬
‫ראו גם תשובה לשאלה מקיץ ‪.1988‬‬
‫בלונית מלאה בגז קירור‬
‫צינורית קפילרית‬
‫דיאפרגמה‬
‫שסתום והצערה‬
‫יציאת חומר‬
‫קירור למאדה‬
‫כניסת חומר קירור‬
‫במצב צבירה נוזלי‬
‫בורג כיוון‬
‫שרטוט סכמתי של שסתום התפשטות תרמוסטטי‬
‫בלונית‬
‫צינורית‬
‫קפילרית‬
‫מאדה‬
‫שסתום התפשטות‬
‫תרמוסטטי‬
‫המיקום הנכון של בלונית שסתום ההתפשטות התרמוסטטי‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫שסתום ההתפשטות התרמוסטטי ממוקם בין השסתום הסולנואידי לבין המאדה‪ .‬השסתום מצויד‬
‫בבלונית )רגש טמפרטורה(‪ ,‬המלאה באותו חומר קירור הנמצא במערכת ומוצמדת לקטע האופקי‬
‫האחרון של צינור יניקת המדחס‪ ,‬קרוב ככל האפשר ליציאה מן המאדה ורצוי בתוך חדר הקירור עצמו‪.‬‬
‫מלוא אורכה של הבלונית צריך לגעת בצינור‪ ,‬כדי להבטיח מדידה נכונה של טמפרטורת הגז בתוך‬
‫הצינור‪ .‬אם הבלונית אינה צמודה היטב או אם ניתקה לגמרי מצינור היציאה מן המאדה‪ ,‬תעלה‬
‫טמפרטורת המצרכים בחדר הקירור‪ .‬כמו כן מקובל לכסות את השפופרת בבידוד מתאים‪ ,‬כדי שלא‬
‫שלא תושפע מטמפרטורת הסביבה‪ .‬הסיבה היא‪ ,‬הבלונית לא צריכה להיות מושפעת מטמפרטורת‬
‫האוויר בחדר הקירור‬
‫לפניך מערכת קירור טיפוסית למקררים באוניות‪ .‬בשרטוט ‪ 3‬חדרים בלבד‪ ,‬ייתכנו גם חדרים‬
‫נוספים‪ ,‬עיקרון הפעולה זהה לחלוטין‪) .‬א( תאר את פעולת המערכת בקצרה ותפקידי הרכיבים‬
‫הצמודים למדחס‪) .‬ב( ביציאות מחדרי הירקות וחדר ההכנה מותקן שסתום נוסף – מה תפקידו?‬
‫)ג( עקב תקלה‪ ,‬המדחס מפסיק פעולתו בפקודה ממפסק הלחץ הגבוה‪ .‬מהם הגורמים‬
‫האפשריים לתופעה שכזו? ]קיץ ‪[2006‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫באיור לשאלה מוצגת מערכת קירור במכולת קירור‪) .‬א( הסבר את העיקרון הפיסיקלי שעל פיו‬
‫פועלות מערכות קירור מסוג זה‪) .‬ב( מהו תפקידו של חלק מס' ‪ ,1‬המכונה ‪expansion valve‬‬
‫‪) ?bulb‬ג( מהו תפקידו במערכת של חלק מס' ‪ ,2‬המכונה ‪] ?solenoid valve‬קיץ ‪[2005‬‬
‫א‪.‬‬
‫מערכת הקירור פועלת על פי שלושה עקרונות פיסיקליים‪ (1) :‬חום זורם מגוף )או חומר( בעל‬
‫טמפרטורה גבוהה אל גוף )או חומר( בעל טמפרטורה נמוכה; )‪ (2‬טמפרטורת האידוי של נוזל‬
‫והחום הכמוס של האידוי משתנים בהתאם ללחץ בו הוא נתון‪ .‬ככל שהלחץ בו נתון הנוזל גדול‬
‫יותר‪ ,‬טמפרטורת האידוי תהיה גבוהה יותר והחום הכמוס הדרוש לשינוי מצב הצבירה יהיה‬
‫קטן יותר; )‪ (3‬כל גז אפשר לעבות מחדש אם דוחסים ומקררים אותו לפי הצורך‪ .‬טמפרטורת‬
‫העיבוי היא גם טמפרטורת האידוי לגבי אותו לחץ‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫חלק מס' ‪ 1‬הוא בלונית החישה של שסתום ההתפשטות‪ .‬הבלונית מוצמדת לסליל הקירור‬
‫האופקי האחרון ביציאה מן המאדה‪ .‬תפקידה למסור לשסתום ההתפשטות את נתון‬
‫הטמפרטורה הממשית של גז הקירור במאדה‪ ,‬ועל ידי כך לשלוט על מידת הפתיחה של‬
‫השסתום‪ .‬עלייה או ירידה בטמפרטורת הגז בסלילי המאדה גורמת לגז הקירור בתוך הבלונית‬
‫להתפשט או להתכווץ‪ .‬שינויי הלחץ הנוצרים עקב כך בבלונית מועברים דרך צינורית קפילרית‬
‫אל דיאפרגמה )או תופית( בחלק העליון של שסתום ההתפשטות‪ .‬כשהלחץ בבלונית מתגבר‬
‫על מתיחות הקפיץ בשסתום ההתפשטות )טמפרטורה גבוהה( – השסתום נפתח יותר‪,‬‬
‫וכשהלחץ יורד )טמפרטורה נמוכה( – השסתום נסגר יותר‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫חלק מס' ‪ 2‬הוא שסתום סולנואידי‪ .‬זהו שסתום שסתום סגירה חשמלי דו‪-‬מצבי‪ ,‬שתפקידו‬
‫לפתוח או לסגור את מעבר גז הקירור )במצב נוזלי( אל שסתום ההתפשטות‪ .‬הוא נשלט‬
‫בצורה חשמלית על ידי תרמוסטט‪ ,‬המודד את הטמפרטורה בתא הקירור‪ .‬כאשר הטמפרטורה‬
‫בתא יורדת מהערך הרצוי שכוון מראש‪ ,‬פוקד התרמוסטט על השסתום להיפתח‪ ,‬וכאשר‬
‫הטמפרטורה בתא מגיעה לערך הרצוי‪ ,‬מנתק התרמוסטט את הזרם החשמלי לשסתום והוא‬
‫נסגר‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫)א( על פי אלו תופעות תזהה כל אחת מן התקלות שלהלן במערכת קירור‪) :‬א( אוויר מעורבב‬
‫בקרר )גז הקירור(; )ב( שסתום התפשטות סתום; )ג( שסתום התפשטות פתוח מעבר לנדרש‪.‬‬
‫)ד( אלו רכיבי הגנה קיימים במערכות קירור? ציין שלושה מהם‪] .‬קיץ ‪[2004‬‬
‫א‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪ ,1990‬סעיף ב'‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪ ,1990‬סעיף ג'‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪ ,1990‬סעיף ה'‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫שלושה אביזרי הגנה במערכות קירור הם‪ :‬מפסק לחץ גבוה‪ ,‬מפסק לחץ נמוך ומפסק לחץ מי‪-‬‬
‫קירור‪.‬‬
‫ציין את מיקומם של הרכיבים הבאים במערכת קירור באונייה והסבר את תפקידם‪) :‬א( שסתום‬
‫לחץ קבוע‪) .‬ב( בלונית גז של שסתום הצערה‪) .‬ג( שסתום‪-‬סולנואיד )שסתום מגנטי(‪] .‬קיץ ‪[2001‬‬
‫א‪.‬‬
‫שסתום לחץ קבוע )‪ (constant pressure valve‬מאפשר השגת טמפרטורות שונות בשני‬
‫חדרי קירור נפרדים‪ ,‬המקבלים אספקת גז קירור ממדחס אחד‪ .‬השסתום מורכב ביציאת גז‬
‫הקירור מן המאדה של חדר הקירור בעל הטמפרטורה הגבוהה יותר‪ .‬טמפרטורת האידוי‬
‫במאדה‪ ,‬וכתוצאה מכך גם טמפרטורת חדר הקירור עצמו‪ ,‬תלויה בלחץ האידוי‪ .‬בחדר הקירור‬
‫בעל הטמפרטורה הגבוהה לחץ האידוי גבוה יותר ולהפך‪ .‬באמצעות השסתום קובעים את לחץ‬
‫האידוי במאדה אליו הוא שייך‪ .‬אם לא היו מרכיבים שסתום לחץ קבוע‪ ,‬לחץ האידוי במאדה‬
‫של חדר הקירור "החם" היה נופל ומשתווה לזה של חדר הקירור "הקר"‪ .‬כתוצאה מכך גם‬
‫הטמפרטורה בו היתה נופלת ומשתווה לזו של חדר הקירור "הקר"‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫בלונית הגז של שסתום ההתפשטות מוצמדת לסליל הקירור האופקי האחרון ביציאה מן‬
