ترموستات :

دماپا یا ترموستات دستگاهی است برای نگه داشتن دمای یک سامانه در یک محدوده مشخص به کار می‌رود. این کار به‌وسیله کنترل شارش انرژی گرمایی به درون یا به بیرون از سامانه صورت می‌گیرد.

به طور كلي ترموستات براي تنظيم درجه حرارت مايعات، گازها و جامدات در دستگاههای گرم يا سردساز در بخشهای مختلف زير مورد استفاده قرار مي گيرد.

صنعتي : اعم از گلخانه ها،گرم خانه،كوره،ديگ های بخار و اتوكلاوها و ...
ساختمان : در بخش تاسيسات اعم از شوفا‍‍‍ژ خانه های مركزی و كنترل دما در سيستم هاي هواساز، چيلر و فن كوئل و...
لوازم خانگی : در لباسشويی، ظرفشويی، سرخ كننده ها، سماور برقی، فرهای برقی، آبگرمكن برقی و گازی و ...

شرح مکانیزم و اجزاء سیستم خنک کننده موتورهای احتراق داخلی

ترموستات در خودرو  (Car Thermostat) :

ترموستات وسيله اي است برای تنظيم درجه حرارت موتور اتومبيل كه بطور خودكار گرمای موتور را د رحد ايده آل كه معمولاً حدود 85 درجه است نگه می دارد .

لازم به توضيح است كه براي عملكرد درست موتور ، دمای آن بايد در محدوده معينی نگه داشته شود سرد بودن موتور باعث می شود كه غلظت روغن بالا رود و روانكاری قطعات به خوبی صورت نگيرد و گرم بودن بيش از حد آن هم باعث می شود روغن خيلی رقيق شود و خاصيت روان كنندگی خود را از دست بدهد بنا براين ضرورت كامل دارد كه دمای موتور در حدود معمولاً 85 درجه سانتيگراد نگه داشته شود .

ترموستات در اصل برای این نصب شده تا اول صبح به گرم شدن زودتر موتور کمک کند. موتور جوری طراحی شده که در دمای کاری ایده آل خودش کار کند. توجه داشته باشید که بیشتر فرسایش موتور هنگامی رخ می دهد که موتور سرد باشد. یک موتور سالم وقتی گرم شود فرسایش بسیار ناچیزی دارد. بنابراین ترموستات این اجازه را به موتور می دهد که در سریعترین زمان ممکن گرم شده تا اینکه به دمای کاری مطلوب و از قبل طراحی شده برسد.

بزرگترین سوتفاهم یا برداشت غلطی که رایج شده این است که مردم فکر می کنند ترموستات باعث می شود موتور خنک تر کار کند ولی ترموستات لزوما این کار را انجام نمی دهد. سیستم خنک کننده و فشار روی موتور عوامل تعیین کننده در میزان داغ شدن موتور هستند و باز شدن کامل ترموستات یکی از قابلیت های سیستم خنک کننده برای انتقال حرارت است.

بسیاری از موتورها تحت شرایط عادی اندکی بالاتر از حداقل دمای باز شدن ترموستات کار می کنند. در شرایط سخت بسیاری از موتورها در دمای باز شدن کامل ترموستات یا بالاتر از این دما کار می کنند، به عبارت دیگر در شرایط رانندگی پر فشار دمای باز شدن ترموستات یک موضوع کاملا بی ربط است.

طرز كار ترموستات :

در ابتدا كه موتور سرد است ترموستات مسير ورود آب به رادياتور را می بندد بنابراين آبی كه براي گردش در دور سيلندر مورد استفاده است قرار مي گيرد فقط همان مسير بسته دور موتور را طی می كند و وارد رادياتور نمی شود تا گرمای آن به درجه تعریف شده در توموستات برسد.(در هنگام خرید ترموستات درجه را انتخاب می کنید.) در اين حالت گرمای مزبور باعث فعال شدن ترموستات شده و جيوه ای كه درون آن است منبسط شده و مسير ورود آب به رادياتور را باز می كند تا درجه حرارت بيش از اين بالا نرود با پائين آمدن حرارت مجدداً ترموستات بسته می شود و همين سيكل مرتب تكرار مي شود تا درجه حرارت موتور در حد مطلوب باقی بماند .

