سرماسازان اسپادانا

کندانسور چیست؟

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

• خنک شونده با هوا

• خنک شونده با آب

• کندانسور تبخیری

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

کندانسورهای هوایی:

در کندانسور هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می کنند در کندانسورهای هوایی حرارت دفع شده به وسیله میرد دمای عامل تقطیر را افزایش می دهد. 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 کم شان فقط در کاربردهای کوچک و عمدتا در یخچالها و فریزرهای خانگی مورد استفاده قرار می گیرند. کندانسورهای با جریان طبیعی هوا که در یخچالهای خانگی به کار می روند معمولا از نوع صفحه های یا لوله ای پرده دار هستند در صورت استفاده از لوله های پره دار برای کاهش مقاومت در مقابل جریان آزاد هوا،معمولا پره ها را با فاصله زیاد تری نسبت به هم قرار می دهند. زیاد بودن فاصله پره ها همچنین امکان کثیف شدن کندانسور در اثر ورود کثافات را تقلیل می دهد. کندانسورهای صفحه ای در پشت یخچالها نصب می شوند بطوری که جریانی از هوای محیط بر سطوح آنها ایجاد می شود در حالی که کندانسورهای لوله ای پره دار در پشت یخچال یا تحت زاویه ای در زیر آن نصب می گردد. بدون توجه یه 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 گرم مثلا در مجاورت اجاق گاز خود داری گردد. کندانسورهای هوایی با کنوکسیون اجباری را که به فن یا دمنده مجهز می باشند می توان بر اساس محل نصب شان به دو گروه تقسیم نمود :

• کندانسورهای نصب شده بر روی شاسی

• کندانسورهایی که دور از کمپرسور نصب می شوند

کندانسورهای هوایی نصب شده بر روی شاسی کندانسورهایی هستند که با کمپرسور و محرک آن بر روی شاسی مشترکی نصب شده و جزء مکمل واحد تقطیر خنک شونده با هوا می باشند. کندانسور نصب شده در دور از کمپرسور، معمولا به طور جداگانه و با فاصله از کمپرسور نصب شده و می توان 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 چنانچه کندانسور در محل گرمی مثلا زیر شیروانی یا موتور خانه قرار گرفته باشد ، بایستی برای رساندن هوا به کندانسور و تخلیه هوای گرم محیط، کانالهایی مورد استفاده قرار گیرند و چون مقدار هوای لازم زیاد می باشد تنها ، کندانسورهای کوچک در داخل فضا قرار می گیرند. کندانسورهای واقع در فضای بیرون، ممکن است بر روی زمین،روی بام یا دیوار نصب شوند. ولی معمولا آنها را روی بام نصب می نمایند

کندانسورهای هوایی در طرحهای مختلف قائم واقعی در اندازه های کمتر از یک کیلو وات تا kw 500و بیشتر تولید می شوند . بعضی از این کندانسورها با دو یا چند مدار تبرید جداگانه طراحی شده است و می توان از آنها برای چند سیستم تبرید مختلف با مبردهای گوناگون استفاده نمود. در بعضی از این کندانسورها که به مدار مادون سرد کن مایع مجهز هستند برای اطمینان از کار موثر مدار مادون سردکن نباید از مخزن ذخیره مایع استفاده گردد ولی چنانچه از مخزن ذخیره مایع برای تخلیه فشار استفاده می شود بایستی آن را در بالا دست مدار مادون سردکن قرار داد.