‫המאדה‪ .‬תפקידה למסור לשסתום ההתפשטות את נתון הטמפרטורה הממשית של גז הקירור‬
‫במאדה‪ ,‬ועל ידי כך לשלוט על מידת הפתיחה של השסתום‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫השסתום הסולנואידי הוא שסתום סגירה חשמלי דו‪-‬מצבי‪ ,‬המנתק או מאפשר זרימת חומר‬
‫קירור אל שסתום ההתפשטות‪ .‬הוא מורכב לפני שסתום ההתפשטות ונשלט בצורה חשמלית‬
‫על ידי תרמוסטט‪ ,‬המודד ברציפות את הטמפרטורה בתא הקירור‪.‬‬
‫מדחס‬
‫מעבה‬
‫מאדה‬
‫כונס נוזלים‬
‫שסתום‬
‫סולנואידי‬
‫שסתום‬
‫התפשטות‬
‫עינית‬
‫מייבש‬
‫מיקום שסתום ההתפשטות‪ ,‬השסתום הסולנואידי והמעבה במערכת קירור‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫בסעיפים א'‪-‬ד' שלהלן מתוארות פעולות אוטומטיות‪ ,‬אשר מתבצעות במערכת קירור המקררת‬
‫מספר חדרים באנייה‪ .‬ציין את שמות המכשירים ששולטים בכל אחת מן הפעולות האלה‪ .‬תאר‬
‫את אופן הפעולה של כל מכשיר ואת מיקומו במערכת‪) :‬א( הפסקת הקירור בחדר מסוים‪ ,‬כאשר‬
‫הטמפרטורה בו מגיעה לערך הרצוי‪) .‬ב( הפסקת הקירור בכל החדרים‪ ,‬כאשר הטמפרטורות‬
‫בהם מגיעות לערכים הרצויים‪) .‬ג( הגברת הקירור בחדר מסוים לאחר שאובחנה בו עליית‬
‫טמפרטורה מעל הערך הרצוי‪) .‬ד( הפסקת הפעולה של המערכת‪ ,‬כאשר המעבה אינו מקורר‬
‫מספיק עקב כשל במשאבת הקירור‪] .‬קיץ ‪[2000‬‬
‫א‪.‬‬
‫הפסקת הקירור בחדר מסוים‪ ,‬כאשר הטמפרטורה בו מגיעה לערך הרצוי‪ ,‬נעשית באמצעות‬
‫השסתום הסולנואידי‪ .‬זהו שסתום סגירה חשמלי דו‪-‬מצבי‪ ,‬המנתק או מזרים את חומר הקירור‬
‫אל שסתום ההתפשטות‪ .‬הוא מורכב לפני שסתום ההתפשטות ונשלט בצורה חשמלית על ידי‬
‫תרמוסטט‪ ,‬אשר מודד ברציפות את הטמפרטורה בתא הקירור‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫הפסקת הקירור בכל החדרים‪ ,‬כאשר הטמפרטורה בהם מגיעה לערכים הרצויים‪ ,‬נעשית על‬
‫ידי מפסק הלחץ הנמוך‪ .‬קודם ייסגרו השסתומים הסולנואידים של חדרי הקירור השונים‪ ,‬כל‬
‫אחד בהתאם לטמפרטורה הרצויה של אותו חדר‪ .‬לאחר שייסגרו שלושת השסתומים‪ ,‬ימשיך‬
‫המדחס לשאוב את גז הקירור מהמאדים; הלחץ בקווי השאיבה ייפול‪ ,‬משום שאספקת הגז אל‬
‫שסתומי ההתפשטות נותקה‪ ,‬ומפסק הלחץ הנמוך ידמים את מנוע המדחס‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫הגברת אוטומטית של הקירור בחדר מסוים‪ ,‬לאחר שאובחנה בו עליית טמפרטורה מעל הערך‬
‫הרצוי‪ ,‬נעשית על ידי שסתום ההתפשטות באמצעות בלונית החישה שלו‪ .‬הבלונית צמודה‬
‫לצינור יציאת הגז מן המאדה‪ .‬עלייה בטמפרטורת הגז בסלילי המאדה תגרום להתפשטות גז‬
‫הקירור בתוך הבלונית ולעליית לחצו‪ .‬שינוי לחץ זה מועבר דרך צינורית קפילרית אל‬
‫דיאפרגמה או תופית בשסתום ההתפשטות‪ ,‬וגורם לפתיחה נוספת של השסתום והזרמת‬
‫תוספת גז קירור אל המאדה‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫תקלה במשאבת מי הקירור תגרום לעליית טמפרטורת העיבוי של גז הקירור במעבה ולחצו‪.‬‬
