همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
مقدمه :
کندانسورها نیز همچون اواپراتورها وسایل انتقال حرارت می باشند. که در آنها حرارت بخار مبرد داغ از طریق سطوح لوله ها به عامل تقظیر (مثلا هوا یا آب) منتقل شده و در اثر آن بخار مبرد ابتدا تا دمای اشباع سرد و سپس به مایع تبدیل می شود.
با وجودی که در بعضی از سیستم های دمای پایین گاهی از آب نمک یا مبردهای انبساط مستقیم به عنوان عامل تقطیر استفاده می کنند ولی در اکثر موارد هوا یا آب و یا ترکیبی از آنها به کار برده می شود.
بطور کلی کندانسورها به سه نوع می باشند :
۱- خنک شونده با هوا
۲- خنک شونده با آب
۳- کندانسور تبخیری
در کندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می کنند در حالی که در کندانسورهای آبی برای تقطیر مبرد از آب استفاده می شود.
در هر دو کندانسور فوق الذکر حرارت دفع شده به وسیله مبرد دمای عامل تقطیر را افزایش می دهد. در کندانسورهای تبخیری هم هوا و هم آب مورد استفاده قرار می گیرد.
گرچه در کندانسورهای تبخیری،دمای هوای عبوری مقداری افزایش می یابد اما تقطیر مبرد عمدتا از تبخیر آب پاشیده شده بر روی کندانسور ناشی می شود و وظیفه هوا افزایش شدت تبخیر با دفع بخار آب حاصل از تحول تبخیر می باشد.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسورهای هوایی :
در کندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می کنند در کندانسورهای هوایی حرارت دفع شده به وسیله میرد دمای عامل تقطیر را افزایش می دهد.
جریان هوا در یک کندانسور هوایی ممکن است به صورت طبیعی ، یا به وسیله فن یا دمنده انجام شود. در صورتی که جریان هوا طبیعی باشد،مقدار هوای جریان یافته در کندانسور کم بوده و سطح تقطیر نسبتا بیشتری لازم است.
این کندانسورها به دلیل ظرفیت کم شان فقط در کاربردهای کوچک و عمدتا در یخچالها و فریزرهای خانگی مورد استفاده قرار می گیرند.
کندانسورهای با جریان طبیعی هوا که در یخچالهای خانگی به کار می روند معمولا از نوع صفحه های یا لوله ای پرده دار هستند در صورت استفاده از لوله های پره دار برای کاهش مقاومت در مقابل جریان آزاد هوا،معمولا پره ها را با فاصله زیاد تری نسبت به هم قرار می دهند.
زیاد بودن فاصله پره ها همچنین امکان کثیف شدن کندانسور در اثر ورود کثافات را تقلیل می دهد.
کندانسورهای صفحه ای در پشت یخچالها نصب می شوند بطوری که جریانی از هوای محیط بر سطوح آنها ایجاد می شود در حالی که کندانسورهای لوله ای پره دار در پشت یخچال یا تحت زاویه ای در زیر آن نصب می گردد
بدون توجه یه نوع یا محل نصب کندانسور،بایستی یخچال به نحوی استقرار یابد که هوا بتواند آزادانه از روی کندانسور جریان داشته باشد.
همچنین بایستی حتی الامکان از قرار دادن یخچال در محیط گرم مثلا در مجاورت اجاق گاز خود داری گردد. کندانسورهای هوایی با کنوکسیون اجباری را که به فن یا دمنده مجهز می باشند می توان بر اساس محل نصب شان به دو گروه تقسیم نمود :
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
۱– کندانسورهای نصب شده بر روی شاسی
۲– کندانسورهایی که دور از کمپرسور نصب می شوند
کندانسورهای هوایی نصب شده بر روی شاسی کندانسورهایی هستند که با کمپرسور و محرک آن بر روی شاسی مشترکی نصب شده و جزء مکمل واحد تقطیر خنک شونده با هوا می باشند.
کندانسور نصب شده در دور از کمپرسور ، معمولا به طور جداگانه و با فاصله از کمپرسور نصب شده و می توان آن را در داخل یا بیرون فضا قرار داد. در صورتی که کندانسور در داخل فضا نصب شده باشد.
برای جریان مناسب هوای بیرون از کندانسور بایستی امکاناتی ایجاد نمود و چنانچه کندانسور در محل گرمی مثلا زیر شیروانی یا موتور خانه قرار گرفته باشد.
بایستی برای رساندن هوا به کندانسور و تخلیه هوای گرم محیط، کانالهایی مورد استفاده قرار گیرند و چون مقدار هوای لازم زیاد می باشد تنها ، کندانسورهای کوچک در داخل فضا قرار می گیرند.
کندانسورهای واقع در فضای بیرون، ممکن است بر روی زمین،روی بام یا دیوار نصب شوند. ولی معمولا آنها را روی بام نصب می نمایند.
