دانشنامه تخصصی مهندسی ایران

دانشنامه تخصصی مهندسی ایران

 engpedia   راه اندازی کانال تلگرام ( EngPedia_ir@ )

                همراه با مطالب ویژه سایت بصورت رایگان

  • نسخه ۱۲.۱ نرم افزار Aveva Marine در سایت قرار گرفت. (اینجا)
  • نسخه ۱۰.۵۲ نرم افزار Plus 2D در سایت قرار گرفت. (اینجا)
  • نسخه ۱۱.۰ نرم افزار AGI Systems Tool Kit-STK در سایت قرار گرفت.(اینجا)

همکاران

کندانسور چیست؟

مدیریت مهر ۴, ۱۳۹۳ 2989 بازدید ۲دیدگاه

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 معمولاً 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. 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.

 

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.


 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 معمولاً از نوع صفحه‌ای یا لوله‌ای پرده‌دار هستند. در صورت استفاده از لوله‌های پره‌دار برای کاهش مقاومت در مقابل جریان آزاد هوا، معمولاً 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 نسبتاً 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.

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 معمولاً 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. معمولاً 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 معمولاً 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. معمولاً 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، معمولاً 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

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.

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 کاملاً 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 مستقیماً با هم مخلوط می‌شوند و بخار تقطیر شده به بویلر بر می‌گردد. به همین جهت آب خنک کننده باید کاملاً 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 کاملاً با یک‌دیگر به تعادل حرارتی می‌رسند.
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.

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

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 تأمین 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 مؤثر 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.

مطالب مرتبط
نظرات شما باعث دلگرمی و پیشرفت ما می شود.

telegram: @EngPedia_ir

2 پاسخ به “کندانسور چیست؟”

  1. مروارید گفت:

    سایت خیلی خوبی دارین

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *