امروزه استفاده از چگالنده ها یا همان کندانسور ها در زندگی امری ضروری و مهم است به گونه ای که عدم استفاده از آن ها صنعت و چه بسا زندگی بشر را با مشکلات عدیده ای مواجه می کند.در این مقاله به طور اجمالی به معرفی چگالنده ها،انواع آنها و کاربرد های آن ها در صنعت و زندگی روزانه پرداخته می شود.
چگالنده چیست؟
چگالنده یا کندانسور وسیله ای است که وظیفه خنک سازی سیال عامل و نیز تبدیل حالت بخار به مایع را بر عهده دارد.این کار با خنک کردن آن ماده همراه است.در طی این پروسه حرارت نهان ماده گرفته شده و به خنک کننده کندانسور منتقل می گردد.بنابراین می توان کندانسور ها را نوعی مبدل گرمایی به شمار آورد.
ظرفیت چگالنده
نظر به اینکه انتقال حرارت از سطوح کندانسور به وسیله هدایت انجام می شود ، ظرفیت کندانسور تابعی از معادله انتقال حرارت است.
طراحی چگالنده ها
چگالنده ها بسته به کاربرد هایشان دارای طراحی های متفاوتی هستند.آنها در در سلیز های مختلف و دراندازه های بسیار کوچک (دستی) تا کندانسور های بسیار بزرگ صنعتی موجود می باشند.
کاربرد چگالنده ها
از چگالنده ها در مواردی مانند تهویه هوا،فرایند های شیمیایی صنعتی (مانند تقطیر)،کارخانه ها و دیگر سیستم های مبدل گرما استفاده می شود.
انواع چگالنده ها
۱٫کندانسور های خنک شونده با هوا۲٫کندانسور های خنک شونده با آب۳٫کندانسور های تبخیریدر کندانسور خنک شونده با هوا از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می شود در صورتی که در کندانسور خنک شونده با آب،از آب به عنوان عامل تقطیر استفاده می گردد.در هر دو کندانسور ذکر شده حرارت دفع شده به وسیله مبرد دمای عامل تقطیر را افزایش می دهد.در کندانسور های خنک شونده تبخیری هم هوا و هم آب مورد استفاده قرار می گیرند.اگر چه در این کندانسور ها دمای هوای عبوری مقداری افزایش می یابد اما تبخیر آب پاشیده شده بر روی کندانسور،سبب تقطیر مبرد می شود.هوا در این فرایند وظیفه افزایش شدت تبخیر با دفع بخار آب حاصل از تحول تبخیر را ایفا می کند.
کندانسور های خنک شونده با هوا
کندانسور های هوایی به دو دسته تقسیم می شوند :
۱٫کندانسور هوایی با جریان طبیعی
۲٫کندانسور هوایی با جریان اجباری
در این کندانسور ها از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می شود و همان گونه که ذکر شد،در این کندانسور ها حرارت دفع شده به وسیله مبرد،دمای عامل تقطیر را افزایش می دهد.جریان هوا در این کندانسور ها می تواند به صورت طبیعی و یا به وسیله فن یا دمنده وجود داشته باشد.در صورتی که جریان هوا طبیعی باشد،مقدار هوای جریان یافته در کندانسور کم بوده و بنابراین،سطح تقطیر نسبتا بیشتری لازم است.این کندانسور ها به دلیل ظرفیت کم شان تنها در کاربرد های کوچک و عمدتا در یخچال ها و فریزر های خانگی مورد استفاده قرار می گیرند.کندانسور های با جریان طبیعی هوا در دو نوع صفحه-لوله و یا میله-لوله ساخته می شوند.کندانسور میله-لوله از یک میله مارپیچ مسی یا فولادی ساخته می شود که بر روی آن تعداد زیادی میله جوش داده شده است تا سبب افزایش میزان انتقال حرارت از کندانسور شود.در کندانسور های هوایی با جریان اجباری،لوله های مسی از بین تعداد زیادی پره آلومینیومی عبور می کند تا سطح انتقال حرارت را به مقدار قابل توجهی افزایش دهد.هم چنین از یک یا چند فن برای به گردش در آوردن هوا استفاده می شود.کندانسور های هوایی معمولا برای کار با دمای تقطیر حدود ۱۷ تا ۲۲ درجه سانتی گراد بالاتر از دمای محیط طراحی و ساخته شده اند.یکی از معایب عمده دستگاه های خنک شونده با هوا همین موضوع است.زیرا در آب و هوای گرم که دمای محیط بعد از ظهر ها به ۳۴ درجه نیز می رسد،دمای تقطیر ممکن است ۶۶ درجه سانتی گراد باشد.بنابراین توان الکتریکی مورد نیاز جهت چنین دماهایی بسیار بالاست.در چنین شرایطی دمای آب احتمالا از ۴۲ درجه سانتی گراد بالاتر نمی رود.دمای تقطیر در کندانسور آبی در حدود ۳۸ درجه سالنتی گراد است.بنابراین مزایای کندانسور آبی نسبت به هوایی به خوبی مشخص می شود که عبارت است از :۱٫مصرف برق کمتر۲٫دوام و عمر بیشتر کمپرسور
کندانسور های خنک شونده با آب
این کندانسور ها در جاهایی که آب فراوان و ارزان در دسترس باشد،مناسب ترین کندانسور ها محسوب می شوند.اما باید مسایلی همچون خوردگی ناشی از آب یا دفع فاضلاب را در نظر گرفت.معمولا برای واحد های ۵ تنی یا بزرگتر از یک برج خنک کننده استفاده می شود.کندانسور های آبی در ۳ نوع ساخته می شوند :۱٫پوسته و لوله۲٫پوسته و کویل۳٫لوله داخل لولهدر کندانسور های آبی پوسته و لوله و پوسته و کویل،گاز داغ از بالا وارد پوسته شده و پس از تبادل گرما با آب سرد داخل لوله یا کویل تقطیر شده و مایع مبرد از پایین پوسته خارج می شود.آب درون لوله ها نیز پس از جذب گرمای مبرد،یا در رودخانه و چاه ریخته می شوند و یا توسط برج خنک کننده خنک شده و مجددا مورد استفاده قرار می گیرند.در کندانسور آبی لوله داخل لوله آب سرد در لوله داخلی کندانسور جریان داشته و گاز داغ نیز در لوله خارجی به گردش در آمده و پس از تبادل حرارت و گرما،تقطیر،از سمت دیگر کندانسور خارج می شود.هرچه مقدار آبی که با دمای معین در کندانسور گردش می کند بیشتر باشد،فشار تقطیر پایین تر می رود و به این ترتیب،هزینه برق کمتر و عمر و دوام کمپرسور بیشتر حواهد شد.اما باید توجه داشت در صورتی که قیمت آب گران باشد،می بایست شرایطی در نظر گرفته شود که در مجموع بهترین شرایط اقتصادی،سیستم با بالاترین بازده ممکنکارکند.پس از مدتی در اثر گردش آب بر روی جداره داخلی لوله ها و کویل کندانسور،رسوبی ایجاد می شود که مانع از انتقال گرمای بین گاز مبرد و آب خواهد شد.جهت رسوب گیری از اسید با غلظت پایین استفاده می شود.در همین راستا در داخل مخزن،اسید ریخته شده و این اسید توسط یک پمپ درون لوله های کندانسور به گردش در می آید تا سبب جدا شدن رسوب های داخل لوله شود.در زمان رسوب گیری شیر های ورود و خروج آب به سمت برج خنک کننده در حالت بسته قرار می گیرند.در کندانسور آبی گرمای ماده سرمازا توسط آب جذب می شود و سپس گرمای آب به یکی از روش های زیر دفع می شود :۱٫در صورت امکان تامین آب تازه با قیمت ارزان،آب خروجی از کندانسور وارد دریاچه یا رودخانه شده و دوباره آب سرد تازه به کندانسور ترزیق می شود.۲٫با وارد کردن آب خروجی از کندانسور به یک چاه خشک،آب گرم به زمین منتقل می شود.در مکان هایی که جنس زمین ماسه ای باشد و آب را جذب کند،می توان چاهی به قطر ۶۴ سانتی متر و عمق ۱۰۰ متر حفر نمود ودیواره آن را آجر چینی کرد و سپس آن را برای دفع کامل آب کندانسورهای ۳ تا ۱۰ تنی به کار برد.اما آب بها در بسیاری از مناطق عاملی تعیین کننده است و اغلب کشور ها اجازه نمی دهند آب ضایع شود.۳٫به وسیله برج خنک کننده و استخر پاشش،گرمای آب به هوای اطراف منتقل می شود.برای بسیاری از تاسیسات این روش بهترین روش است.برج خنک کننده و استخر پاشش آب را در تماس کامل به هوای در حال وزش قرار می دهند.آب از طریق انتقال گرمای محسوس _ که دمای هوای در حال وزش را بالا می برد _ تا حدودی خنک می شود اما دلیل اصلی خنک شدن آب،مبادله گرمای نهان تبخیر بخش کوچکی از آن است.پایین ترین دمایی که می توان بر اثر خنک کردن آب در برج خنک کننده به آن رسید برابر با دمای مرطوب هواست.در عمل این دما دست یافتنی نیست و معمولا دمای نهایی آب حدود ۲۱ درجه سانتی گراد و بالاتر از دمای هوا در همان زمان است.
