info@fadaksanat.ir
021-77614524
123

کندانسور


کندانسورها نیز همچون اواپراتورها وسایل انتقال حرارت می باشند که در آنها حرارت بخار مبرد داغ از طریق سطوح لوله ها به عامل تقطیر(مثلا هوا یا آب) منتقل شده و در اثر بخار مبرد ابتدا تا دمای اشباع سرد و سپس به مایع تبدیل میشود.
با وجودی که بعضی از سیستم های دمای پایین گاهی از آب نمک یا مبردهای انبساط مستقیم به عنوان عامل تقطیر استفاده میکنند ولی در اکثر موارد هوا یا آب و یا ترکیبی از آنها به کار برده میشود.

به طور کلی کندانسورها بر سه نوع می باشند:

1.  کندانسور خنک شونده با هوا

2.  کندانسور خنک شونده با آب

3.  کندانسور تبخیری

در کندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده میکنند در حالی که در کندانسورهای آبی برای تقطیر مبرد از آب استفاده میشود.در هر دو کندانسور فوق الذکر حرارت دفع شده به وسیله مبرد،دمای عامل تقطیر را افزایش میدهد. در کندانسورهای تبخیری،هم هوا و هم آب مورد استفاده قرار میگیرد.گرچه در کندانسورهای تبخیری ، هوای عبوری مقداری افزایش می یابد اما تقطیر مبرد عمدتا از تبخیر آب پاشیده شده بر روی کندانسور ناشی میشود و وظیفه هوا افزایش شدت تبخیر با دفع بخار آب حاصل از تحول تبخیر میباشد.

بار کندانسور

مقدار حرارت دفع شده در کندانسور مجموع حرارت جذب شده در اواپراتور و حرارت معادل کار تراکمی کمپرسور است و هر گونه جذب حرارت از محیط به وسیله بخار مکش نیز قسمتی از بار کندانسور را تشکیل میدهد. با توجه به این که کار تراکمی به ازای واحد ظرفیت تبرید به نسبت تراکم بستگی دارد، مقدار حرارت دفع شده در کندانسور به ازای واحد ظرفیت تبرید، با شرایط کاری سیستم تغییر میکند. همچنین مقدار حرارت تراکمی تا اندازه ای به طرح کمپرسور بستگی دارد و در کمپرسورهای بسته که با جریان بخار مکش خنک میشوند به دلیل جذب حرارت اضافی به وسیله گاز مبرد از موتور ، حرارت تراکمی از کمپرسورهای باز بیشتر میباشد. بعضی از تولید کنندگان کمپرسورها کل حرارت دفع شده به وسیله کمپرسور را در کاتالوگ محصول ارائه شده کارخانه قید میکنند.با دسترسی به چنین جداولی میتوان اطلاعات تهیه شده در آنها را به عنوان مبنای محاسبه و انتخاب کندانسور در نظر گرفت. در صورتی که حرارت تولید شده به وسیله کمپرسور در دست نباشد میتوان با ضرب نمودن ظرفیت آن در ضریبی مناسب از جداول بار کندانسوررا تخمین زد.

کندانسورهای هوایی

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 کمشان فقط در کاربردهای کوچک و عمدتا در یخچالها و فریزرهای خانگی مورد استفاده قرار میگیرند.
کندانسورهای با جریان طبیعی هوا که در یخچالهای خانگی به کار میروند معمولان از نوع صفحه ای یا لوله ای پره دار هستند. در صورت استفاده از لوله های پره دار برای کاهش مقومت در مقابل جریان آزاد هوا، معمولا پره ها را با فاصله زیاد تری نسبت به هم قرار میدهند. زیاد بودن فاصله پره ها همچنین امکان کثیف شدن کندانسور در اثر ورود کثافات را تقلیل میدهد.
کندانسورهای صفحه ای در پشت یخچال ها ساخته میشوند به طوری که جریانی از هوای محیط بر سطوح آنها ایجاد شود در حالی که در کندانسور های لوله ای پره دار در پشت یخچال یا تحت زاویه ای در زیر آن نصب میگردد. بدون توجه به 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 کرم مثلا در مجاورت اجاق گاز خود داری گردد.کندانسورهای هوای با کنوکسیون اجباری را که به فن یا دمنده مجهز میباشند میتوان بر اساس محل نصب شان به دو گروه تقسیم نمود:
۱کندانسورهای نصب شده روی شاسی
2. 
کندانسورهای که دور از کمپرسور نصب میشوند
کندانسورهای هوای نصب شده بر روی شاسی کندانسورهایی هستند که با کمپرسور و محرک آن بر روی شاسی مشترکی نصب شده و جزء مکمل واحد نقطیر خنک شونده با هوا میباشند. کندانسور نصب شده در دور از کمپرسور ، معمولا به طور جداگانه و با فاصله از کمپرسور نصب شده و میتوان 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 چنان چه کندانسور در محل گرمی مثلا زیر شیروانی یا موتورخانه قرار گرفته باشد، بایستی برای رساندن هوا به کندانسور و تخلیه هوای گرم محیط، کانال هایی مورد استفاده قرار گیرند و چون مقدار هوای لازم زیاد میباشد تنها، کندانسورهای کوچک در داخل فضا قرار میگیرد.کندانسورهای واقع در فضای بیرون ، ممکن است بر روی زمین ، روی بام یا دیوار نصب شوند ولی معمولا آنها را روی بام نصب مینمایند.کندانسورهای واقع در فضای باز باید چنان نصب شوند که هوای گرم تابستان کار فن را مختل نکرده و به آن کمک کند و در صورتی که چنین استقراری میسر نباشد بایستی از منحرف کنندهای باد در خروجی کندانسور استفاده نمود. کندانسورهای هوایی در طرح های مختلف قائم و افقی و در اندازه های کمتر از یک کیلو وات تا 500 کیلو وات و بیشتر تولید میشوند. بعضی از این کندانسورها با دو یا چند مدار تبرید جداگانه طراحی شده است و میتوان از آنها برای چند سیستم تبرید مختلف با مبرد های گوناگون استفاده نمود. در بعضی از این کندانسورها که به مدار مادون سرد کن مایع مجهز هستند برای اطمینان از کار موثر مدار مادون سرد کن نباید از مخزن ذخیره مایع استفاده گردد ولی چنان چه از مخزن مایع برای تخلیه فشار مورد استفاده میشود بایستی آن را در بالا دست مدار مادون سرد کن قرار داد.