کندانسورهای هوایی در طرحهای مختلف قائم واقعی در اندازه های کمتر از یک کیلو وات تا kw 500و بیشتر تولید می شوند . بعضی از این کندانسورها با دو یا چند مدار تبرید جداگانه طراحی شده است و می توان از آنها برای چند سیستم تبرید مختلف با مبردهای گوناگون استفاده نمود.
در بعضی از این کندانسورها که به مدار مادون سرد کن مایع مجهز هستند برای اطمینان از کار موثر مدار مادون سردکن نباید از مخزن ذخیره مایع استفاده گردد ولی چنانچه از مخزن ذخیره مایع برای تخلیه فشار استفاده می شود بایستی آن را در بالا دست مدار مادون سردکن قرار داد.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کنترل کندانسورهای هوایی :
کنترل در کندانسور های هوایی با تغییر دادن مقدار هوای عبوری از کندانسور یا به نیمه پر نمودن کندانسور از مایع ( به طوریکه سطح موثر تقطیر کاهش یابد) می توان دمای تقطیر را در محدوده مورد نظر نگه داشت.
مقدار هوای جریان یافته در کندانسورهای هوایی را می توان با قرار دادن دمپر در مسیر هوا با تغییر دادن سرعت فن یا روشن و خاموش نمودن آن یا ترکیبی از این روشها کنترل نمود.
می توان با قرار دادن یک دمپر تنظیم هوا در خروجی فن که به وسیله موتور حساس به دمای محیط با فشار تقطیر کنترل شده یا به وسیله مکانیزمی که مستقیما با فشار مبرد در کندانسور عمل می نماید ظرفیت کندانسور را در حد پایدار قابل قبولی کنترل نمود ولی این نوع کنترل کننده ها و دمپرها با مشکلات مکانیکی و الکترونیکی ناشی از خوردگی ،تجمع گرد و غبار و انجماد مواجه هستند.
به ویژه در مواردی که از فن های محوری استفاده می شود بایستی برای غلبه بر افزایش فشار استاتیک ناشی از بسته شدن جزئی یا کامل دمپرها از موتور قوی تری استفاده نمود.
امروزه در تجهیزات کنترل ظرفیت کندانسورهای هوایی برای تغییر سرعت فن از مدارهای الکترونیکی بهره می گیرند.
در این نوع کنترل کننده ها از ترمیستوری که دمای محیط یادمای گاز کندانسور را حس می نماید و مقاومت الکتریکی آن با تغییر دما تغییر می یابد استفاده شده است .
مقدار الکترونیکی تغییرات مقاومت ترمیستور را آشکار می نماید و با تغییر ولتاژ موتور که ممکن است از نوع قطب چاکدار یا خازنی فاز شکسته باشد سرعت موتور را تنظیم می نماید.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
بسته به دمای ترمیستور سرعت فن کندانسور می تواند از سرعت کامل تا صفر تغییر نماید چون روشن و خاموش کردن پیاپی فن ( در فواصل زمانی کوتاه ) در دمای تقطیر کندانسور نوساناتی بوجود می آورد.
معمولا در کندانسورهای هوایی که تنها به یک فن مجهز می باشند از این روش برای کنترل ظرفیت استفاده نمی کنند ولی در کندانسورهای شامل چندین فن و خصوصا در مواردی که کندانسور به دمپر تنظیم هوا یا کنترولر سرعت فن مجهز می باشد می توان با روشن و خاموش نمودن فن ها فشار تقطیر را به راحتی در محدوده وسیعی از شرایط کاری کنترل نمود.
معمولا در کندانسورهای چند مداری کنترل ظرفیت با تغییر مقدار هوای عبوری از کندانسور مناسب نیست.
همچنین وزش شدید باد به سطح کندانسورهای هوایی ایستاده می تواند هرگونه کاهش ظرفیت حاصل از روشن و خاموش نمودن یا کاهش سرعت فن ها را منتفی سازد.
این مشکل با استفاده از منحرف کننده های باد یا استفاده از کندانسورهای خوابیده تا حد زیادی حل خواهد شد.
روش دیگر کنترل ظرفیت در کندانسورهای هوایی تغییر دادن سطح تقطیر موثر آنها با افزایش سطح مایع در قسمت تحتانی کندانسور می باشد .
هر یک از تولید کنندگان کندانسورهای هوایی برای کنترل ظرفیت کندانسور روش بخصوصی را به کار می برند که معمولا شامل وسایلی برای کم کردن سایر مشکلات مربوط به کار در شرایط سرد می باشند .
در صورتی که کنترل ظرفیت کندانسورهای چند مداری با کنترل مبرد انجام می شود برای هر یک از سیستم ها کنترل کننده جداگانه ای به کار می برند.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
برجهای خنک کن :
برجهای خنک کن در اصل وسایل بازیابی آب می باشند . آب گرم خروجی از کندانسور به بالای برج خنک کن پمپ می شود و از آنجا به تشتک برج می ریزد .