در واقع اين ترموستات يک وسيله مكانيكی هوشمند است كه كار يک شير قطع و وصل اتوماتيک را انجام مي دهد .

استفاده از ترموستات در بخاری خودرو

ترموستات باعث می شود آن بخش از آب كه قرار است برای خنک شدن به رادياتور برود به درون مبدل حرارتی بخاری ماشين برود و از گرماي آن برای گرم كردن فضای داخل ماشين استفاده شود .

به زبانی دیگر :

وظیفه ترموستات این است که مجرای آب خروجی بلوکه سیلندر را ببندد و تا اب گرم نشده ترموستات اجازه خروج به آب را نداده و هنگامی که درجه حرارت اب موتور به حالت عادی رسید ترموستات باز شده و اجازه میدهد آب در رادیاتور سرد شود.

هنگامی که یک موتور سرد را روشن می کنند با راندمان حداکثرش کار نمی کند این پدیده به علت تقطیر شدن سوخت روی دیواره سیلندر تبادل حرارت زیاد اتاق احتراق و ویسگوزیته زیاد روغن است برای کم کردن این تاخیر حرارتی یک دستگاه تنظیم حرارتی در دستگاه سرد کننده قرار داده می شود این دماسنج که بین مجرای خروجی اب از موتور و رادیاتور وجود دارد در مدتی که موتور گرم می شود مانع از جریان مایع سرد کننده از موتور به رادیاتور می شود در این مدت مایع به وسیله پمپ فقط داخل موتور می گردد.

یک دستگاه تنظیم حرارتی مجهز به دریچه ای است که در زیر قسمت زیر آن شامل قطعات فلزی است که در آن ماده فراری مثل اتر پرشده است که به محض گرم شدن در اثر انبساط دریچه را بازمی کند و سبب جریان یافتن آب می شود در موقع کار با سرعت زیاد جریان مایع در دستگاه سرد کننده ممکن است سبب ارتعاش دستگاه تنظیم حرارتی شود که موجب کم شدن عمل ان می شود دستگاه تنظیم حرارتی یک حذف کننده ارتعاش دارد که به شکل قطعه کلاهی شکل در قسمت پایین دریچه واقع است محدود بودن جریان بین قطعات فلزی و انتهای دریچه لازمه اش وجود حذف ارتعاش است حتی زمانی که دستگاه تنظیم گفته شده کاملا باز شد باز هم مقداری از اب جاری در موتور بدون ورود در رادیاتور به وسیله پمپ دوباره به موتور بر می گردد اگر همه اب از رادیاتور عبور کند تبادل حرارت انجام خواهد شد.

بنابراین هنگامی که برای راندمان خوب احتیاج باشد مثلا در موتورهای با نسبت تراکم خیلی بالا که باید حرارت را خوب حذف کرد تا از احتراق خودبه خود جلوگیری شود موتور و دستگاه تنظیم حرارت طوری طرح می شوند که همه اب ضمن گردش از قسمت های مختلف از جدیدترین ترموستات دارای یک گوی از جنس پلاستیک سخت است که می تواند معایب دستگاه های قبلی را برطرف می کند .

اگر سیستم خنک کننده موتور همیشه تمیز و درجه حرارت موتور در حد معمول باشد ترموستات سالها عمر می کند اگر چه ترموستات از نظر ثابت نگه داشتن درجه حرارت نقش مهمی در موتور دارد ولی در صورت گیر کردن ممکن است سبب کاهش یا افزایش حرارت موتور شود اگر ترموستات در وضعیت باز گیر کند موتور در فصل زمستان به درجه حرارت موثر خود نخواهد رسید از طرف دیگر ترموستات در وضعیت بسته گیر کرده باشد یا در درجه حرارت بیش از حد مجاز باشد گرمای موتور اقزایش می یابد و اب سیستم خنک کننده شروع به جوشیدن می کند .