برج های خنک کننده
برج های خنک کننده با توجه به نحوه برخورد آب و هوا به ۲ دسته :۱٫جریان هوای متقاطع۲٫جریان هوای مخالفدسته بندی می شوند.برج های خنک کننده از حیث جنس بدنه نیز به ۲ دسته :۱٫آهنی۲٫فایبر گلاسدسته بندی می شوند.درون برج های خنک کننده آهنی از بالا به پایین و در فواصل مساوی تعداد زیادی تخته به صورت افقی قرار می گیرد.سپس آب توسط یک پمپ از پایین برج به بالا منتقل شده و بر روی چوب ها پاشیده می شود.هم زمان با ریزش آب از تخته های بالایی بر روی تخته های پایینی، مقداری از آب تبخیر شده و امکان سرد شدن آب فراهم می شود.در برج های خنک کننده فایبر گلاس به جای تخته ها از پکینگ استفاده می شود.این پکینگ ها، با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و نیز کاهش سرعت جریان آب در خنک سازی نقش موثری دارند.این پکینگ ها به صورت شبکه ای ساخته می شوند و از عمری طولانی برخوردارند.در صورت کاهش هوای بیرون، کندانسورهای آبی مشکل کاهش بیش از حد فشار روی مبرد قبل از شیر انبساط دارند.
کندانسور های تبخیری
این کندانسور تلفیقی از کندانسور هوایی، کندانسور آبی و برج خنک کننده می باشد.طرز کار کندانسور تبخیری به شکل زیر می باشد :۱٫بخار متراکم و داغ وارد کویل کندانسور شده و گرمای آن به آبی که بر روی کویل پاشیده می شود انتقال می یابد.در این حالت کویل توسط پاشش آب خیس نگه داشته می شود.۲٫بخشی از آب با گرمای ماده سرما زا تبخیر می شود و گرمای نهان تبخیر بالای آب، اثر سرمایشی و تقطیر مناسبی را ایجاد می کند و بخش کوچکی از آب بخار شده را سرد و در نتیجه میعان می کند.۳٫آب تبخیر نشده با جذب گرما از ماده سرمازا گرم می شود.۴٫هوا از بین ذرات آب در حال ریزش عبور می کند و با تبخیر بخشی از آب سرمایش مناسبی ایجاد می کند.در صورتی که باد زن و شیپوره های پاشش آب به خوبی کار کنند ، آب نسبت به دمای مرطوب هوای خروجی چند درجه خنک تر می شود.حدود %۵ از آب در گردش تبخیر می شود و این کمبود توسط یک شیر شناور تامین و وارد مخزن می شود.تبخیر بخشی از آب ، غلظت نمک را در آب باقیمانده بالا می برد و در نتیجه ،تصفیه و نمک زدایی آب ضروری تلقی می گردد.اگر سرریز کوچک و یا ریزش مداوم تعبیه شود ، غلظت نمک در آب مخزن بالانخواهد رفت.بنابراین می توان نتیجه گرفت که اگر آب طبق این مرحله خنک نمی شد ، برای ایجاد سرمایش بیشتر دیگر قابل استفاده نبود.کندانسور تبخیری به صورت واحد های تکی برای ظرفیت هایی تا ۱۰۰ تن سرد سازی ساخته می شود.اگر ظرفیت بیشتری مورد نیاز باشد ، از چند واحد استفاده به عمل می آید اما معمولا این کندانسور را برای واحد هایی با ظرفیت ۱۰ تا ۵۰ تن به کار می برند.استفاده از این کندانسور زمانی ضرورت می یابد که آب کم یاب یا گران قیمت باشد ، دفع آب زاید ایجاد مشکل کرده و یا استفاده از برج خنک کننده امکان پذیر نباشد.کندانسور تبخیری فضای اندکی ایجاد می کند زیرا کندانسور ماده سرما زا و تجهیزات خنک کننده آب با هم ترکیب شده و در یک محفظه قرار گرفته اند.
کندانسینگ یونیت
برای انتخاب کندانسینگ یونیت از ظرفیت واحد تقطیر استفاده می شود.با مشخص بودن ظرفیت واحد تقطیر بر حسب کیلو وات و بدست آوردن دمای مکش گاز کمپرسور می توان مدل کندانسینگ یونیت را تعیین نمود.برای محاسبه دمای مکش باید اطلاعاتی از قبیل :
۱٫دمای سالن نگهداری محصول ( با توجه به نوع محصول تعیین می شود )
۲٫رطوبت نسبی سالن ( با توجه به نوع محصول تعیین می شود )
۳٫اختلاف دمای هوای سالن و ماده مبرد جریان داخل کویل اواپراتور
۴٫نوع اواپراتور از نظر جریان هوا ( طبیعی یا اجباری ) با توجه به رطوبت نسبی سالن سردخانه و نوع جریان هوا در اواپراتور ، مقدار اختلاف دمای سالن و ماده مبرد تعیین شود.
منبع: ویکی پدیا، news.sanat.ir، mechanism.ir