هر چند در این برجها مقداری انتقال حرارت محسوس از آب هوا وجود دارد ولی تقریبا اثر خنک کنندگی تماما از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل می گردد و حرارت لازم برای تبخیر قسمت تبخیر شونده آب از جرم آب باقی مانده دربرج تامین می شود و درجه حرارت جرم آب باقی مانده کاهش می یابد.
بخار حاصل از فرایند تبخیر در برج به وسیله جریان هوایی که توسط یک دمنده ایجاد می شود از برج خارج می گردد .
با توجه به اینکه دما و رطوبت هوای از برج افزایش می یابد بدیهی است میزان تاثیر برج خنک کن تا حد زیادی به درجه حرارت مرطوب هوای ورودی بستگی دارد و با کاهش آن افزایش می یابد و عوامل دیگری که عملکرد و برجهای خنک کن را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از :
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
۱-سطح و زمان تماس آب و هوا
۲- سرعت هوای عبوری از برج
۳- جهت جریان هوانسبت به سطح تماس آب ( همسو و غیر هم سو ). سطح تمامی آب با هوای شامل :
۱- سطح آب در تشتک برج
۲- کلیه سطوح خیس شده در برج
۳- سطح کل قطرات آب پاشیده شده در برج می باشد .
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
از نظر تئور یک پائین ترین دمای قابل حصول برای آب در برج خنک کن دمای مرطوب هوای ورودی می باشد که در آن شرایط هوای خروجی از بخار آب اشباع خواهد بود.
ولی اغلب دمای آب خروجی از برج ۴ تا ۵/۵ درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب هوای ورودی است بنابراین هوای خروجی از بخار آب اشباع خواهد بود.
ولی اغلب دمای آب خروجی از برج ۴تا ۵/۵ درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب هوای ورودی است بنابراین هوای خروجی از برج همواره مقداری از حالت اشباع پایین تر خواهد بود.
اختلاف بین درجه حرارت آب خروجی از برج و دمای مرطوب هوای وردی به برج مرطوب هوا نزدیک تر خواهد شد.
ولی از نظر اقتصادی حداکثر مقدار آبی که می تواند در برج جریان یابد تا اندازه ای با توان مصرفی پمپ محدود می شود.
کاهش درجه حرارت آب در عبور از برج ( اختلاف بین درجات حرارت ورودی و خروجی آب ) range برج نامیده می شود.
در سیستمهای با کندانسور آبی مگر در مواقعی که از میان بر استفاده شده باشد range برج همواره برابر افزایش دمای آب در کندانسور خواهد بود.
بار یک برج خنک کن را می توان با اندازه گیری و دبی آب برج و دمای آب و خروجی برج با استفاده از معادله زیر بدست آورد:
( دمای آب ورودی- دمای آب خروجی ) ×( ) ۱۹/۴ ×( ) دبی آب= (kw ) بار برج
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
خوردگی در کندانسور و نحوه نگهداری از آن
خوردگی لوله های کندانسور یکی از مشکلات عمده خوردگی در یک واحد نیروگاه بخاری است چرا که سوراخ شدن و تجهیزات دیگر واحد نیروگاهی از قبیل بویلر و توربین را با مشکل مواجه می سازد.
به این ترتیب بواسطه آلوده شدن چگالیده و بخار درون سیکل،خسارات شدیدی به بویلر و توربین های نیروگاه وارد می شود.
آلیاژهای پایه مس به علت دارا بودن خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی مناسب،فرم پذیری عالی و خواص حرارتی خوب،کاربردی گسترده در لوله های کندانسور نیروگاهی دارد.
امااین آلیاژها نیز تحت شرایط مختلف سرویس و در حضور آلاینده های با شدت های مختلف خوردندگی مصون نبوده و مورد تهاجم و خوردگی قرار می گیرند.
رفتار خوردگی آلیاژهای بکار رفته در لوله های کندانسور متاثر از ترکیب آلیاژ و شرایط محیطی اعم از دما ،سرعت،میزان اکسیژن محلول و ترکیب آب خنک کن می باشد.
در این تحقیق سه آلیاژ پایه مس،برنج آدمیرالتی،برنج آلومینیم دار و مس نیکل ۵-۵ که بطور گسترده ای در لوله های کندانسور مورد استفاده قرار می گیرد تحت شرایط مختلف دما ،اکسیژن محلول و سرعت آب مورد مطالعه خوردگی قرار گرفتند.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
نقش کندانسور در نیروگاه بخار :
سیستم دفع گرما از نیروگاه که با آب خنک کن گردشی در چگالنده ارتباط پیدا می کند به بررسی خاص و جداگانه ای نیاز دارد.
وظیفه اصلی چگالنده عبارت است از مایع کردن بخار خروجی از توربین و از این طریق باز یافت آب تغذیه با کیفیت بالا جهت استفاده مجدد در چرخه .
چگالنده در اجرای این وظیفه در واقع کار دیگری هم انجام می دهد که حتی مفیدتر از نقش اصلی آن است.
اگر دمای آب خشک کن، به طوری که متداول است،به اندازه کافی پایین باشد،در این صورت در چگالنده که توربین به آن تخلیه می شود فشار پایینی (خلا نسبی) برقرار می شود.
این فشار برابر است با فشار اشباع مربوط به دمای بخار در حال چگالش که مقدار آن به نوبه خود به دمای آب خنک کن وابسته است.
حالا معلوم شده است که افت آنتالپی و در نتیجه کار توربین است. با کاهش فشار چگالنده فقط به اندازه چند کیلو پاسکال کار توربین و بازده نیروگاه افزایش و جریان بخار بزرگتر هستند.
لذا از دیدگاه ترمودینامیکی هر چند دمای آب خنک کن مورد استفاده پایینتر باشد بهتر است.
بنابراین بازده نیروگاههای چگالنده دار بسیار بیشتر از نیروگاههای بدون چگالنده است. در همه نیروگاههای امروزی از چگالنده استفاده می شود و چگالنده یک دستگاه اصلی و بسیار مهم در نیروگاه به شمار می رود.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
چگالنده ممکن است یک دو یا چهار مسیر برای آب خنک کن داشته باشد. تعداد مسیرها اندازه و کارایی چگالنده را تعیین می کند. در نیروگاهها از چگالنده چهار مسیره به ندرت استفاده می شود.
چگالنده یک مسیره چگالنده ای است که در آن خنک کن یکباره از یک انتها وارد تمام لوله ها می شود و از انتهای دیگر آنها را ترک می کند.
در چگالنده دو مسیره آب خنک کن از طریق قسمتی از مخزن آب تقسیم شده وارد نیمی از لوله ها می شود و پس از گذشتن از آنها به مخزن آب تقسیم دیگر لوله ها وارد قسمت دیگر مخزن آب تقسیم شده می شود.
در صورتی که تعداد کل لوله ها و یکسان باشد چگالنده یک مسیره به جریان آبی که دو برابر جریان آب چگالنده دو مسیره است می شود بنابراین استفاده از چگالنده یک مسیره موجب افزایش بازده گرمایی نیروگاه می شود و آلودگی گرمایی را کاهش می دهد.
در مقابل مقدار آب مورد نیاز در آن دو برابر و انرژی لازم برای پمپ کردن چهار برابر است.
تعداد تقسیمات مخزنهای آب غالبا بیشتر از تعدادی است که برای داشتن تعداد معینی مسیر آب خنک کن در چگالنده لازم است. مثلا در یک چگالنده یک مسیره ممکن است مخزنهای این کار نصف چگالنده می تواند در حال کار باشد در حالی که می توان نصف دیگر آن را تمیز کرد و یا تحت تعمیر قرار داد .
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
در یک چگالنده دو مسیره تقسیم شده مخزنهای آب به چهار قسمت تقسیم می شوند
در مخزنهای آب تقسیم شده، تعداد لوله های ورودی و خروجی دو برابر است و هر قسمت هم مسیر آب خنک کن خاص خود را دارد. با تعبیه شیرهایی در صفحات مقسم و با معکوس کردن جهت جریان آب می توان عمل شستشو را که از نظر تمیز سازی چگالنده حائز اهمیت است انجام داد.
سیستم آب گردشی آب خنک کن مورد نیاز چگالنده را تامین می کند و از این رو به صورت واسطه ای عمل می کند که توسط آن گرما از چرخه بخار به محیط دفع می شود.
همچنین این سیستم آب عمومی محوطه نیروگاه را که مقادیر آنها کم است تامین می کند.
در نیروگاههای هسته ای علاوه بر موارد فوق این سیستم آب خنک کن مورد نیاز ساختمان راکتور (برای خنک کردن مدار بسته آب خنک کنی که جهت محدود کردن نشت مواد پرتوزا به محیط در نظر گرفته شده است )، آب لازم برای رقیق سازی و دور ریزی پسماندهای پرتوزای دفع شده و از نیروگاه و در صورت لزوم آب مورد نیاز برای دفع گرمای ناشی از پسماندهای پرتوزا را تامین می کند .
مجموع مقادیر این مصارف فرعی تقریبا۵ درصد جریان آب خنک کن در چگالنده است.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
سیستم آب گردشی باید گرما را به طور موثر به محیط دفع کند و در عین حال با مقررات دفع گرما به محیط سازگار باشد.
دمای ممکن عمل می کند موجب بیشینه شدن کار توربین و بازده نیروگاه و کمینه شدن دفع گرما از نیروگاه می شود. از این رو یک سیستم دفع گرمای خوب کار خود را آسانتر انجام می دهد.
یعنی دفع گرمای آن کم است و حجم آن کوچکتر و آب خنک کن مورد نیازش نیز کمتر است.
مقدار گرمایی که توسط سیستم آب گردشی دفع می شود از گرمای تبدیل شده به کار مفید در چرخه بخار بیشتر است.
مقدار گرمای دفع شده در نیروگاههای در حال کار کنونی اعم از نیروگاههای قدیمی یا جدید،۵و۱ تا ۳ برابر کار مفید خروجی از این نیروگاهها است.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسور تبخیری
در سیستمهای دارای انتقال حرارت، کندانسور یا چگالنده (condenser) دستگاه و یا واحدی است که برای کندانس کردن ماده‌ای از حالت گازی به مایع که معمولا این کار به وسیله سرد کردن آن انجام می‌شود.
در این کار حرارت نهان (latent heat) ماده گرفته می‌شود و به سیال خنک‌کن (coolant) کندانسور داده می‌شود.
کندانسورها (condensers) نوعی مبدل حرارتی هستند که در آنها حرارت بخار داغ به یک سیال دیگر همانند هوا یا آب منتقل و در اثر آن بخار ابتدا تا دمای اشباع سرد و سپس به مایع تبدیل می‌شود.
با وجودی که در بعضی از سیستمهای تبرید گاهی از آب نمک یا مبردهای انبساط مستقیم به عنوان عامل جذب حرارت یا تقطیر استفاده می‌کنند ولی بیشتر هوا یا آب و یا ترکیبی از آنها به کار برده می‌شوند.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسورها از نظر سیال و فرآیند خنک‌کاری به سه دسته تقسیم می‌شوند:
۱٫ کندانسورهای خنک شونده با هوا یا کندانسورهای هوایی (air-cooled condensers) یا ACC: از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می‌کنند.
۲٫ کندانسورهای خنک شونده با آب (water-cooled condensers) یا WCC: برای تقطیر مبرد از آب استفاده می‌کنند.
۳٫ کندانسورهای تبخیری (evaporative condensers): هم هوا و هم آب به عنوان عامل تبخیر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
در کندانسورهای خنک‌شونده با آب و هوا، حرارت دفع شده به وسیله بخار، دمای سیال خنک‌کن را افزایش می‌دهد.
در کندانسورهای تبخیری اگرچه دمای هوای عبوری مقداری افزایش می‌یابد اما تقطیر مبرد بیشتر از تبخیر آب پاشیده شده بر روی کندانسور ناشی می‌شود و وظیفه هوا دور کردن بخار آب حاصل از تبخیر و افزایش شدت تبخیر می‌باشد.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
در کندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می‌کنند. جریان هوا در یک کندانسور هوایی ممکن است به صورت طبیعی، یا به وسیله فن یا دمنده انجام شود.
در صورتی که جریان هوا طبیعی باشد، مقدار هوای جریان یافته در کندانسور کم بوده و سطح تقطیر بیشتری لازم است.
این کندانسورها به دلیل ظرفیت کم فقط در کاربردهای کوچک و بیشتر در یخچالها و فریزرهای خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. کندانسورهای با جریان طبیعی هوا که در یخچالهای خانگی به کار می‌روند معمولا از نوع صفحه‌ای یا لوله‌ای پرده‌دار هستند.
در صورت استفاده از لوله‌های پره‌دار برای کاهش مقاومت در مقابل جریان آزاد هوا، معمولا پره‌ها را با فاصله زیاد‌تری نسبت به هم قرار می‌دهند.
زیاد بودن فاصله پره‌ها همچنین امکان کثیف شدن کندانسور در اثر ورود آلاینده‌ها را کاهش می‌دهد.
کندانسورهای صفحه‌ای در پشت یخچالها نصب می‌شوند به طوری که جریانی از هوای محیط بر سطوح آنها ایجاد می‌شود در حالی که کندانسورهای لوله‌ای پره‌دار در پشت یخچال یا تحت زاویه‌ای در زیر آن نصب می‌گردد.
بدون توجه به نوع یا محل نصب کندانسور، یخچال باید به صورتی قرار گیرد که هوا بتواند آزادانه از روی کندانسور جریان داشته باشد.
کندانسورها مبدل‌های حرارتی دارای طراحی و اندازه‌های گوناگون هستند. کندانسورها از اندازه نسبتا کوچک قابل بلند کردن با دست تا واحدهای بسیار بزرگ صنعتی که در فرآیندهای صنعتی به کار می‌روند، تغییر می‌کنند.
به عنوان مثال یخچال برای خارج کردن حرارت گرفته شده از فضای داخل به محیط خارج از کندانسور استفاده می‌کند.