سیستم های تبرید با کندانسور آبی

سیستم های که از کندانسور های آبی استفاده میکنند به دو دسته تقسیم میشوند:
1. 
سیستم های دفع آب
2. 
سیستم های با گردش مجدد آب
در سیستم های دفع آب معمولا آب خنک کن از آب شهر تامین میشود و پس از عبور از کندانسور به فاضلاب تخلیه میشود. در حالی که در سیستم های با گردش مجدد، آب خروجی از کندانسورخنک شده و مجددا از داخل کندانسور عبور میکند. طبیعتا در مواردی که کندانسور به فاضلاب تخلیه میشود، وفور هزینه آب فاکتور های اساسی در تایین مقدار آب عبوری به ازای واحد حرارتی کندانسور میباشند. به طور کلی موازنه اقتصادی بین هزینه های آب و ظرفیت به این ترتیب است که دبی آب0.025 لیتر بر ثانیه به ازای هر کیلو وات ظرفیت تبرید را تجویز مینماید. هزینه زیاد آب همراه با محدودیت وجود فاضلاب و منابع آب فصلی ، در خیلی از مناطق، سیستم های فاضلابی را به ظرفیت های کوچک محدود نموده است. هنگامی که آب خنک کننده در کندنسور جریان میابد، بایستی قدرت لازم برای جریان آن را در تعین دبی آب ، مد نظر قرار داد. تجربه نشان میدهد دبی 0.045 تا 0.06 لیتر در ثانیه به ازای هر کیلو وات بار کندانسور ، اقتصادی ترین موازنه بین توان لازم کمپرسور و پمپ را فراهم مینماید. در مواردی که آب لازم برای سیستم فاضلابی از چاه  یا بعضی منبع دیگر نظیر رودخانه ، دریاچه ، استخر و غیره تامین میشود برای تعیین دبی بهینه آب ، هزینه آب وتوان لازم پمپ در نظر گرفته میشوند. مدار آب کندانسور تا حد زیادی به وسیله مقدار آب جریان یافته ، تعیین میشود. از آنجا که انتقال حرارت تابعی از زمان میباشد، هر گاه مقدار کمی آب بخواهد افزایش دمای زیادی در کندانسور داشته باشد، بایستی زمان تماس آن با مبرد تقطیر شونده بیشتر از هنگامی باشد که دبی آب بیشتر و افزایش دمای آن کمتر است. بنابراین با کم شدن دبی آب ،تعداد مدارهای آب کندانسور کمتر ولی طولانی تر خواهد شد. به طوری که آب به مدت کافی در کندانسور  می ماند و مقدار حرارت لازم را جذب می نماید. از طرف دیگر، با افزایش دبی و تقلیل افزایش دمای آب، تعداد مدارها بیشتر و طول آنها کوتاه تر میشود تا حداقل افت فشار وجود داشته باشد.در طرح مدارآب کندانسور، بایستی به سرعت وافت فشار آب درعبور از کندانسورتوجه ویژه مبذول نمود. در تمام موارد حداقل سرعت مجاز، سرعتی است که جریان آشفته وضریب انتقال حرارت بالایی تولید نماید.به لحاظ اینکه افت فشار تابعی از سرعت آب میباشد، افت فشار با افزایش سرعت آب، افزایش می یابد وبه همین دلیل حداکثر سرعت مجاز معمولا با حداکثر افت فشار مجاز تعیین میشود ولی در سیستم های فاضلابی که آب شهر با فشار از داخل کندانسور عبور می کند به دلیل درهم بودن جریان وفشاراصلی زیادآب شهر، افت فشار در کندانسور بحرانی نمی باشد. در چنین مواردی بری حصول ضریب انتقال حرارت بیشتر سرعت های بالا تر توصیه می شود. ولی هنگامی که آب به وسیله یک پمپ به گردش در می آید، افت فشار زیاد در کندانسور،هد پمپ وتوان آن برای به گردش درآوردن آب را افزایش می دهد. بنبراین در سیستم های با جریان مجدد آب، سرعت بهینه سرعتی است که اقتصادی ترین موازنه بین ضرب انتقال حرارت وهد پمپاژ را فراهم نماید.

شدت رسوب

فاکتور دیگری که بایستی درانتخاب کندانسورهای آبی در نظر گرفته شود، رسوب بر روی لوله است. رسوب گذاری روی لوله ها که عمدتا ناشی ازمواد معدنی است نه تنها ضریب انتقال حرارت سمت آب لوله را کاهش میدهد بلکه با محدودتر نمودن قطر لوله، مقدار آب جریانی را نیز کاهش می دهد که هر دو باعث افزایش شدید فشار تقطیر می شوند.
به طور کلی شدت رسوب گذاری لوله ها به چند چیز بستگی دارد:
1. 
کیفیت آب مصرفی با توجه به نا خالصی های موجود در آن
2. 
دمای تقطیر
3. 
فاصله زمانی تمیز نمودن لوله با توجه به زمان کار.
اکثر تولید کنندگان کندانسورهای آبی، ظرفیت محصولات خود را بر اساس لوله های تمیز و چندین مرحله رسوب گذاری بر طبق ضرایب جداول برای انواع مختلف آبها ارائه می کنند.این ضرایب شاخصی از کاهش ضریب انتقال حرارت ناشی از رسوب جرم بر روی لوله ها هستند. در انتخاب کندانسورهای آبی بایستی همواره حداقل ضریب رسوب 0.0005 را به کار برد و تحت هیچ شرایتی نباید آن را بر اساس لوله های تمیز انتخاب نمود. در صورتی که درجه حرارت تقطیر پایین باشد (دمای خروجی آب کمتر از 38) و لوله های کندانسور زود به زود تمیز شوند ضرایب رسوب بسته به مورد حداقل مقدار قید شده در جداول خواهند بود.

