آشنایی با نحوه عملکرد کندانسور آبی در تجهیزات برودتی و انواع آنها

کندانسور آبی یکی از قطعات ضروری در تجهیزات برودتی، تقطیر و تهویه مطبوع است که جهت خنک کردن سیال مبرد و یا میعان به کار گرفته می شود. عمل کندانسینگ گاز مبرد در کندانسور های آبی بسیار سریع تر از کندانسورهای هوایی صورت می گیرد چرا که سیال مبرد تماس بیشتری با آب داشته و قدرت جذب گرما در آب بیشتر از هوا می باشد. 

با این وجود، کندانسورهای آبی قیمت و هزینه نگهداری تقریبا بیشتری نسبت به کندانسورهای هوایی دارند ولی مصرف انرژی و برق در آنها بسیار کمتر است. در این نوشته از eig به انواع کندانسورهای آبی، نحوه کار و مزایا و معایب آنها نسبت به کندانسورهای آبی می پردازیم. 

کندانسورهای آبی چگونه کار می کنند؟

کندانسور وظیفه خنک سازی سیال کاری را بر عهده دارد، بنابراین در نوع آبی آن نیز از آب جهت خنک کردن سیال استفاده می شود. در این کندانسورها سه مرحله ترمودینامیکی یعنی کاهش دمای سیال، تبدیل گاز به مایع (میعان) و کاهش دمای سیال مایع صورت می گیرد. 

معمولا همه آنها دارای دو محفظه جدا هستند که یکی برای سیال خنک کننده (آب) و دیگری برای سیال خنک شونده (آب، گاز مبرد، بخار و…) کاربرد دارد. سیال خنک کننده یعنی آب ، گرمای سیال کاری را گرفته و آن را به مایع تبدیل می کند یا خنک می کند. 

کندانسورهای آبی با اینکه در مدل های مختلفی تولید می شوند، تنها تفاوت آنها در قیمت و سرعت خنک کنندگی سیال است. معمولا سیال خنک کننده در محفظه بیرونی و سیال خنک شونده در محفظه مارپیچی یا داخلی قرار می گیرد تا به خوبی توسط آب خنک شود. 

از آنجایی که این دو سیال نباید با هم ترکیب شوند، بنابراین مجاری ورودی و خروجی هر دو سیال به صورت جداگانه طراحی و پیاده سازی می شود. آب سرد از یک ورودی وارد محفظه شده و آب گرم از ورودی دیگر خارج می شود. 

هم چنین سیالی که نیاز به خنک سازی دارد مانند گاز مبرد، آب داغ، بخار آب و … از یک ورودی وارد لوله های مارپیچی شده و پس از خنک شدن (یا تبدیل شدن به مایع) از خروجی خارج می شود. 

انواع کندانسورهای آبی 

با اینکه این کندانسورها در طرح ها و مدل های مختلفی تولید شده اند، اما سیال خنک کننده در همه آنها آب است و این به دلیل خاصیت حرارت گیری بالقوه آب و نقطه جوش بالای آن است. در ادامه با انواع کندانسورهای آبی موجود در بازار آشنا می شوید : 

1- کندانسور آبی پوسته – لوله (shell-tube)

همانطور که از نام آن پیداست، دارای یک محفظه بزرگ به نام پوسته و تعدادی لوله افقی مارپیچی بنام کوئل می باشد. سیال خنک شونده که می تواند انواع مختلفی اعم از بخار داغ، گاز مبرد، آب داغ و … باشد، در داخل لوله ها جریان داشته و به کمک سیال خنک شونده (آب سرد) موجود در محفظه، خنک و چگالش می شود. 

آب هیچ تماس مستقیمی با مبرد یا بخار نداشته و دو سیال با هم ترکیب نمی شود. لوله ها و پوسته هر دو از جنس استیل ساخته می شوند تا دچار خوردگی و زنگ زدگی نشوند و رسوب انباشت شده در داخل لوله ها به راحتی به کمک اسید و سرکه قابل زدایش باشد. 

مارپیچی بودن لوله ها سبب شده تا سیال خنک شونده بیشترین تماس را با آب سرد داشته باشد و سرعت جریان آن به کندترین حالت برسد. هم چنین در داخل محفظه یا همان پوسته، صفحاتی استیل و عمودی تعبیه شده که سرعت جریان آب سرد را به کمترین حالت می رساند و آب خنک کننده بیشترین زمان را در داخل محفظه باقی می ماند که این کار میزان حرارت گیری آن را تا حد زیادی افزایش می دهد. 

2- کندانسور آبی صفحه ای 

کندانسور آبی مدل صفحه ای از تعداد زیادی صفحه نازک استیل ( یا سایر آلیاژهای ضد زنگ) ساخته شده که آب و سیال خنک شونده به صورت یک در میان در داخل صفحه ها قرار می گیرند و صفحات بدون فاصله در کنار یکدیگر نصب شده اند.

صفحات به کمک پیچ و مهره به هم وصل شده اند ولی ورودی و خروجی دو سیال جدا از هم می باشد، بنابراین هیچگاه با هم ترکیب نخواهند شد. در قسمت جلویی کندانسور، چهار عدد لوله یعنی دارای دو لوله در قسمت بالایی و دو لوله در قسمت پایینی وجود دارد که سیال خنک شونده از لوله بالایی وارد و از لوله پایینی خارج می شود. 