کندانسورها در تهویه مطبوع (air conditioning)، فرآیندهای صنعتی شیمیایی مانند تقطیر (distillation)، نیروگاههای بخار و سیستمهای انتقال حرارت دیگر به کار می‌روند.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسور سطحی
کندانسور سطحی (surface condenser) یا کندانسور تماس غیر مستقیم (indirect contact condenser) همانند مبدل‌های حرارتی سطحی، نوعی کندانسور است که در آن مانعی بین دو سیال سرد و بخار وجود داشته باشد و تماس منبع سرما و بخار، غیر مستقیم می‌باشد.
کندانسور سطحی نیروگاهی معمولا یک مبدل حرارتی پوسته و لوله (shell and tube heat exchanger) است که در نیروگاههای حرارتی (thermal power stations) در خروجی توربین بخار (steam turbine) نصب می‌شود.
معمولا آب خنک‌کن (cooling water) در سمت تیوب و بخار در سمت پوسته جریان دارند و میعان در خارج تیوب‌های انتقال حرارت رخ می‌دهد.
کندانس به پایین می‌چکد و در پایین در یک جعبه به نام هات‌ول (hotwell) جمع می‌شود.
سمت پوسته معمولا در خلاء (vacuum) یا خلاء نسبی کار می‌کند که اغلب به وسیله اجکتورها (ejectors) یا پمپ‌های خلاء (vacuum pump) متصل به آن ایجاد می‌شود.
در برخی از طراحی‌ها، بخار می‌تواند به داخل تیوب‌ها وارد شود و آب خنک‌کاری و یا هوا در اطراف بیرون آنها در جریان باشد.
کندانسورهای سطحی بزرگ در فرآیندهای تقطیر (distillation) در مقیاس صنعتی برای سرد کردن بخار تقطیر شده به مایع به کار می‌روند. معمولا خنک‌کننده‌ها از سمت لوله و بخار تقطیر شده از سمت پوسته جریان می‌یابند و تقطیر‌ها در پایین جمع می‌شوند یا از آن خارج می‌شوند.
یونیت‌های کندانسور (condenser units) که در سیستمهای تهویه مطبوع مرکزی (central air conditioning) به کار می‌روند، معمولا دارای اجزای زیر هستند:
مبدل حرارتی: برای تبدیل بخار مبرد (refrigerant) به مایع
کمپرسور: برای افزایش فشار مبرد و حرکت دادن آن
فن: برای دمیدن هوای خارج به مبدل حرارتی برای خنک کردن مبرد داخل آن
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
آرایش معمول کندانسور یونیت‌ها به این صورت است که بخش مبدل حرارتی در اطراف یونیت پیچیده شده است و کمپرسور در میان آن قرار دارد.
در مبدل حرارتی، مبرد از میان پاس‌های مختلف تیوب (tube passes) می‌گذرد. در خارج از تیوب‌ها فین‌های انتقال حرارت (heat transfer fins) قرار گرفته‌اند که از میان آنها هوای خنک‌کاری از خارج از یونیت به داخل آن حرکت می‌کند.
فن (fan) موتوری در داخل واحد کندانسور نزدیک بالای آن قرار دارد که به وسیله توری پوشیده شده است تا از ورود تصادفی اشیا به داخل فن جلوگیری کند.
این واحدهای کندانسور در خارج از ساختمانی که قرار است خنک شود قرار می‌گیرند و بین واحد و ساختمان لوله‌کشی می‌شود که یک تیوب برای بخار مبرد وارد شده و دیگری برای مایع مبرد خارج شده از واحد می‌باشد.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسور تماس مستقیم
در کندانسورهای تماس مستقیم (direct contact condenser) یا کندانسور تماسی (contact condenser)، تماس منبع سرما با بخار به صورت مستقیم است و مانعی بین آنها وجود ندارد.
در این نوع کندانسور، مایع به صورت مستقیم بر روی بخار ریخته می‌شود. بخار حرارت نهان تبخیر (latent heat of vaporization) خود را از دست می‌دهد و این حرارت به مایع منتقل و باعث گرم شدن آن می‌شود.
این کندانسورها بنام کندانسورهای اختلالی (mixing condensers) نیز مشهور هستند.
در کندانسور تماسی، انتقال حرارت کامل است و دو سیال کاملا با یک‌دیگر هم‌دما می‌شوند اما در صورتی که دو سیال از یک جنس نباشند و جداسازی آنها مشکل باشد، نمی‌توان این نوع کندانس را انجام داد.
بنابراین در کندانسور تماسی بخار و مایع از یک جنس ماده هستند.
یک کندانسور تماسی، از یک ستون با پلیت‌های (plate) مختلف تشکیل یافته است که مسیر حرکت بخار از پایین ستون به بالا و مسیر حرکت مایع از بالای ستون و از درون پلیت بالایی به پایین ستون و پلیت‌های زیرین است.
