کندانسور چیست؟
در سیستم های انتقال حرارت ، کندانسور دستگاه یا واحدی است که از طریق خنک سازی برای متراکم ساختن ماده گازی به حالت مایع استفاده می شود. با این کار ، گرمای نهان میعان توسط ماده آزاد شده و به محیط اطراف منتقل می شود. از کندانسورها برای دفع موثر گرما در بسیاری از سیستم های صنعتی استفاده می شود. کندانسورها را می توان با توجه به طرح های متعدد تهیه کرد ، و در اندازه های مختلف از کوچک (دستی) تا بسیار بزرگ (مقیاس صنعتی مورد استفاده در فرآیندهای کارخانه) وجود دارد. به عنوان مثال ، یخچال و فریزر از یک کندانسور برای آزادسازی گرمای استخراج شده از فضای داخلی واحد به هوای خارج استفاده می کند.از کندانسورها در تهویه مطبوع ، فرآیندهای شیمیایی صنعتی مانند تقطیر ، نیروگاه های بخار و سایر سیستم های تبادل گرما استفاده می شود. استفاده از آب خنک کننده یا هوای اطراف به عنوان ماده خنک کننده در بسیاری از کندانسورها معمول است.
اصول کار کندانسور
یک کندانسور برای انتقال گرما از یک سیال در حال کار (به عنوان مثال آب در نیروگاه بخار) به یک سیال ثانویه یا هوای اطراف طراحی شده است. کندانسور به انتقال گرمای کارآمد که در هنگام تغییر فاز اتفاق می افتد، وابسته است: در این حالت در هنگام چگالش بخار به مایع، بخار معمولا در دمای بالاتر از مایع ثانویه به کندانسور وارد می شود، بخار با خنک شدن ، به دمای اشباع رسیده و به حالت مایع متراکم می شود و مقادیر زیادی گرمای نهان آن آزاد می شود. وقتی این فرآیند در امتداد کندانسور اتفاق می افتد ، مقدار بخار کاهش یافته و مقدار مایع افزایش می یابد. در دهانه کندانسور فقط مایعات باقی می مانند. برخی از طرح های کندانسور دارای طول اضافی برای خنک کردن این مایع غلیظ شده در زیر دمای اشباع نیز هستند.پارامترهای بی شماری در طراحی کندانسور موثرند ، متغیرهای طراحی شامل سیال عامل ، سیال ثانویه ، هندسه و مواد. مایعات ثانویه متداول شامل آب ، هوا ، مبرد ، یا مواد تغییر فاز هستند.
مزایای کندانسور نسبت به دیگر تکنولوژه های مشابه خنک کننده:
- انتقال گرما توسط گرمای نهفته بسیار کارآمدتر از انتقال گرما فقط با گرمای محسوس است.
- دمای سیال کاری در هنگام تراکم نسبتاً ثابت می ماند ، که اختلاف دما را بین سیال کارگر و ثانویه به حداکثر می رساند.
انواع کندانسور
- کندانسور سطحی نوعی کندانسور سطحی است که در آن محیط کندانس و بخارها از نظر فیزیکی جدا شده و در صورت عدم تمایل تماس مستقیم از آن استفاده می شود. این یک مبدل حرارتی پوسته و لوله است که در خروجی هر توربین بخار در نیروگاه های حرارتی نصب شده است. به طور معمول ، آب خنک کننده از طرف لوله عبور می کند و بخار وارد قسمت پوسته می شود که در آن چگالش در خارج از لوله های انتقال حرارت رخ می دهد. میعانات می ریزد و پایین آن جمع می شود ، غالباً در ظرفی توکار که به آن جوی گرم گفته می شود. طرف پوسته غالباً در خلا کار می کند ، که ناشی از اختلاف در حجم مخصوص بین بخار و میعانات است. در مقابل ، بخار را می توان از طریق لوله ها با آب خنک کننده یا هوا در اطراف خارج جریان داد.
- در شیمی ، کندانسور دستگاهی است که بخارات داغ را خنک می کند و باعث می شود تا آنها به صورت مایع جمع شوند. این را نمی توان با یک واکنش تراکم که دو قطعه را به یک مولکول واحد با یک واکنش جمع و یک واکنش حذف پیوند می زند اشتباه گرفت. در تقطیر آزمایشگاهی ، رفلاکس و اواپراتورهای دوار ، انواع مختلفی از کندانسورها معمولاً استفاده می شود. کندانسور Liebig به سادگی یک لوله مستقیم درون کت آب خنک کننده است و ساده ترین (و نسبتاً کم هزینه ترین) کندانسور است. کندانسور گراهام یک لوله مارپیچ درون یک کت آب است و کندانسور Allihn دارای یک سری انقباضات بزرگ و کوچک در لوله داخلی است که هر کدام سطح متفاوتی را که مواد سازنده بخار بر روی آن متراکم می شوند ، افزایش می دهد. این اشکال پیچیده برای ساخت ، خرید این نوع دوم نیز گران تر است. این سه نوع کندانسور از نوع شیشه ای آزمایشگاهی هستند زیرا به طور معمول از شیشه ساخته می شوند. کندانسورهای موجود در بازار معمولاً دارای اتصالات شیشه ای آسیاب شده هستند و دارای طول استاندارد 100 ، 200 و 400 میلی متر هستند. کندانسورهای خنک کننده هوا بدون کت هستند ، در حالی که کندانسورهای خنک کننده آب حاوی یک ژاکت برای آب هستند. از کندانسورهای بزرگتر نیز در فرآیندهای تقطیر در مقیاس صنعتی برای خنک کردن بخار مقطر در مقطر مایع استفاده می شود. به طور معمول ، مایع خنک کننده از قسمت لوله عبور می کند و بخار مقطر را از طریق پوسته تقطیر می کند و مقطر در پایین آن جمع می شود یا از آن خارج می شود.