هم چنین سیال خنک کننده از لوله پایینی وارد و از لوله بالایی خارج می شود، هر دو به صورت یک در میان وارد صفحات می شوند و به دلیل مماس بودن صفحات، گرما از سیال گرم به سیال سرد انتقال پیدا می کند.

در داخل خود صفحات تعداد زیادی صفحه افقی جهت کاهش سرعت جریان سیال استفاده شده است. این کندانسورها در انواع کوچک، متوسط و بزرگ قابل ساخت هستند. 

3- کندانسور آبی مارپیچی 

این کندانسورها در واقع نمونه کوچک شده کندانسور پوسته و لوله است و در انواع کوچک و متوسط و حتی بزرگ قابل ساخت است. معمولا در تجهیزات برودتی و تهویه کوچک و نیمه صنعتی از آنها استفاده می شود. حتی در دستگاه تقطیر صنعتی و خانگی جهت تبدیل بخار به مایع مورد استفاده قرار می گیرند.

این کندانسور آبی دارای یک محفظه استیل و تعدادی لوله مارپیچی استیل در داخل خود است. آب سرد یا همان سیال خنک کننده در محفظه بیرونی قرار گرفته و دارای لوله ورودی و خروجی مجزا است.

سیال خنک شونده (مانند گاز مبرد، بخار داغ یا آب داغ) نیز داخل لوله مارپیچی جریان دارد، از آنجایی که لوله های مارپیچی نیز دارای ورودی و خروجی مجزا می باشد، بنابراین دو سیال با هم ترکیب نخواهند شد. 

4- کندانسور آبی دو لوله 

این کندانسور طراحی ساده ای دارد و از دو لوله صاف، درهم و بدون خم ساخته شده است. به دلیل استفاده از حجم کم فلزات، هزینه ساخت پایین و قیمت تمام شده پایینی نسبت به سایر مدل ها دارد. اما به دلیل مارپیچی نبودن لوله ها ضریب انتقال حرارت پایینی دارد و سیال را به خوبی خنک نمی کند. سیال خنک کننده در محفظه بیرونی و سیال خنک شونده در لوله داخلی قرار دارد. 

مزایا و معایب کندانسورهای آبی نسبت به کندانسورهای هوایی 

از جمله معایب کندانسورهای آبی می توان به موارد زیر اشاره کرد : 

• احتمال رسوب املاح و آهک در داخل محفظه وجود دارد
• هزینه نگهداری بالا به دلیل رسوب بستن و تعداد قطعات و لوله های زیاد
• قیمت بالاتر به دلیل استفاده از استیل و تعداد زیادی صفحه 
• نیاز به دریاچه آب یا برج خنک کننده دارد
• معمولا برای سیستم های برودتی و تهویه کوچک و خانگی صرفه اقتصادی ندارد 

این کندانسورها مزایایی هم نسبت به نوع هوایی خود دارند که شامل موارد زیر می شوند : 

• سرعت خنک کنندگی بالا نسبت به کندانسورهای هوایی
• عدم نیاز به مصرف برق یا انرژی زیاد
• طول عمر بالاتر در صورت استفاده از استیل و فلزات ضد زنگ 
• مناسب برای تجهیزات برودتی و سرمایشی بزرگ و صنعتی 
• کارکرد بی صدا مناسب برای بیمارستان، مدرسه و دانشگاه و …
• نوع مارپیچی، لوله ای و صفحه ای آن در اندازه های کوچک قابل ساخت هستند. 

در چه صنایعی از کندانسور آبی استفاده می شود؟

از کندانسورهای آبی در شکل های مختلفی می توان استفاده کرد و تمامی سیستم های تهویه مطبوعی که با گاز مبرد یا آب سرد کار می کنند، قادر به خنک سازی سیال خنک شونده خود با این کندانسورها هستند. 

هم چنین به دلیل سرعت خنک سازی بالا، یک روش بسیار کارآمد در انواع سردخانه های صنعتی و بزرگ مانند سردخانه میوه بوده و به راندمان بهتر و خنک سازی سریع تر اتاقک ها کمک خواهد کرد. در صنایع پتروشیمی و پالایشگاه ها جهت کندانسینگ و تقطیر بهتر گازها و مواد شیمیایی کاربردی خواهد بود. 

در کارخانجات نیز از این کندانسورها جهت خنک کردن آب لازم برای کارکرد دستگاه ها و گاز مبرد سیستم های برودتی و تهویه می توان استفاده کرد. هم چنین تمامی یخچال های بزرگ و صنعتی و وسیله های برودتی و سرمایشی بزرگ از این سیستم جهت خنک سازی گاز مبرد می توانند استفاده کنند. 

نمونه ای از کندانسورهای آبی در دستگاه های عرق گیر و تقطیر خانگی و صنعتی نیز مشاهده می شود که جهت میعان گاز به مایع و تولید عرقیات گیاهی مورد استفاده قرار می گیرد. 

جمع بندی نهایی 

در این نوشته از وبلاگ EIG با انواع کندانسورهای آبی و شیوه کارکرد آنها آشنا شدید. با اینکه در طرح ها و شمایل مختلفی ساخته می شوند اما در همگی آنها از آب جهت خنک کردن سیال استفاده می شود. استفاده از آلیاژ استیل ضد زنگ در ساخت قطعات این دستگاه ها سبب بالا رفتن قیمت آنها می شود، اما نسبت به کندانسورهای هوایی مصرف برق پایین و کارکرد بی صدایی دارند.