در نوع دیگری از کندانسور تماس مستقیم، آب سرد به داخل بخار اسپری می‌شود. این کندانسورها در نیروگاه‌هایی که دارای سیستم خنک‌کن برج خشک غیرمستقیم یا برج هلر (heller) هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در این نوع کندانسورها عمل تقطیر با پاشیدن و یا نازلینگ سیال خنک کننده به داخل محفظه‌ای مملو از بخار و در اثر اختلاط این دو با هم صورت می‌گیرد. در این حالت بخار و آب مستقیما با هم مخلوط می‌شوند و بخار تقطیر شده به بویلر بر می‌گردد.
به همین جهت آب خنک کننده باید کاملا خالص باشد.
راندمان کندانسور تماسی از کندانسور سطحی بیشتر است و این، به آن علت است که در کندانسور تماسی مانعی بین دو سیال وجود ندارد و دو سیال کاملا با یک‌دیگر به تعادل حرارتی می‌رسند.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسور برج تقطیر
کندانسوری که در برج تقطیر (distillation tower) تعبیه شده است، یک مبدل حرارتی است که در داخل لوله‌های آن یک مایع سرد مانند آب در جریان است.
اگر محلول بالای برج فرار باشد، برای کندانس کردن آن انرژی زیادی لازم است و باید از سیالات سرد‌تری مانند نیتروژن مایع استفاده شود.
همچنین زمانی از نیتروژن مایع استفاده می‌گردد که دبی محصول زیاد باشد. کارکرد کندانسور برج تقطیر می‌تواند به دو صورت باشد:
کندانس کامل (complete condensation)، یعنی تمام بخار بالای برج را به مایع اشباع تبدیل و مایع برگشتی را تا نقطه حباب کندانس می‌کند.
کندانس جزیی (partial condensation)، در مواقعی که نقطه جوش مایع فرار خیلی پایین باشد، از کندانس جزیی استفاده می‌شود. همچنین زمانی که محصول بالایی برج به صورت بخار مورد نیاز باشد، کندانس جزیی به کار می‌آید.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسور کمپرسور
کندانسورها یا دستگاه‌های تقطیر‌کننده ماده مبرد بعد از کمپرسور قرار می‌گیرند و گاز مبرد پس از ورود به این دستگاه تبادل حرارت کرده و تقطیر می‌گردد و گرمایی را که از اواپراتور در نتیجه سرد کردن محیط خود جذب نموده است به اضافه گرمایی که در اثر کار مکانیکی کمپرسور در مرحله تراکم به گاز مبرد منتقل شده است،
دفع و تا حد تقطیر و تبدیل مبرد به مایع آن را سرد می‌کند. بنابراین می‌توان نوشت:
حرارت تولیدشده در کمپرسور+حرارت جذب شده در اواپراتور=حرارت دفع شده کندانسور
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسور در نیروگاه بخار
وظیفه اصلی کندانسور نیروگاهی عبارت است از مایع کردن بخار خروجی از توربین و بازیافت آب تغذیه با کیفیت بالا جهت استفاده مجدد در سیکل.
کندانسور در ضمن اجرای این وظیفه، کار دیگری هم انجام می‌دهد که حتی مفیدتر از نقش اصلی آن است:
اگر دمای آب خنک کن به اندازه کافی پایین باشد، در کندانسور که بخار خروجی از توربین به آن تخلیه می‌شود فشار پایین یا خلاء نسبی برقرار می‌شود.
این فشار برابر است با فشار اشباع مربوط به دمای بخار درون کندانسور که مقدار آن به نوبه خود به دمای آب خنک کن وابسته است. کاهش انتالپی درون کندانسور باعث افزایش کار گرفته شده از توربین می‌شود.
با کاهش فشار کندانسور فقط به اندازه چند کیلو پاسکال، کار توربین و بازده نیروگاه افزایش و جریان بخار بزرگتر می‌شود. از دیدگاه ترمودینامیکی هر چند دمای آب خنک‌کن مورد استفاده پایینتر باشد بهتر است.
بنابراین بازده نیروگاههای کندانسور دار بسیار بیشتر از نیروگاههای بدون کندانسور است. در همه نیروگاههای امروزی از کندانسور استفاده می‌شود و کندانسور یک دستگاه اصلی و بسیار مهم در نیروگاه به شمار می‌رود.
سیستم آب گردشی آب خنک‌کن مورد نیاز کندانسور را تامین می‌کند و از این رو به صورت واسطه‌ای عمل می‌کند که توسط آن گرما از چرخه بخار به محیط دفع می‌شود.
سیستم آب گردشی باید گرما را به طور موثر به محیط دفع کند و در عین حال با مقررات دفع گرما به محیط سازگار باشد.
مقدار حرارتی که توسط سیستم آب گردشی دفع می‌شود از حرارت تبدیل شده به کار مفید در چرخه بخار بیشتر است.
مقدار حرارت دفع شده در نیروگاههای در حال کار کنونی ۱٫۵ تا ۳ برابر کار مفید خروجی از این نیروگاهها است.
