کندانسور چیست؟
با اینکه ممکن است سیستم‌های تبرید تفاوت‌های زیادی در طراحی و قطعات مختلف داشته باشند، اما همگی آن‌ها بر یک پایه و اساس کار می‌کنند. در هر سیکل تبرید مکانیکی، شاهد چهار فرآیند تراکم، تقطیر، انبساط و تبخیر هستیم. گرما توسط ماده مبرد در اواپراتور جذب شده و ماده مبرد به گاز تبدیل می‌شود. سپس این گاز گرم وارد کمپرسور شده و فشرده می‌شود و فشار آن افزایش پیدا می‌کند. درنهایت نیز این ماده مبرد که دما و فشار بالایی دارد، وارد کندانسور شده و با از دست دادن گرما، به مایع تبدیل می‌شود. در ادامه نگاهی جزئی‌تر به کندانسور و وظیفه آن در چیلر و سردخانه خواهیم داشت.
وظیفه کندانسور در سیکل تبرید چیست؟
کندانسور یا معادل آن «چگالنده» همانطور که از اسمش پیداست، برای تبدیل حالت ماده مبرد از گاز به مایع در سیکل‌های تبرید مورد استفاده قرار می‌گیرد. گاز گرم و پرفشار خروجی از کمپرسور وارد لوله‌های کندانسور می‌شود و گرمای خود را از دست می‌دهد و درنهایت به مایع تبدیل می‌شود.
کندانسور و اواپراتور هر دو از مبدل‌های حرارتی محسوب می‌شوند که در کنار کمپرسور، سه عضو حیاتی یک سیستم تهویه مطبوع به حساب می‌آیند. طراحی و انتخاب صحیح این سه می‌تواند تاثیر بسیار زیادی در راندمان سیستم داشته باشد.
بسته به نحوه تبادل گرمای کندانسور با محیط و خنک شدن آن، کندانسور را به سه دسته تقسیم می‌کنند:
کندانسور هوا خنک (هوایی) چیلر و سردخانه
همانطور که از نام این طراحی پیداست، در این کندانسور هوا از میان کویلها و یا لوله‌های کندانسور عبور می‌کند و از این طریق گرما از ماده مبرد به محیط منتقل می‌شود. کندانسور هوایی خود نیز به دو دسته خنک شوندگی با جریان طبیعی هوا و یا با جریان اجباری هوا تقسیم بندی می‌شود.
کندانسور هواخنک (هوایی) با جریان طبیعی
در این نوع از کندانسور، جریان طبیعی هوا بر روی کویل ها باعث می‌شود که کندانسور خنک شود. از آنجا که معمولا سرعت جریان هوا کم است و تبادل گرما نیز چندان زیاد نیست، بنابراین این نوع از کندانسور بازدهی بالایی ندارد. به همین دلیل معمولا کندانسور هواخنک با جریان طبیعی هوا را با مساحت سطح‌های زیاد می‌سازند تا گرما به خوبی از کندانسور دفع شود. نوع کندانسور به کار رفته در یخچال‌ها و فریزرهای خانگی نیز از همین نوع است.
کندانسور هواخنک (هوایی) با جریان اجباری
در این کندانسور با استفاده از یک دمنده یا فن، هوا بر روی سطح کندانسور جریان پیدا می‌کند. سیستم‌های تهویه خانگی نیز معمولا از این نوع از کندانسور استفاده می‌کنند. در این کندانسور جریان هوا از داخل پره‌هایی که از جنس آلومینیوم هستند عبور می‌کند. ماده مبرد نیز از داخل لوله‌هایی که معمولا از جنس مس هستند عبور می‌کنند و انتقال حرارت صورت می‌گیرد.
کندانسور آب خنک (آبی) چیلر و سردخانه
در کندانسور آب خنک، سیالی که وظیفه انتقال حرارت از ماده مبرد به بیرون را دارد، آب است. بسته به نوع طراحی، کندانسور آب خنک نیز خود به سه دسته زیر تقسیم می‌شود:
کندانسور آب خنک دو لوله‌ای (دابل پایپ)
خوردگی در کندانسور و نحوه نگهداری از آن
خوردگی لوله های کندانسور یکی از مشکلات عمده خوردگی در یک واحد نیروگاه بخاری است چرا که سوراخ شدن و تجهیزات دیگر واحد نیروگاهی از قبیل بویلر و توربین را با مشکل مواجه می سازد. به این ترتیب بواسطه آلوده شدن چگالیده و بخار درون سیکل،خسارات شدیدی به بویلر و توربین های نیروگاه وارد می شود.