کندانسورهای آبی

کندانسورهای آبی بر سه نوع میباشند:

1.  کندانسورهای دو لوله ای

2.  کندانسورهای پوسته و کویل

3.  کندانسورهای پوسته و لوله

همان طوری که از اسم کندانسورهای دو لوله ای پیداست، این کندانسورها از دو لوله که یکی از آنها در داخل دیگری قرار می گیرند تشکیل می شوند. در این کندانسورها آب از لوله داخلی و مبرد در خلاف جهت آن از فضای بین لوله داخلی و خارجی جریان می یابد به این ترتیب مبرد علاوه بر خنک شدن به وسیله آب کمی هم به وسیله هوا خنک می شود.غیر همسو بودن سیال ها در تمام مبدل ها مطلوب است زیرا موجب افزایش اختلاف دمای متوسط می شود و شدت انتقال حرارت را افزایش می دهد.
کندانسورهای دو لوله ای به شیرهای کنترل آب مجهز هستند و کندانسورهای تقویت کننده ای را برای استفاده با کندانسورهای هوایی در طول زمان بارهای پیک فراهم می نمایند، زیرا شیر آب را می توان طوری تنظیم نمود که با افزایش فشار تقطیر به حد از پیش تعیین شده ای باز شده و اجازه دهد آب بیشتری از کندانسور جریان یابد. به این ترتیب مقدار آب مصرف شده در مقایسه باصرفه جویی در توان مصرفی به دلیل افزایش راندمان کمپرسور، نسبتا کمتر می گردد.
کندانسورهای پوسته و کویل از یک یا چند کویل لوله ای یا لوله ای پره دارکه در داخل پوسته ای فولادی قرار گرفته اند ساخته می شود. در این کندانسور آب از داخل کویل جریان دارد و بخار مبرد داغ از بالا وارد پوسته می شود و در گذر از اطراف کویل های آب با سطح آنها تماس می یابد و تقطیر می شود. مایع مبرد حاصل در ته پوسته کندانسور که اغلب به عنوان مخزن ذخیره مایع عمل می نماید جمع می شود. بایستی توجه داشت که سیستم بیش از حد با مبرد پر نشود زیرا تجمع اضافی مایع در کندانسور قسمت بیشتری از سطح تقطیر را می پوشاند و باعث افزایش درجه حرارت و فشار خروجی مبرد می شود.بیشتر کندانسورهای پوسته و کویل به مدار آب دو نیمه مجهز هستند که در سیستم های فاضلابی به طور سری و در سیستمهای با چرخش مجدد آب به طور موازی به یکدیگر متصل می شوند. به طور کلی کندانسورهای پوسته و کویل در سیستم های کوچک تا ظرفیت kw 35 مورد استفاده قرار می گیرند و با عبور دادن محلول های شیمیایی مجاز از کویل های آب تمیز می شوند. کندانسورهای پوسته و لوله از تعدادی لوله مستقیم و موازی هم که به وسیله لوله ها در محل خود نگه داشته می شوند و در داخل پوسته فولادی استوانه ای شکلی قرار می گیرند تشکیل شده است و از نظر ساختمان مشابه آب سرد کن های مایع پوسته و لوله تر می باشند. آب خنک کننده از داخل لوله های که ممکن است فولادی یا مسی باشند جریان می یابد در حالی که مبرد در داخل پوسته فولادی ما بین صفحه لوله ها قرار می گیرد. آب از فضای ما بین صفحه لوله ها و صفحات انتهایی جریان می یابد  و صفحات انتهایی  برای هدایت جریان آب تقسیم بندی شده اند. نحوه تقسیم بندی صفحات انتهایی به ترتیبی است که تعداد گذرهای آب در داخل کندانسور از یک طرف آن به طرف دیگر را قبل از خروج از کندانسور تعیین می کند.تعداد گذرها حداقل 2 و حداکثر 20 می باشد. به ازای تعداد کل لوله معلوم، تعداد لوله ها در هر گذر با تعداد گذرها به طور معکوس تغییر می کند. برای مثال اگر فرض کنیم کندانسور کلا 40 لوله داشته باشد تعداد لوله های هر پاس در آرایش دو گذره 20 عددو در آرایش 4 گذره 10 عدد خواهد بود.شایان توجه است که به ازای تعداد کل لوله و مقدار جریانی برابر، در کندانسور 4 گذره سرعت آب دو برابر و افت فشار هشت برابر کندانسور دو گذره خواهد بود. به دلیل زیاد بودن سرعت آب در کندانسور چهار گذره ضریب انتقال حرارت بیشتر و به ازای ظرفیت انتقال حرارت کمتری لازم خواهد بود ولی به دلیل افت فشار بیشتر توان لازم برای جریان دادن آب بیشتر می شود. بنابراین شاید بهترین انتخاب برای سیستم های فاضلابی کندانسورهای چهار گذره و برای سیستم های با چرخش مجدد آب کندانسورهای دو گذره باشد.
مطالب بالا صرفا برای تشریح اصول طراحی است و به این معنی نیست که کندانسورهای چهار گذره در سیستم های با چرخش مجدد آب مناسب نیستند.
کندانسورهای پوسته و لوله از ظرفیت های هفت تا صدها کیلو وات، با قطر پوسته از صد تا 1500 میلی متر و با طول 1000 تا 6500 میلی متر ساخته می شوند.تعداد و قطر لوله ها به قطر پوسته بستگی دارد و قطر لوله ها معمولا از 16 تا 50 میلی متر و تعداد آنها از چند عدد(مثلا شش یا هشت)تا هزاران عدد و بیشتر تغییر می کند. صفحات انتهایی کندانسورها قابل باز شدن هستند تا تمیز کردن مکانیکی لوله های آب میسر باشد.کندانسورهای پوسته و لوله در بالا به مخزنی برای توزیع آب در لوله ها و در پایین به تشتکی برای جمع کردن آن مجهز است. هر یک از لوله ها در بالا به توزیع کننده ای که به آب حرکت چرخشی داده و باعث خیس شدن یکنواخت لوله میگردد، مجهزاند. بخار داغ مبرد معمولا از یک طرف پوسته که در بالا و وسط کندانسور قرار دارد وارد شده و مایع حاصل از پایین پوسته خارج می شود. ارتفاع این کندانسورها از 4 تا 6 متر تغییر می کند.چون لوله های کندانسورهای  ایستاده به صورت مکانیکی و حتی در حال کار سیستم نیز قابل تمیز شدن هستند برای کاربردهای با آب املاح دار و یا سایر شرایط کاری با شدت رسوب زیاد مناسب هستند.