‫בשלב מסוים ייכנס מפסק הלחץ הגבוה לפעולה ויפסיק את פעולת מנוע המדחס‪.‬‬
‫הסעיפים הבאים מתייחסים למערכת הקירור של מצרכי מזון‪) .‬א( על פי איזה עיקרון פיסיקלי‬
‫מקרר גז המקרר? )ב( במה תלויה מידת הפתיחה של שסתום ההתפשטות? )ג( איך תשפיע על‬
‫פעולת המדחס הכנסת מצרכים בטמפרטורת הסביבה לחדר הקירור? )ד( באונייה שבה שלושה‬
‫חדרי קירור‪ ,‬חדר הקירור של הירקות מגיע לטמפרטורה הרצויה ראשון מבין השלושה‪ ,‬אחריו‬
‫מגיע לטמפרטורה הרצויה חדר הקירור של מוצרי החלב ואחריו חדר הקירור של מוצרי הבשר‪.‬‬
‫כיצד תגיב מערכת הקירור בהגיע כל חדר לטמפרטורה הרצויה? )ה( כיצד תגיב המערכת על‬
‫סתימת מסנן היניקה של משאבת הקירור? ]קיץ ‪[1999‬‬
‫א‪.‬‬
‫על ידי הפלת הלחץ של חומר הקירור‪ ,‬כשהוא במצב נוזלי‪ ,‬גורמים לו לרתוח בטמפרטורה‬
‫נמוכה יותר‪ .‬חומר הקירור מקבל את החום הכמוס‪ ,‬הדרוש לשינוי מצב הצבירה מנוזל לגז‪ ,‬מן‬
‫הסביבה‪ ,‬כלומר מחדר הקירור‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫מידת הפתיחה של שסתום ההתפשטות תלויה בטמפרטורת גז הקירור ביציאה מהמאדה‪.‬‬
‫כאשר הטמפרטורה בחדר הקירור עולה‪ ,‬נדרשת כמות גדולה יותר של גז קירור ולכן השסתום‬
‫נפתח‪ .‬כאשר הטמפרטורה יורדת ומתקרבת לערך הרצוי‪ ,‬שסתום ההתפשטות הולך ונסגר‪.‬‬
‫ג‬
‫כאשר מכניסים מצרכים בטמפרטורת הסביבה לחדר הקירור‪ ,‬הטמפרטורה השוררת בו עולה‬
‫בשל זרימת חום מהמצרכים "החמים" אל הסביבה‪ .‬עליית הטמפרטורה תגרום להתפשטות‬
‫נוספת של הגז בבלונית החישה של שסתום ההתפשטות; השסתום ייפתח עוד ויזרים כמות גז‬
‫גדולה יותר אל המאדה‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫כל אחד מהשסתומים הסולנואידים של חדרי הקירור השונים ייסגר לכשתגיע הטמפרטורה‬
‫בחדר הקירור אליו הוא שייך לערך הרצוי‪) .‬השסתומים הסולנואידים מופעלים על ידי‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫תרמוסטטים נפרדים‪ ,‬המודדים ברציפות את הטמפרטורות בחדרי הקירור‪ (.‬לאחר שייסגרו‬
‫שלושת השסתומים‪ ,‬ימשיך המדחס לשאוב את גז הקירור מהמאדים; הלחץ בקווי השאיבה‬
‫ייפול‪ ,‬משום שאספקת הגז אל שסתומי ההתפשטות נותקה‪ ,‬עד שמפסק הלחץ הנמוך ידמים‬
‫את מנוע המדחס‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫מסנן סתום בקו יניקת מי הקירור יקטין את כמות מי הקירור שתזרום דרך המעבה‪ .‬כתוצאה‬
‫מכך תעלה טמפרטורת העיבוי של גז הקירור במעבה ולחצו יעלה‪ .‬בשלב מסוים ייכנס מפסק‬
‫הלחץ הגבוה לפעולה ויפסיק את פעולת מנוע המדחס‪.‬‬
‫הסבר בעזרת מתווה שיטה להפשרת קרח מסלילי המאדה בחדר קירור‪] .‬קיץ ‪[1996‬‬
‫אחת השיטות להפשרת קרח מסלילי המאדה )‪ (defrosting‬היא על ידי עקיפת המעבה והזרמת גז‬
‫הקירור החם ישירות מן המדחס אל המאדה‪ .‬כדי לבצע הפשרה‪ ,‬סוגר מנגנון בקרה )טיימר( את‬