آلیاژهای پایه مس به علت دارا بودن خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی مناسب،فرم پذیری عالی و خواص حرارتی خوب،کاربردی گسترده در لوله های کندانسور نیروگاهی دارد امااین آلیاژها نیز تحت شرایط مختلف سرویس و در حضور آلاینده های با شدت های مختلف خوردندگی مصون نبوده و مورد تهاجم و خوردگی قرار می گیرند. رفتار خوردگی آلیاژهای بکار رفته در لوله های کندانسور متاثر از ترکیب آلیاژ و شرایط محیطی اعم از دما ،سرعت،میزان اکسیژن محلول و ترکیب آب خنک کن می باشد. در این تحقیق سه آلیاژ پایه مس،برنج آدمیرالتی،برنج آلومینیم دار و مس نیکل 5-5 که بطور گسترده ای در لوله های کندانسور مورد استفاده قرار می گیرد تحت شرایط مختلف دما ،اکسیژن محلول و سرعت آب مورد مطالعه خوردگی قرار گرفتند.
امروزه یکی از بصرفه ترین روش های پیشگیری از تشکیل رسوب در تاسیسات و به تبع آن ایجاد خورندگی ، استفاده از ضد رسوب های مغناطیسی می باشد. با نصب این دستگاه در سر راه ورودی آب به تجهیزات حرارتی از تشکیل رسوبات آهکی آب جلوگیری می نماید. با کمترین هزینه و بددون نیاز به اپراتوری برای مدت 25 سال .
ساده‌ترین نوع کندانسور آب خنک، همین نوع دو لوله‌ای به حساب می‌آید. در کندانسور دو لوله‌ای آب سرد از درون لوله داخلی عبور می‌کند و ماده مبرد نیز از داخل لوله بیرونی که در کنار این لوله داخلی قرار می‌گیرد عبور می‌کند و از این طریق تبادل گرما صورت می‌گیرد. درضمن به دلیل اینکه لوله خارجی با بیرون نیز در تماس است، مقداری از گرما نیز از طریق جریان هوای بیرون از لوله می‌تواند از ماده مبرد خارج شود. این نوع از مبدل حرارتی معمولا بازدهی بالایی ندارد و در مقیاس‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کندانسور آب خنک پوسته و کویل (شل اند کویل)
در این نوع از کندانسور آبی، جریان آب از داخل تعدادی کویل عبور می‌کند که ممکن است این کویلها پره‌هایی نیز داشته باشند تا انتقال حرارت به نحو بهتری انجام گیرد و ماده مبرد نیز از داخل پوسته عبور می‌کند. ممکن است در بعضی ظرفیت‌های پایین، جای ماده مبرد و آب تغییر کرده و ماده مبرد از داخل کویلها عبور کند و آب از داخل پوسته رد شود.
کندانسور پوسته و لوله (شل اند تیوب)
معمول‌ترین کندانسوری که در سیستم‌های مختلف تبرید با ظرفیت‌هایی کم تا زیاد استفاده می‌شود، کندانسور آبی پوسته و لوله است. در این نوع از کندانسور، ماده مبرد از داخل پوسته عبور می‌کند و آب از داخل لوله‌ها در چند مرحله عبور می‌کند. ماده مبرد مایع نیز از پایین این کندانسور خروج پیدا می‌کند.
در این نوع از کندانسور نیز به دلیل تماس ماده مبرد با محیط بیرون، مقداری از گرما به محیط اطراف نیز داده می‌شود. معمولا کندانسور لوله و پوسته به صورت افقی طراحی می‌شود که ساختار شماتیک آن در شکل بالا می‌توان مشاهده کرد. نوع عمودی کندانسور پوسته و لوله به طور معمول برای ماده مبرد آمونیاک استفاده می‌شود که پاک‌سازی لوله‌ها را از بالا در حین کار کردن سیستم امکان‌پذیر می‌کند.
کندانسور تبخیری چیلر و سردخانه
در کندانسور تبخیری هم از آب و هم از هوا برای دریافت گرما از ماده مبرد استفاده می‌شود. درواقع یک کندانسور تبخیری ویژگی‌‌های برج خنک کننده و یک کندانسور آبی را در یک جا ترکیب می‌کند.
در این کندانسور آب از قسمت بالایی بر روی یک سری لوله‌هایی که ماده مبرد از درون آن‌ها عبور می‌کند اسپری شده و هوا نیز از پایین به سمت بالا حرکت می‌کند. یک لایه آب نازک نیز از از روی لوله‌های کندانسور عبور می‌کند که در آنجا خنک سازی تبخیری صورت می‌گیرد. وظیفه هوای عبوری این است که نرخ تبخیر آب را افزایش دهد.
ضریب انتقال حرارت برای کندانسورتبخیری بسیار بالاست. درضمن با استفاده از این کندانسور، می‌توان به دماهای پایین نیز در سیکل تبرید دست پیدا کرد.
کندانسور تبخیری معمولا در سیستم‌هایی با ابعاد متوسط تا بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کندانسور به نسبت نمونه آبی، ارزان‌تر است چرا که کندانسور آبی نیاز به یک برج خنک کننده جداگانه دارد.