- واحد کندانسور برای تهویه مطبوع مرکزی برای یک خانه معمولی : یک واحد کندانسور مورد استفاده در سیستم های تهویه مطبوع مرکزی به طور معمول دارای یک بخش مبدل حرارتی برای خنک کردن و متراکم شدن بخار مبرد ورودی به مایع ، کمپرسور برای افزایش فشار مبرد و حرکت دادن آن در کنار آن و یک فن برای دمیدن هوای خارج از طریق گرما است بخش مبدل برای خنک کردن مبرد داخل. پیکربندی معمول چنین واحد کندانسور به شرح زیر است: قسمت مبدل حرارتی با کمپرسور داخل لبه کناره های واحد پیچیده می شود. در این بخش مبدل حرارتی ، مبرد از طریق عبورهای چند لوله ای عبور می کند ، که با پره های انتقال حرارت احاطه شده اند و از طریق آنها هوای خنک کننده می تواند از خارج به داخل واحد گردش کند. یک فن موتوری در داخل واحد کندانسور نزدیک قسمت بالای آن وجود دارد که توسط برخی از گریتینگ پوشانده شده است تا اشیا به طور تصادفی روی فن قرار نگیرند. این فن برای بیرون کشیدن هوای خنک کننده خارج از قسمت مبدل حرارتی در طرفین و دمیدن قسمت فوقانی آن از طریق توری استفاده می شود. این واحدهای کندانسور در قسمت بیرونی ساختمانی قرار دارند که سعی در خنک شدن دارند ، با لوله گذاری بین واحد و ساختمان ، یکی برای ورود مبرد بخار و دیگری برای مبرد مایع از واحد خارج می شود. البته یک منبع تغذیه الکتریکی برای کمپرسور و فن داخل واحد مورد نیاز است.
- در یک کندانسور با تماس مستقیم ، بخار داغ و مایع خنک به داخل یک ظرف وارد می شود و اجازه می یابد مستقیماً مخلوط شود ، نه اینکه توسط یک مانع مانند دیواره یک لوله مبدل حرارتی جدا شود. بخار گرمای نهان خود را می دهد و به یک مایع متراکم می شود ، در حالی که مایع این گرما را جذب می کند و تحت افزایش دما قرار می گیرد. بخار و مایع ورودی به طور معمول شامل یک ماده چگالنده منفرد است ، مانند اسپری آب برای خنک کردن هوا و تنظیم رطوبت آن.
انواع دیگر کندانسور
سه کندانسور دیگر در سیستم های HVAC استفاده می شود:- آب خنک
- خنک کننده هوا
- تبخیری
کاربرد کندانسورها:
هوا خنک
اگر کندانسور در قسمت خارجی واحد قرار دارد ، کندانسور خنک کننده هوا می تواند راحت ترین آرایش را ارائه دهد. این نوع کندانسورها گرما را به خارج از منزل خارج می کنند و نصب آنها ساده است.
بیشترین کاربردهای این کندانسور یخچال های خانگی ، فریزرهای ایستاده و در واحدهای تهویه مطبوع بسته بندی شده مسکونی است. از ویژگی های بسیار خوب خازن خنک کننده هوا تمیز کردن آنها بسیار آسان است. از آنجا که کثیفی می تواند مشکلات جدی در عملکرد کندانسورها ایجاد کند ، توصیه می شود اینها از گرد و خاک پاک نشوند.
آب خنک
اگرچه نصب آن کمی گران است ، اما این کندانسورها از نوع کارآمدتری هستند. این کندانسورها که معمولاً برای استخرها و کندانسورهای لوله کشی شده برای جریان آب شهر استفاده می شوند ، به سرویس و نگهداری منظم نیاز دارند. آنها همچنین برای صرفه جویی در مصرف آب به برج خنک کننده نیاز دارند. برای جلوگیری از خوردگی و تشکیل جلبک ها ، کندانسورهای خنک شده با آب نیاز به تأمین مداوم آب آرایش همراه با تصفیه آب دارند. بسته به نوع کاربرد می توانید لوله را در لوله ، پوسته و سیم پیچ یا کندانسورهای پوسته و لوله انتخاب کنید. اساساً همه برای تولید یک نتیجه مشابه ساخته شده اند ، اما هرکدام به روشی متفاوت.
تبخیری
گرچه این گزینه ها کمترین انتخاب را دارند ، اما در صورت عدم کفایت منبع تغذیه برای کار با کندانسور خنک کننده آب یا دمای میعانات پایین تر است که می توان با خازن خنک کننده هوا به کار برد. از کندانسورهای تبخیری می توان در داخل یا خارج از ساختمان استفاده کرد و در شرایط معمول در دمای پایین چگالش کار می کند. به طور معمول این موارد در واحدهای بزرگ تهویه مطبوع تجاری مورد استفاده قرار می گیرند. اگرچه موثر هستند ، اما لزوماً کارآمدترین نیستند.