‫השסתום הסולנואידי מס' ‪) 1‬דרכו זורם חומר הקירור הנוזלי אל שסתום ההתפשטות התרמוסטטי(‬
‫ופותח שסתום סולנואידי מס' ‪ .2‬כתוצאה מכך זורם גז הקירור החם ישירות אל המאדה ואחר כך‬
‫חוזר אל קו היניקה של המדחס‪ .‬גז הקירור החם ממיס את הקרח מצינורות המאדה‪ .‬מאחר שגז‬
‫הקירור מוסר את חומו לסלילי המאדה בזמן ההפשרה‪ ,‬הטמפרטורה שלו יורדת והוא עלול להפוך‬
‫בחלקו לנוזל‪ .‬כדי למנוע הגעת גז נוזלי אל המדחס מותקן שסתום ויסות )‪,(by-pass regulator‬‬
‫המזרים גז חם ישירות לקו היניקה של המדחס‪ .‬הגז החם מתערבב עם הגז הקר היוצא מסלילי‬
‫המאדה ומעלה את הטמפרטורה שלו‪.‬‬
‫מעבה‬
‫מדחס‬
‫שסתום סולנואידי ‪1‬‬
‫כונס נוזלים‬
‫שס' התפשטות‬
‫מאדה‬
‫גז חם אל קו היניקה של‬
‫המדחס‬
‫שסתום‬
‫סולנואידי ‪2‬‬
‫גז חם ישירות למאדה‬
‫שסתום ויסות‬
‫קו עוקף‬
‫שרטוט סכמתי של מערכת קירור עם הפשרה על ידי גז קירור חם‬
‫בשרטוט שלפניך מוצגים שני סוגי מדחסים‪ .‬במדחס אחד ‪ -‬היניקה מהצד והסניקה למעלה‪,‬‬
‫ובמדחס השני ‪ -‬היניקה מלמעלה והסניקה מהצד‪ .‬אחד המדחסים הוא מדחס לאוויר והשני ‪-‬‬
‫מדחס לפריאון‪ .‬קבע איזה מהמדחסים הוא מדחס לאוויר ואיזה מהמדחסים הוא המדחס‬
‫לפריאון‪ .‬הראה בשרטוט את המבנה הפנימי של כל אחד מהם‪] .‬קיץ ‪[1995‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 6‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫תאר את תגובותיה האוטומטיות של מערכת קירור של מצרכי מזון על התופעות האלה‪) :‬א( מסנן‬
‫משאבת מי הקירור סתום; )ב( אויר בגז הקירור; )ג( מים בגז הקירור; )ד( צינורות חדר הקירור‬
‫מכוסים בשכבת קרח עבה; )ה( מגע הבלונית של שסתום ההתפשטות התרמוסטטי ניתק‬
‫מהצינורות‪[1990] .‬‬
‫א‪.‬‬
‫מחסור במי קירור גורם לעליית טמפרטורת העיבוי של גז הקירור במעבה וכתוצאה מכך‬
‫לעליית לחצו‪ .‬בשלב מסוים ייכנס מפסק הלחץ הגבוה לפעולה ויפסיק את פעולת המדחס‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫אוויר יכול לחדור למערכת ולהתערבב עם גז הקירור אם מפרקים או מחליפים את אחד‬
‫מחלקיה ולא מבצעים ניקוז אוויר )‪ (purging‬לפני הפעלתה מחדש‪ .‬מאחר שאוויר הוא גז‬
‫שאינו מתעבה והוא קל מגז הקירור‪ ,‬הוא מצטבר בחלקו העליון של המעבה ומגדיל את לחץ‬
‫העיבוי‪ .‬הסיבה היא‪ ,‬כי במעבה מצויה כעת תערובת של גזים )פריאון ‪ +‬אוויר(‪ ,‬שלחצה הוא‬
‫סכום הלחצים החלקיים של האוויר ושל הפריאון‪ .‬הלחץ יגדל באופן יחסי לחלקו של האוויר‬
‫בתערובת הגזים‪ ,‬עד למצב בו מפסק הלחץ הגבוה ידמים את המדחס‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫מים נכנסים לגז הקירור כתוצאה מחדירת אוויר לח לתוכו‪ .‬המים שבאוויר קופאים בנחיר‬
‫ההצערה בשסתום ההתפשטות וסותמים אותו‪ .‬כתוצאה מחסימת המעבר הולך ויורד הלחץ‬
