کندانسورها
به روز رسانی شده در ۱۴۰۳/۵/۲۱ زمان مطالعه 10 دقیقه
اطلاعات کندانسورها
کندانسورها دستگاه هایی هستند که جریان بخار را می پذیرند و با استفاده از انتقال حرارت و/یا فشرده سازی آن را به مایع تبدیل می کنند. کندانسور ممکن است به یک مبدل حرارتی اشاره داشته باشد که به طور خاص برای خنک کردن گازها و سیالات پردازش زیر نقطه جوش آنها استفاده می شود. با این حال، واحدهای متراکم کننده (مانند دستگاه های تهویه مطبوع) در سیستم هایی استفاده می شوند که محیط بیرون را خنک می کنند. این سیستم ها ممکن است شامل یک کمپرسور، یک اواپراتور، فن ها و سایر اجزاء علاوه بر بخش مبدل حرارتی (کندانسور) باشد.
انواع کندانسور
کندانسورها را می توان صرفاً به عنوان مبدل حرارتی برای کاربردهای متراکم یا به عنوان واحدهای متراکم برای سیستم های HVAC طراحی و فروخت.
مبدل های حرارتی
کندانسور مبدل حرارتی به منظور تبدیل گاز به مایع از طریق انتقال حرارت استفاده می شود. کندانسورها را می توان به عنوان کندانسورهای تماس مستقیم یا کندانسور سطحی بسته به روش انتقال حرارت ساخت.
کندانسورهای تماس مستقیم گرما را از طریق تماس مستقیم بین گاز و مایع منتقل می کنند. از آنجایی که هیچ مرزی برای جداسازی وجود ندارد، هم مایع و هم گاز باید از یک ماده باشند (مثلاً آب و بخار).
کندانسورهای تماس غیرمستقیم، گرما را از طریق یک لایه مرزی رسانای حرارتی، معمولاً یک صفحه، پوسته یا لوله انتقال می دهند. لایه مرزی اجازه انتقال حرارت را می دهد اما از اختلاط یا آلودگی جریان سیال جلوگیری می کند.
کندانسورهای سطحی ، کندانسورهای مبدل حرارتی هستند که بیشتر برای توربین های بخار در نیروگاه های حرارتی طراحی می شوند. به طور معمول، این دستگاه ها دارای یک چاه بزرگ برای جمع آوری بخار متراکم هستند. کندانسورهای سطحی همچنین دارای اتصالاتی برای اجکتورهای هوا یا سایر تجهیزات خلاء هستند تا هوا و سایر موادی را که متراکم نمی شوند حذف کنند.
کندانسورهای آزمایشگاهی شامل مجموعه ای از قطعات شیشه ای آزمایشگاهی هستند که برای حذف گرما از سیالات استفاده می شوند. آنها جزء ضروری در تنظیمات تقطیر هستند.
پوسته و لوله طراحی اولیه مبدل های حرارتی کندانسور است، اما انواع دیگری مانند آبکاری و هوا خنک نیز بسته به کاربرد استفاده می شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد انواع مختلف مبدل های حرارتی و مشخصات و کاربردهای آنها، به راهنمای انتخاب مبدل های حرارتی در Engineering 360 مراجعه کنید.
واحدهای کندانسور
واحدهای کندانسور معمولاً اجزای سیستم های بزرگتر هستند که برای خنک کردن یک محیط از طریق تبخیر و متراکم شدن یک سیال استفاده می شوند. در این سیستم ها، یک سیال خنک (معمولاً یک مبرد) وارد کمپرسور می شود که از طریق فشرده سازی دمای آن را افزایش می دهد. سپس وارد بخش کندانسور می شود که گرما را به محیط بیرون می برد و آن را به مایع تبدیل می کند. پس از حذف ذرات متراکم نشده در خشک کن یا کلکتور، سیال وارد درز انبساط می شود که فشار را کاهش داده و آن را خنک می کند. در نهایت، سیال وارد یک تبخیرکننده می شود که گرما را از محیط مورد نظر (منطقه در حال خنک شدن) جمع آوری می کند تا سیال را تبخیر کرده و به عنوان گاز به کمپرسور بازگرداند.