درجه ترموستات در کارخانه سازنده تنظیم می شود و در صورت بروز نقص غیر قابل تنظیم خواهد بود برای مثال اگر درجه باز شدن ترموستاتی 82 درجه سانتیگراد باشد ولی در 71 درجه سانتیگراد باز شود نشان می دهد که ترموستات از تنظیم خارج شده است اگر ترموستات در درجه حرارت پایین تر از حد مجاز خود باز شود موتور در وضعیت خیلی سرد کار خواهد کرد موتور سرد معمولا دارای معایب زیر خواهد بود .

1- مصرف سوخت افزایش می یابد
2- غلظت روغن کم می شود مصرف ان از حد مجاز زیادتر خواهد بود
3- سائیدگی سیلندر و رینگ ها پیستون زیاد می شود
4- با تشکیل اسید و تراکم رطوبت زیاد روغن را الوده می کند و موجب سایش قطعات فلزی می شود

از طرف دیگر ترموستات در درجه حرارتی زیادتر از حد مجاز و تنظیم شده باز شود یا به علت نقص باز شود درجه حرارت موتور ناگهانی افزایش می یابد چنانچه در درجه حرارت زیاد کار کند احتمال جوش امدن اب از دستگاه خنک کننده بسیار زیاد خواهد بود جوش امدن اب بتدا در فشار کم و درست ورودی پمپ اب اتفاق می افتد در چنین حالتی مجرای اب در اثر بخار مسدود یا به عبارت دیگر وضعیت قفل بخار در ستگاه خنک کننده موتور ایجاد خواهد شد قطعات فلزی موتور قابلیت تحمل درجه حرارت 138 تا 149 در جه سانتیگراد را دارند در این درجه حرارت روغن موتور شروع به شل شدن می کند و در وضعیت جوش امدن درجه حرارت موتور به 371 تا 482 درجه سانتیگراد افزایش می یابد این میزان درجه حرارت می تواند سوپاپ های دود و کاسه نمدها را از وضعیت اصلی خود خارج کند یا ممکن است انها را بسوزاند .

در این حالت انفجار زود رس و روغن سوزی نیز اتفاق می افتد و گیر پاژ و خرابی کامل موتور دور از انتظار نخواهد بود به همین دلیل است که ترموستات طراحی و ساخته شده است ترموستات دقیق و سالم باید شرایط زیر را داشته باشد .

1- در محدوده درجه حرارت تنظیم شده شروع به باز شدن کند
2- در درجه حرارت تنظیم شده کاملا باز شود
3- حداکثر مقدار اب سیستم خنک کننده از طریق ان به رادیاتور جریان یابد
4- پس از بسته شدن جریان اب رادیاتور بیشتر از مقدار مجاز نباشد

تعویض و بازدید ترموستات خودرو

ترموستات دستگاهی یک بار مصرف و غیر قابل تعمیر می باشد در موقع نصب باید علامت فلش روی ان دقت شود و اگر ترموستات در محدوده درجه حرارت مجاز تعیین شده باز و بسته نشود و موتور خیلی داغ و یا سرد باشد باید فورا آن را تعویض کرد.

محل ، نحوه و نکات تعویض ترموستات پژو 405 ، پژوپارس و سمند

عواقب ناشی از حذف ترموستات یا نصب ترموستاتی که دمای آن پایینتر باشد:

اگر دمای موتور پایینتر از نرمال باشد بلبرینگها، رینگ پیستون ها و دیگر اجزا هنوز از نظر سایز منبسط نشده اند و بنابراین نسبت به حالتی که موتور به دمای کاری خود رسیده باشد به دیگر قطعات فلزی موتور بیشتر ضربه می زنند. در واقع شکاف یا گپ میان قطعات در حالتی که موتور سرد باشد بیشتر است.

بنابراین اگر ترموستات را حذف کنیم موتور باید مدت زمان خیلی بیشتری کار کند تا به دمای کاری خود برسد یا دمای کاری خود را در روزهای سرد حفظ کند. نکته جالب اینجاست که با حذف ترموستات حتی احتمال دارد در بعضی موارد دما بالا رود زیرا با برداشتن ترموستات ممکن است سرعت گردش آب در سیستم بسیار بالا باشد و آب مدت زمان کمی در داخل رادیاتور بماند و در نتیجه حرارت خود را به خوبی از دست ندهد.

حذف ترموستات خطر بزرگ دیگری برای شما ایجاد می کند که اگر بلافاصله پس از سربالایی (دمای موتور بالا) وارد سرپایینی شوید در صورت نبودن ترموستات گردش سریع آب باعث خنک شدن ناگهانی موتور شده و این تغییر دمای ناگهانی ممکن است منجر به تاب برداشتن سرسیلندر شود.

در بعضی تستهای دوام ممکن است ترموستات خودرو حذف شود فقط به این دلیل که اگر ترموستات نصب باشد و وسط تست قفل کند خودرو در تست استقامت مردود می شود که البته با برداشتن آن فرسایش قطعات موتور بیشتر می شود ولی چون در چنین تستهای استقامت سیستم خنک کننده خودروها از قبل جوری تنظیم شده که جبران نبودن ترموستات را بکند مشکل خاصی پیش نمی آید.

با نصب ترموستات فابریک کارخانه موتور خیلی سریع به حداقل دمای کاری نرمال خود می رسد و وقتی موتور به دمای ایده آل رسید با بسته شدن ترموستات از خنک شدن بیش از حد موتور جلوگیری می شود. با این وجود ترموستات فابریک کارخانه نمی تواند دمای موتور تحت فشار را تغییر دهد زیرا در در این حالت ترموستات کامل باز است و باز بودن کامل ترموستات مثل این است که اصلا ترموستاتی در سیستم وجود ندارد.

به همین دلیل است که در خودروهای مسابقه ای نصب ترموستات بی معنی است زیرا در مسابقه موتور خودروها تماما تحت فشار است و در این حالت ترموستات باید کاملا باز باشد. ترموستاتی که همیشه باز باشد فرقی با نبودن ترموستات ندارد.

این سوال پیش می آید که با نصب ترموستاتی که دمای باز شدن آن از دمای ترموستات فابریک کارخانه پایینتر باشد چه اتفاقی می افتد؟

در جواب باید گفت امتیاز خاصی به دست نمی آورد بلکه ضرر هم می کنید! در داخل شهر موتور خودروی شما با داشتن ترموستات بسیار سریعتر از نداشتن آن گرم می شود و با نصب ترموستات با دمای پایینتر (مثلا 75 درجه به جای 83 درجه برای 405) در واقع موتور زود به دمای 75 می رسد ولی مدت زمان بیشتری طول می کشد تا دمای موتور از 75 به 83 برسد در صورتی که با ترموستات فابریک موتور زود به دمای 83 (حداقل دمای استاندارد) می رسد. مشکل دیگری که ترموستات 75 درجه ایجاد می کند این است که در مواقعی که دمای موتور پایینتر از حد نرمال است (مانند حرکت در سرپایینی به مدت طولانی) با ترموستات 75 دما پایینتر از ترموستات 83 خواهد بود که همانطور که پیشتر ذکر شد به دلیل عدم انبساط کافی قطعات منجر به فرسایش بیشتر موتور می شود.

با در نظر گرفتن موارد فوق به این نتیجه می رسیم که اگر دمای ترموستات پایینتر از دمای فابریک باشد فقط به صورت موقتی می تواند در شرایطی خاص به دیرتر گرم شدن موتور کمک کند که ارزش خاصی ندارد. مثلا فرض کنید در حال رانندگی در جاده ای کفی هستید (با ترموستات 75 درجه) و سرعتتان 120 کیلومتر در ساعت است و چون باد زیادی جلوی خودرو در جریان است و جاده شیب ندارد دمای موتور در حدی پایین می آید که ترموستات بسته شده و دما به حداقل ممکن یعنی 75 می رسد. اگر مدتی بعد وارد یک سربالایی تند ولی کوتاه شوید مثلا ممکن است دمای موتور در پایان سربالایی به 95 برسد. یعنی شما با دمای 75 درجه وارد سربالایی شدید و با دمای 95 درجه از آن خارج شدید و مثلا فقط 2 دقیقه کلا در سربالایی بودید. حال اگر با ترموستات فابریک این حالت را تجربه می کردید با دمای 83 وارد سربالایی می شدید و ممکن بود مثلا با دمای 99 درجه از سربالایی خارج شوید (یعنی 4 درجه داغتر) زیرا لحظه ورود به سربالایی دمای موتور 83 بود که بالاتر از حالت اول (ترموستات 75) بود. پس در این حالت خاص ترموستات 75 درجه به اندازه 4 درجه در خنکتر کار کردن موتور شما تاثیر گذاشت ولی نکته مهم در این مثال مدت زمان رانندگی شما در سربالایی است.

اگر فرض کنیم در دمای 105 درجه دور تند فن های رادیاتور وارد مدار شوند و جلوی بالا رفتن دما بیش از 105 درجه را بگیرند و همچنین اگر فرض کنیم مدت زمان ماندن شما در سربالایی از 2 دقیقه به 25 دقیقه افزایش یابد و فشار روی موتور خیلی زیاد باشد پس در این حالت چه ترموستات 75 داشته باشید چه 83 فرقی به حال شما نخواهد کرد زیرا در هر صورت اگر مدت زمان زیادی در سربالایی باشید (مهم نیست با چه دمایی وارد سربالایی شدید) دمای شما از 100 درجه رد خواهد شد و به 105 می رسد و در این مرحله خنک شدن موتور به عهده فن های رادیاتور است نه ترموستات. پس خنک تر بودن موتور آن هم فقط چند درجه و در شرایطی خاص اینقدر ارزش ندارد که به خاطر آن باعث فرسایش بیشتر موتور شویم.

نصب ترموستات دما پایین ویژگی منفی دیگری نیز دارد و آن افزایش مصرف سوخت است. همانطور که می دانید موتورهای احتراق داخلی بهترین قدرت و بازده خود را در دمای کاری نرمال ارائه می دهند و در خودروهای انژکتوری سنسوری به نام سنسور دمای هوای ورودی یا IAT وجود دارد که بر اساس اطلاعاتی که این سنسور به کامپیوتر موتور یا ECU می فرستد، میزان پاشش انژکتورها توسط ECU تعیین می شود. (مثلا هنگامی که اول صبح استارت می زنید این سنسور نقش ساسات در موتورهای کاربراتوری را ایفا می کند و باعث زودتر گرم شدن موتور می شود). اگر هنگام رانندگی در حالتی باشید که فشار روی موتور کم باشد دمای آن به دمای حداقل باز شدن ترموستات یعنی 75 می رسد و تقریبا روی 75 ثابت می ماند ولی با ترموستات فابریک در شرایط مشابه دما روی 83 ثابت می ماند. وقتی دما روی 75 باشد ECU دستور پاشش بیشتری به انژکتورها صادر می کند زیرا دما پایینتر است و این پاشش بیشتر به معنای افزایش مصرف سوخت خواهد بود. پس با ترموستات 83 درجه پاشش انژکتورها کمتر بوده و مصرف کاهش می یابد. به طور کلی با کاهش دما پاشش انژکتورها بیشتر می شود و بالطبع آن مصرف بالاتر خواهد رفت.

نتیجه گیری درباره مضرات استفاده از ترموستات با دمای پائین تر یا حذف ترموستات:

اکر بخواهیم به طور خلاصه وار عواقب ناشی از ترموستاتی که دمای آن پایینتر از دمای استاندارد باشد را ذکر کنیم می توان گفت فرسایش بیشتر موتور و افزایش مصرف سوخت از مهم ترین ویژگی های منفی آن هستند.