‫בקו היניקה של המדחס‪ ,‬עד למצב בו מפסק הלחץ הנמוך מדמים אותו‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫קרח המכסה את צינורות המאדה פועל כמבודד‪ ,‬ומונע מחומר הקירור לקלוט חום מן הסביבה‪.‬‬
‫כתוצאה מכך טמפרטורת גז הקירור היוצאת מן המאדה תישאר נמוכה‪ ,‬ובעקבותיה שסתום‬
‫ההתפשטות ייסגר בהדרגה עד שמפסק הלחץ הנמוך ידמים את המדחס‪ .‬הטמפרטורה בחדר‬
‫הקירור תעלה‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫בלונית שסתום ההתפשטות צריכה להיות במגע ישיר עם הצינור האופקי ביציאה מן המאדה‪,‬‬
‫רצוי בתוך חדר הקירור‪ .‬מלוא אורכה של הבלונית צריך להיות צמוד לצד העליון של הצינור‪,‬‬
‫שכן אם תוצמד לצדו התחתון תתקבל קריאה שגויה בשל הימצאות משקעי שמן בצנרת‪.‬‬
‫הינתקות הבלונית תגרום לכך ששסתום ההתפשטות יקבל את נתון הטמפרטורה בחדר‬
‫הקירור במקום של גז הקירור‪ .‬מאחר שהטמפרטורה בחדר הקירור גבוהה משל גז הקירור‬
‫בתוך צינורות המאדה‪ ,‬שסתום ההתפשטות ייפתח במלואו והמדחס יעבוד ללא הפסקה‪.‬‬
‫מבט חיצוני על שני מדחסים מראה‪ ,‬שבאחד מהם היניקה מהצד והסניקה מלמעלה‪ ,‬ובשני ‪-‬‬
‫היניקה מלמעלה והסניקה מהצד‪ .‬הסבר את מהות המדחסים ושרטט חתך‪ ,‬המתאר את מבנם‬
‫ופעולתם‪] .‬קיץ ‪[1989‬‬
‫במדחס אוויר דו‪-‬דרגתי בעל בוכנה דיפרנציאלית האוויר נשאב מלמעלה‪ ,‬אל חלל הצילינדר של‬
‫דרגה ראשונה‪ ,‬ונסנק מהצד‪ ,‬מחלל הצילינדר של הדרגה השניה‪ .‬צורת המבנה של בוכנה בעלת שני‬
‫קטרים שונים מאפשרת דחיסה דו‪-‬דרגתית בצילינדר אחד‪ ,‬כשהמשמעות היא חיסכון במקום ואיזון‬
‫כוחות‪ .‬כאשר הבוכנה יורדת‪ ,‬אוויר נשאב אל חלל הצילינדר של דרגה ראשונה דרך מסנן אוויר‪ .‬בו‪-‬‬
‫זמנית מתבצעת סניקה מחלל הצילינדר של דרגה שניה אל המכלים‪ .‬כאשר הבוכנה עולה‪ ,‬נסנק‬
‫האוויר מהדרגה הראשונה דרך מצנן ביניים )‪ (intercooler‬אל חלל הצילינדר של דרגה שניה‪ .‬לחץ‬
‫הסניקה של דרגה ראשונה הוא ‪ 5-6 bar‬ושל הדרגה השניה ‪ .25-30 bar‬קיימים מדחסים מסוג זה‬
‫בעלי שתיים ושלוש בוכנות דיפרנציאליות המחוברות לגל ארכובה אחד‪ .‬שסתומי היניקה והסניקה‬
‫נפתחים ונסגרים כתוצאה מהפרש הלחצים הפועלים משני צדדיהם‪.‬‬
‫במדחס קירור נשאב גז הקירור מן המאדה ישירות אל בית גל הארכובה ונסנק מחלל הצילינדר‬
‫בחלקו העליון אל המעבה‪ .‬הבוכנה שואבת את גז הקירור מבית גל הארכובה דרך שסתומי יניקה‪.‬‬
‫הסיבה לצורת מבנה זו היא חוסר האפשרות למנוע דליפת גז מחלל הצילינדר דרך טבעות הבוכנה אל‬
‫בית גל הארכובה‪ .‬בית גל הארכובה במנועי שריפה בוכנאיים מצוייד בנשם‪ ,‬דרכו נפלטים גזי שריפה‬
‫שדלפו מן הצילינדרים ואוויר אל האטמוספרה כשהבוכנה יורדת ואוויר אטמוספרי נשאב כשהבוכנה‬
‫עולה‪ .‬בית גל הארכובה במדחסי קירור‪ ,‬לעומת זאת‪ ,‬חייב להיות אטום לחלוטין‪ ,‬כדי למנוע דליפת גז‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 7‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫קירור מן המערכת‪ .‬מאחר שגז הקירור מתערבב עם שמן הסיכה‪ ,‬מותקן בסניקת המדחס מפריד‬