واحدهای متراکم در انواع سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) استفاده می شود. آنها ممکن است به عنوان واحدهای خنک کننده مستقل یا صرفاً اجزای سیستم های HVAC بزرگتر خریداری شوند. بسته به کاربرد، ممکن است برخی یا همه این بخش‌های مختلف (که در بالا توضیح داده شد) را در خود جای دهند:
کندانسور تبادل حرارتی
اواپراتور تبادل حرارتی
کمپرسور
خشک کن
شیر(های) انبساط
فن ها و دمنده ها
پمپ(های) خلاء یا مبرد
جمع کننده میعانات / حوضه
موتور
پمپ
خنک کننده ها و مبردها
هنگام تهیه کندانسور برای یک برنامه HVAC، کاربران ممکن است نیاز به انتخاب یک خنک کننده برای استفاده داشته باشند. تعداد زیادی مبرد موجود است. اکثر آنها با نام های شماره ای بر اساس نام های مبرد ASHRAE تعیین می شوند . عملکرد مبرد در درجه اول به ضریب عملکرد آن (COP) که نشان دهنده راندمان انتقال حرارت آن است و نقطه جوش آن بستگی دارد که باید برای دمای طراحی سیستم مناسب باشد. عوامل دیگری مانند سازگاری مواد و ویسکوزیته نیز باید در نظر گرفته شوند. مبردها نیز بر اساس ویژگی های ایمنی مانند اشتعال پذیری و سمیت و ویژگی های محیطی مانند پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) و پتانسیل تخریب لایه ازن (ODP) انتخاب و تنظیم می شوند.
مصالح ساختمانی
مواد کندانسور (به ویژه آنهایی که برای بخشهایی که با جریان سیال در تماس هستند) برای فرآیند طراحی و انتخاب مهم هستند. انتخاب مایع خنک کننده در کاربردهای تبرید اغلب با انتخاب مواد همزمان است. مواد متداول عبارتند از مس، برنج، آلومینیوم و فولاد ضد زنگ.
مس به دلیل رسانایی حرارتی بالا، بهترین عملکرد انتقال حرارت را در بین تمام فلزاتی که معمولا در خازن ها استفاده می شود، دارد. با این حال، مس به خودی خود مقاومت خوردگی نسبتاً ضعیفی در برابر سیالات تهاجمی تر دارد. معمولاً با آب و بسیاری از خنک کننده های استاندارد استفاده می شود.
برنج ، آلیاژی از مس و روی، قوی‌تر از مس است و در عین حال هدایت حرارتی بالایی برای انتقال حرارت کارآمد حفظ می‌کند. برنج همچنان از مقاومت در برابر خوردگی رنج می برد، اما می توان آن را با روی برای انعطاف پذیری بیشتر به قیمت عملکرد انتقال حرارت، آلیاژ کرد.
آلومینیوم یک فلز سبک وزن با راندمان انتقال حرارت بالا با هزینه نسبتا کم است. آلومینیوم مورد استفاده در کندانسورها معمولاً با برنز و نیکل آلیاژ می شود تا مقاومت آن در برابر خوردگی افزایش یابد.
فولاد ضد زنگ آلیاژی از فولاد با مقاومت در برابر خوردگی عالی است. فولاد ضد زنگ نسبت به فلزات دارای راندمان انتقال حرارت کمتر و هزینه بالاتری است. برای کار با مبردها و سیالات خورنده مناسب است.
مشخصات
کندانسورها معمولاً با توجه به مشخصات خاصی که توسط مشتری تعیین می شود ساخته می شوند. این مشخصات معمولاً برای طراحی و انتخاب کندانسور در برگه سازنده درج می شود.
نرخ جریان، سرعت حرکت سیال (جریان‌ها) در کندانسور را در سیستم تعیین می‌کند که برای مایعات بر حسب گالن در دقیقه (gpm) و برای گازها فوت مکعب در دقیقه (cfm) اندازه‌گیری می‌شود.
فشار طراحی یا فشار عملیاتی ، بالاترین فشارهای سیالی را که سیستم برای تحمل آن در طول عملیات عادی طراحی شده است، مشخص می کند، که معمولاً بر حسب پوند بر اینچ مربع (psi) داده می شود. فشارها برای هر دو طرف کندانسور مطابق با طراحی نشان داده شده است.