از عواقب منفی حذف ترموستات نیز می توان علاوه بر دو مورد فوق به خطر تاب برداشتن سرسیلندر نیز اشاره کرد.

نصب ترموستاتی که دمای آن استاندارد باشد باعث کاهش مصرف سوخت، کاهش فرسایش موتور و کارکرد بهتر آن می شود.

پس هیچ گاه ترموستات خودروی خود را بر ندارید (چه در تابستان چه در زمستان) و همچنین از ترموستاتی که دمای باز شدن آن پایینتر از نرمال است استفاده نکنید.

اگر احساس می کنید خودروی شما داغتر از دمای نرمال کار می کند و از سالم بودن ترموستات ممطئن هستید باید عیب را در دیگر اجزای سیستم خنک کننده جستجو کنید. مطمئن باشید سیستم خنک کننده ای که معیوب باشد با نصب ترموستات دما پایین عیبش رفع نمی شود و تحت فشار خودش را نشان می دهد. پس با نصب ترموستات دما پایین یا حذف ترموستات فقط صورت مسئله را پاک می کنید و مشکل گرم شدن و بازده پایین سیستم خنک کننده همچنان سر جای خودش است.

انواع ترموستات

ترموستات الكترومكانيكی: اين نوع ترموستات با استفاده از فرمان حسگر حرارتی توسط يكسری رابط مكانيكی به ميكروسوئيچ، سبب قطع و وصل مدار الكتريكی می شود محصول اين نوع تكنولوژی داراي عمری طولاني است.

ترموستات الكترومكانيكي دارای دو نوع حسگر دما مي باشد. يك نوع آن بر اساس اصل انبساط مايع عمل مي كند. اين سيستم حرارتي كه diastat ناميده مي شود و با نام ترموستات مويين نيز شناخته شده است، شامل: سنسور يا حسگر، لوله مويين و ديافراگم مي باشد. هنگامی كه دمای سنسور بالا می رود مايع از طريق لوله مويين به داخل ديافراگم رفته و ايجاد انبساط كاري (Working distention) مي نمايد. به وسيله اين انبساط كاري كليد فنری (Snap action) به كار مي افتد كه مي تواند مدار را باز كنند يا ببندد.

و نوع ديگر توسط انبساط فلز؛ كه ترموستات بايمتال ناميده مي شود، مستقيماً با انبساط فلز، كليد فنري عمل مي كند.

ترموستات الكترونيكي: اين نوع ترموستات فرمان دريافت شده از سنسور دمايي را توسط جريان الكترونيكی به يک رله مينياتوری منتقل و سبب قطع و وصل جريان الكتريكی مي گردد.

ترموستات فانوسی و ترموستات مومی

ترموستات فانوسی در قدیم مورد استفاده قرار می گرفت و در داخل ان الکل بود زمانی که الکل گرم می شد انبساط پیدا می کرد اما در ترموستات مومی کپسولی وجود دارد که درون ان موم یا پودری از کرستال های مخصوص قرار داده اند که در اثر افزایش درجه حرارت منبسط شده و پیستون متصل به ان را حرکت داده و دریچه ترموستات را باز می کند و زمانی که درجه حرارت موتور پایین است اب سرد ناشی از ان , موم یا کرستال ها را منقبض کرده و فنر ترموستات دریچه را می بندد.

ترموستات وسیله حرارت سنجی است که برای کنترل جریان اب دستگاه خنک کننده در درجه حرارت معین به کار می رود چون عملکرد موتور به طور مستقیم به درجه حرارت موثر ان بستگی دارد بنابراین استفاده از وسیله ای که بتواند این درجه حرارت را به ویژه در فصل زمستان حفظ کند بسیار ضروری است این وسیله یا به عبارت دیگر ترموستات در حالی که موتور سرد است از هدایت اب داخل موتور به رادیاتور جلوگیری می کند و بر عکس هنگامی گرمای موتور بیش از درجه حرارت موثر ان است ترموستات باز می شود و امکان می دهد که حداکثر جریان اب برای خنک شدن از موتور به سمت رادیاتور جاری شود.