‫שמן‪ ,‬המחזיר את השמן שנסחף עם הגז חזרה אל אגן המדחס‪.‬‬
‫שסתומי היניקה והסניקה הם שסתומי עלים או דיסקה‪ ,‬הנפתחים ונסגרים כתוצאה מהפרש הלחצים‬
‫השוררים משני צדדיהם‪ .‬פלטת שסתומי הסניקה משמשת כשסתום ביטחון; כאשר נבנה בחלל‬
‫הצילינדר לחץ יתר‪ ,‬מתרוממת הפלטה כנגד לחץ קפיץ‪ ,‬ומגדילה בשיעור ניכר את גודל פתח הסניקה‪.‬‬
‫מצב של לחץ יתר עלול לקרות אם חומר הקירור לא התאדה במאדה‪ ,‬והוא חוזר במצב נוזלי אל‬
‫המדחס‪.‬‬
‫יניקה דרגה ‪1‬‬
‫חלל הצילינדר‬
‫של דרגה ‪2‬‬
‫מצנן ביניים‬
‫סניקה דרגה ‪2‬‬
‫יניקה דרגה ‪2‬‬
‫שרטוט סכמתי של מדחס אוויר טנדם דו‪-‬דרגתי‬
‫סניקה‬
‫שסתומי סניקה‬
‫שסתומי יניקה‬
‫יניקה‬
‫שרטוט סכמתי של מדחס קירור‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 8‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫הסבר בעזרת שרטוטי חתך את מטרתם‪ ,‬פעולתם ומבנם וכן הראה את מיקומם במערכת הקירור‬
‫של הפריטים האלה‪ :‬שסתום התפשטות‪ ,‬שסתום סולנואידי‪ ,‬מעבה‪] .‬קיץ ‪[1988‬‬
‫שסתום התפשטות תרמוסטטי ממוקם בין השסתום הסולנואידי לבין המאדה‪ .‬תפקידו ליצור מפל‬
‫לחץ‪ ,‬שיוריד את נקודת הרתיחה של חומר הקירור הנוזלי‪ ,‬ויגרום לו לרתוח בתוך סלילי המאדה‬
‫ולקלוט מתא הקירור את החום הכמוס הדרוש לשם כך‪ .‬כמו כן מווסת השסתום את כמות חומר‬
‫הקירור הנכנסת לסלילי המאדה‪ ,‬ועל ידי כך שומר על טמפרטורה רצויה ויציבה בתא הקירור‪.‬‬
‫השסתום מצויד בבלונית‪ ,‬המלאה באותו חומר קירור הנמצא במערכת‪ ,‬ואשר מוצמדת לסליל הקירור‬
‫האופקי האחרון ביציאה מהמאדה‪ .‬עלייה או ירידה בטמפרטורת הגז בסלילי המאדה גורמת לחומר‬
‫הקירור בתוך הבלונית להתפשט או להתכווץ‪ .‬שינויי הלחץ הנוצרים עקב כך בבלונית מועברים דרך‬
‫צינורית קפילרית אל דיאפרגמה )או תופית( בחלק העליון של שסתום ההתפשטות‪ .‬כשהלחץ בבלונית‬
‫מתגבר על מתיחות הקפיץ )טמפרטורה גבוהה( – השסתום נפתח‪ ,‬וכשהלחץ יורד )טמפרטורה‬
‫נמוכה( – השסתום נסגר‪ .‬בכניסת גז הקירור אל השסתום הפנימי מורכב נחיר הצערה‪ ,‬בו מתרחש‬
‫מפל הלחץ‪ .‬בכניסת הגז לשסתום מורכב מסנן‪.‬‬
‫בלונית מלאה בגז קירור‬
‫צינורית קפילרית‬
‫דיאפרגמה‬
‫שסתום והצערה‬
‫יציאת חומר‬
‫קירור למאדה‬
‫כניסת חומר קירור‬
‫במצב צבירה נוזלי‬
‫בורג כיוון‬
‫שרטוט סכמתי של שסתום התפשטות תרמוסטטי‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 9‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫השסתום הסולנואידי הוא שסתום סגירה חשמלי דו‪-‬מצבי‪ ,‬שתפקידו לפתוח או לסגור את מעבר חומר‬
‫הקירור אל שסתום ההתפשטות‪ .‬הוא נשלט בצורה חשמלית על ידי תרמוסטט‪ ,‬המודד את‬
‫הטמפרטורה בתא הקירור‪ .‬כאשר הטמפרטורה יורדת מהערך הרצוי שכוון מראש‪ ,‬שולח התרמוסטט‬