دمای طراحی یا دمای عملیاتی ، بالاترین و کمترین دمای سیالی را که سیستم برای تحمل آن در طول عملیات عادی طراحی شده است، تعیین می کند. دماها برای هر دو طرف کندانسور مطابق با طراحی نشان داده شده است.
افت فشار مجاز، بالاترین افت فشار قابل قبول در سیستم را تعیین می کند. سیستم‌هایی که افت فشار بالاتری را امکان‌پذیر می‌کنند، به قدرت پمپاژ بیشتری نیاز دارند، اما می‌توانند نرخ جریان بالاتر و طول لوله‌های طولانی‌تر را تحمل کنند که می‌تواند منجر به تبادل حرارت کارآمدتر شود.
ظرفیت چگالش مقدار سیالی را که کندانسور برای متراکم کردن آن طراحی شده است، بر حسب پوند در ساعت (lb/hr) اندازه گیری می کند.
ظرفیت خنک کننده یا ظرفیت مبرد ، مقدار مبردی را که واحد کندانسور در خود نگه می دارد، مشخص می کند. این رتبه بندی ظرفیت با اندازه کندانسور و طول لوله در داخل واحد مرتبط است.
برنامه های کاربردی
کندانسورها بر اساس کاربردهایی که برای آن ساخته شده اند به طور قابل توجهی متفاوت هستند. پایگاه داده Engineering360 SpecSearch شامل رایج ترین برنامه های خازن است.
خودرو - کندانسورهای طراحی شده برای استفاده در سیستم های تهویه مطبوع خودرو یا وسایل نقلیه (مانند اتومبیل، هواپیما، قطار).
ساختمان - کندانسورهایی که برای تامین تهویه مطبوع مرکزی ساختمان ها استفاده می شوند. آنها را می توان در فضای باز، روی زمین یا پشت بام نصب کرد.
فرآیند - کندانسورهای مورد استفاده در واحدهای خنک کننده برای سیالات در حال فرآیند.
تبرید - کندانسورهای مورد استفاده در سیستم های تبرید.
توربین قدرت بخار - کندانسورهای سطحی که در تاسیسات تولید برق مانند نیروگاه های هسته ای برای متراکم کردن بخار خروجی توربین به آب استفاده می شود.
استانداردها
تعدادی از استانداردها با کندانسورها مرتبط هستند که عملکرد، انطباق با محیط زیست و ایمنی را تأیید می کنند. سازمان هایی که استانداردها و گواهینامه ها را ارائه می دهند عبارتند از AHRI، ASHRAE، ASME، ASTM و HEI.
موسسه تهویه مطبوع، گرمایش و تبرید (AHRI) مرجع صنعت گرمایش و سرمایش در رتبه بندی محصول و عملکرد است. آنها تست های عملکردی را برای تجهیزات و اجزای خنک کننده و تبرید تجاری انجام می دهند. کندانسورهایی که استانداردهای آنها را برآورده می کنند دارای گواهینامه ARI Performance Certified® هستند.
انجمن مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) سازمانی است که حول محور مهندسین صنعت HVAC می چرخد. آنها استانداردهایی را برای فرآیندهای تبرید و طراحی و نگهداری محیط های داخلی ایجاد می کنند. قابل توجه ترین استانداردهای آنها در مورد استفاده از مبرد در واحدهای خنک کننده است.
انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (ASME) سازمانی است که به ارائه استانداردها و منابع برای مهندسان اختصاص دارد. آنها استانداردهای طراحی پیشرو را برای بسیاری از انواع مختلف فناوری و تجهیزات، از جمله کندانسورها ارائه می کنند.
انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) یک رهبر شناخته شده در توسعه استانداردهای بین المللی اجماع داوطلبانه است. آنها استانداردهای آزمایش و عملکرد را برای مواد مورد استفاده برای ساخت لوله های کندانسور و سایر اجزا ارائه می دهند.
موسسه تبادل حرارتی (HEI) یک سازمان پیشرو در توسعه استانداردها برای تبادل حرارت و دستگاه خلاء است. آنها استانداردهای عملکرد و طراحی را برای انواع مختلف کندانسور صادر می کنند.
منبع