کندانسورهای تبخیری

یک کندانسور تبخیری در اصل وسیله ای برای صرفه جویی در مصرف آب است و در واقع ترکیبی از کندانسور آبی و برج خنک کن می باشد که به صورت یک دستگاه ساخته شده است. همان طوری که قبلا بیان شده است در کندانسورهای تبخیری هم از آب و هم از هوا استفاده می شود و آب از تشتک پایینی کندانسور به نازل های آن پمپ شده و بعد از پاشیده شدن بر روی کویل کندانسور به تشتک می ریزد. هوا نیز به وسیله دمنده ای که در بالای کندانسور قرار گرفته از پایین کندانسور مکیده شده و از بالای آن خارج می شود. در بعضی دیگر هریک موتوری جداگانه دارند. قطره گیر های واقع در بالای نازل ها از ورود قطرات آب به دمنده جلوگیری می کنند. نوع دیگری از کندانسور تبخیری که در آن دمنده در قسمت بالا و محل ورودی هوای کندانسور نصب شده است. هر چند تحولات ترمودینامیکی واقعی که در کندانسورهای تبخیری انجام می شوند قدری پیچیده اند، لکن تحول اصلی در این کندانسورها تحول سرمایش تبخیری می باشد. در این تحول آب به علت پاشش و وزش هوا از روی سطوح خیس شده کندانسور، تبخیر شده و منبع حرارتی آن صرفا مبرد تقطیر شونده در کویل کندانسور می باشد.تبرید ایجاد شده به ازای تبخیر واحد جرم آب تقریبا 2260 کیلو ژول است. کل حرارت دفع شده در کندانسور به وسیله مبرد، نهایتا به صورت حرارت محسوس یا نهان (رطوبت) با هوای خروجی از کندانسور خارج می شود. به لحاظ این که با عبور هوا از کندانسور دما و مقدار رطوبت آن افزایش می یابد، مؤثر بودن کندانسور تا اندازه ای به دمای مرطوب هوای ورودی بستگی دارد و با پایین بودن آن کندانسور مؤثر خواهد بود.