همه چیز راجع به کندانسور و انواع آن
کندانسور تبخیری جهت سردخانه های با ظرفیت تا ۵۰۰۰ تن می باشد. کارکرد آسان، ساختار فلزی، نوع لوله کشی و قرار گرفتن دقیق قسمت های حساس موجب بالا رفتن راندمان دستگاه ها شده است.
ویژگی کندانسورهای تبخیری:
- تعداد و مجموع هوادهی بادبزن ها بر اساس محاسبات دقیق و مطابق با شرایط اقلیمی ایران انتخاب گردیده اند که مهمترین مزیت آنها صرفه جویی در مصرف کمتر انرژی،استهلاک کمتر و عمر طولانی الکتروفن ها می باشد.
• ابعاد کندانسورها و قطعات و اجزاء تشکیل دهنده کندانسور جهت سهولت ساخت و خدمات پشتیبانی فروش کاملاً استاندارد گردیده است.
• مجموع گردش آب در کندانسورهای EC بهینه شده است که صرفه جویی قابل توجهی در مقدار آب مصرفی دارد.
• کلیه الکتروموتورها دارای حفاظت IP 54 کلاس F و یا بر اساس تقاضا IP 55 می باشد.
• کلیه اتصالات ورودی ، خروجی ، سرریز و غیره جهت حداکثر راندمان بهینه شده اند.
• کلیه اجزاء تشکیل دهنده کندانسورهای EC مطابق با استاندارد ASTM A123 به ضخامت ۶۰ الی ۱۰۰ میکرون گالوانیزه داغ می گردند.
• کلیه کویل های کندانسورهای EC در فشار ۳۲ اتمسفر و در زیر آب تست فشار می گردند.
• کویل های کندانسور قبل از تحویل به مشتری توسط گاز نیتروژن با فشار مناسب شارژ می گردد.
• نازل های سیستم توزیع کننده آب بر روی کویل از جنس PVC
• هیتر صنعتی مورد نیاز همراه با ترموستات مربوطه در تشتک دستگاه لحاظ گردیده است.
ساخت سردخانه دو مداره چیست ؟
سردخانه دو مداره ، یکی از انواع سردخانهاست که قابلیت عملکرد هر دو حالت سردخانه زیر صفر و سردخانه بالای صفر را داراست.
در سردخانه دو مداره بایستی پس از تخلیه سردخانه (بالای صفر یا زیر صفر) در یکی از این حالات و تغییر به حالت دیگر (بالای صفر یا زیر صفر) اتاق سردخانه را با مواد نانو ضدعفونی و شستشو کرد که پس از بارگیری مجدد باعث بو گرفتن محصول جدید نشود.
نگهداری محصولات مختلف در شرایط بهینه، نیاز به سردخانه های مجزایی دارد که از نظر اقتصادی امکان پذیر نیست.
به عبارت دیگر سردخانه دومداره انبارهایی هستند که توانایی نگهداری و ذخیره مواد غذایی را در دمای پایین دارند.
سردخانه ها معولا در انواع سردخانه های زیر صفر، بالای صفر، دو مداره و دو منظوره تولید می شوند. در این مقاله قصد داریم انواع سردخانه ها را بررسی کنیم.
گاهی اوقات شرایطی پیش می آید که در آن محصولات در سالن های زیر صفر یا بالای صفر کاهش پیدا می کند و ظرفیت سالن خالی می ماند.
در سردخانه های دو منظوره این قابلیت وجود دارد که دما به بالا یا زیر صفر قابل تغییر باشد تا بتوان از آن ها در ذخیره محصولات مختلف استفاده کرد.
انواع سردخانه دو مداره
سردخانه های زیر صفر : سردخانه های زیر صفر برای ایجاد شرایط انجماد و دمای زیر صفر طراحی و ساخته می شوند.
از سردخانه های زیر صفر برای ذخیره و نگه داری مواد غذایی فاسدپذیر مانند گوشت دام و طیور و محصولاتی مانند همبرگر، بستنی و پنیر پیتزا استفاده می شود.
در ایران سردخانه های زیر صفر با قابلیت ایجاد دمای حداکثر ۳۲ درجه زیر صفر و در ظرفیت های ۱.۵ تا ۷۰ اسب بخار تولید می شوند.
سردخانه های بالای صفر : سردخانه های بالای صفر برای ایجاد شرایط دمای سرد بالای صفر و معمولا ۱ تا ۵ درجه سانتی گراد ساخته می شوند.
از این سردخانه ها برای نگهداری موادی مانند میوه و سبزی استفاده می شود زیرا دمای زیر صفر منجر به فساد میکروبی، شیمیایی یا فیزیکی این مواد می شود.
استفاده از این سردخانه ها نیازمند اعمال فرایندهای سردکردن، درجه بندی، التیام، واکس زنی و بسته بندی محصولات است.