‫זרם חשמלי אל סליל בחלק העליון של בית השסתום‪ .‬השדה האלקטרו‪-‬מגנטי שנוצר עקב כך גורם‬
‫לעוגן שבתוך הסליל להתרומם ולפתוח את השסתום‪ .‬כאשר הטמפרטורה מגיעה לערך הרצוי‪ ,‬מנתק‬
‫התרמוסטט את הזרם החשמלי‪ ,‬העוגן נופל והשסתום נסגר‪.‬‬
‫עוגן‬
‫‪+‬‬
‫קפיץ‬
‫–‬
‫שרטוט סכמתי של שסתום סולנואידי‬
‫תפקיד המעבה )‪ (condenser‬להפוך את גז הקירור לנוזל‪ ,‬ולהוסיף לקררו מתחת לטמפרטורת‬
‫הרוויה‪ ,‬על מנת להבטיח כי יצא מן המעבה כשכולו במצב צבירה נוזלי‪ .‬החום הכמוס‪ ,‬שנקלט על ידי‬
‫חומר הקירור במאדה‪ ,‬נמסר אל מי הים הזורמים בצינורות המעבה‪.‬‬
‫כניסת גז קירור‬
‫ניקוז אוויר‬
‫מי‪-‬ים‬
‫שרטוט סכמתי של מעבה במערכת קירור‬
‫יציאה אל כונס‬
‫הנוזלים‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 10‬מתוך ‪11‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫שרטט מתווה מערכת קירור מצרכי מזון לשני חדרי קירור באנייה )ירקות ובשר(‪ .‬ציין לחצים‬
‫וטמפרטורות במקומות עיקריים במערכת‪ .‬מה תפקיד שסתום לחץ קבוע ושסתום אל‪-‬מחזיר‬
‫בצנרת המאייד מחדרי הקירור? ביציאות מאלו חדרים קבועים כל אחד מהנ"ל? ]קיץ ‪[1986‬‬
‫שסתום לחץ קבוע )‪ (constant pressure valve‬מאפשר קיום טמפרטורות שונות בשני חדרי קירור‬
‫נפרדים‪ ,‬המקבלים אספקת גז קירור ממדחס אחד‪ .‬השסתום מורכב ביציאת גז הקירור מן המאדה‬
‫של חדר הקירור בעל הטמפרטורה הגבוהה יותר‪ .‬טמפרטורת האידוי במאדה‪ ,‬וכתוצאה מכך גם‬
‫טמפרטורת חדר הקירור עצמו‪ ,‬תלויה בלחץ חומר הקירור‪ .‬בחדר הקירור בעל הטמפרטורה הגבוהה‬
‫יותר לחץ האידוי גבוה יותר ולהפך‪ .‬באמצעות השסתום קובעים את לחץ האידוי במאדה אליו הוא‬
‫שייך‪ .‬אם לא היו מרכיבים שסתום לחץ קבוע‪ ,‬לחץ האידוי והטמפרטורה של חדר הקירור "החם יותר"‬
‫היו יורדים ומשתווים לאלה של חדר הקירור "הקר יותר"‪ .‬כתוצאה מכך גם הטמפרטורה בו היתה‬
‫נופלת ומשתווה לזו של חדר הקירור "הקר יותר"‪.‬‬
‫שסתום חד‪-‬כיווני )אל‪-‬חוזר( מורכב ביציאה מן המאדה של חדר הקירור בעל הטמפרטורה הנמוכה‬
‫יותר‪ .‬תפקידו למנוע זרימת גז קירור מהמאדה בעל לחץ האידוי הגבוה אל המאדה בעל לחץ האידוי‬
‫הנמוך בעת הפסקת פעולת הקירור בחדר "הקר" יותר‪ .‬אם לא היו מרכיבים שסתום אל‪-‬חוזר‪,‬‬
‫הטמפרטורה בחדר הקירור "הקר יותר" הייתה משתווה לטמפרטורה בחדר הקירור "החם יותר"‪.‬‬
‫מפסק לחץ נמוך‬
‫מפסק לחץ גבוה‬
‫מפריד שמן‬
‫‪930C‬‬
‫‪-100C‬‬
‫‪1.8 bar‬‬
‫‪260C‬‬
‫‪12 bar‬‬
‫שסתום אל חוזר‬
‫מעבה‬
‫מדחס‬
‫‪0‬‬
‫‪30 C‬‬
‫‪220C‬‬
‫תרמוסטט‬
‫‪-150C‬‬
‫מאדה‬
‫כונס נוזלים‬
‫שסתום סולנואידי‬
‫שסתום‬
‫התפשטות‬
‫תרמוסטטי‬
‫עינית‬
‫שסתום לחץ קבוע‬
‫מייבש‬
‫‪+20C‬‬
‫שרטוט סכמתי של מערכת קירור בעלת שני חדרי קירור‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬קירור ומיזוג אוויר ‪1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 11‬מתוך ‪11‬‬