کنترل کندانسورهای هوایی :

کنترل در کندانسور های هوایی با تغییر دادن مقدار هوای عبوری از کندانسور یا به نیمه پر نمودن کندانسور از مایع ( به طوریکه سطح موثر تقطیر کاهش یابد) می توان دمای تقطیر را در محدوده مورد نظر نگه داشت. مقدار هوای جریان یافته در کندانسورهای هوایی را می توان با قرار دادن دمپر در مسیر هوا با تغییر دادن سرعت فن یا روشن و خاموش نمودن آن یا ترکیبی از این روشها کنترل نمود

می توان با قرار دادن یک دمپر تنظیم هوا در خروجی فن که به وسیله موتور حساس به دمای محیط با فشار تقطیر کنترل شده یا به وسیله مکانیزمی که مستقیما با فشار مبرد در کندانسور عمل می نماید ظرفیت کندانسور را در حد پایدار قابل قبولی کنترل نمود ولی این نوع کنترل کننده ها و دمپرها با مشکلات مکانیکی و الکترونیکی ناشی از خوردگی ،تجمع گرد و غبار و انجماد مواجه هستند و به ویژه در مواردی که از فن های محوری استفاده می شود بایستی برای غلبه بر افزایش فشار استاتیک ناشی از بسته شدن جزئی یا کامل دمپرها از موتور قوی تری استفاده نمود. امروزه در تجهیزات کنترل ظرفیت کندانسورهای هوایی برای تغییر سرعت فن از مدارهای الکترونیکی بهره می گیرند. در این نوع کنترل کننده ها از ترمیستوری که دمای محیط یادمای گاز کندانسور را حس می نماید و مقاومت الکتریکی آن با تغییر دما تغییر می یابد استفاده شده است مقدار الکترونیکی تغییرات مقاومت ترمیستور را آشکار می نماید و با تغییر ولتاژ موتور که ممکن است از نوع قطب چاکدار یا خازنی فاز شکسته باشد سرعت موتور را تنظیم می نماید. بسته به دمای ترمیستور سرعت فن کندانسور هوایی می تواند از سرعت کامل تا صفر تغییر نماید چون روشن و خاموش کردن پیاپی فن ( در فواصل زمانی کوتاه ) در دمای تقطیر کندانسور نوساناتی بوجود می آورد معمولا در کندانسورهای هوایی که تنها به یک فن مجهز می باشند از این روش برای کنترل ظرفیت استفاده نمی کنند ولی در کندانسورهای شامل چندین فن و خصوصا در مواردی که کندانسور به دمپر تنظیم هوا یا کنترولر سرعت فن مجهز می باشد می توان با روشن و خاموش نمودن فن ها فشار تقطیر را به راحتی در محدوده وسیعی از شرایط کاری کنترل نمود. معمولا در کندانسورهای چند مداری کنترل ظرفیت با تغییر مقدار هوای عبوری از کندانسور مناسب نیست. همچنین وزش شدید باد به سطح کندانسورهای هوایی ایستاده می تواند هرگونه کاهش ظرفیت حاصل از روشن و خاموش نمودن یا کاهش سرعت فن ها را منتفی سازد. این مشکل با استفاده از منحرف کننده های باد یا استفاده از کندانسورهای خوابیده تا حد زیادی حل خواهد شد. روش دیگر کنترل ظرفیت در کندانسورهای هوایی تغییر دادن سطح تقطیر موثر آنها با افزایش سطح مایع در قسمت تحتانی کندانسور می باشد . هر یک از تولید کنندگان کندانسورهای هوایی برای کنترل ظرفیت کندانسور روش بخصوصی را به کار می برند که معمولا شامل وسایلی برای کم کردن سایر مشکلات مربوط به کار در شرایط سرد می باشند . در صورتی که کنترل ظرفیت کندانسورهای چند مداری با کنترل مبرد انجام می شود برای هر یک از سیستم ها کنترل کننده جداگانه ای به کار می برند.

1خوردگی 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.

نقش کندانسور در نیروگاه بخار :

سیستم دفع گرما از نیروگاه که با آب خنک کن گردشی در چگالنده ارتباط پیدا می کند به بررسی خاص و جداگانه ای نیاز دارد.

وظیفه اصلی چگالنده عبارت است از مایع کردن بخار خروجی از توربین و از این طریق باز یافت آب تغذیه با کیفیت بالا جهت استفاده مجدد در چرخه . چگالنده در اجرای این وظیفه در واقع کار دیگری هم انجام می دهد که حتی مفیدتر از نقش اصلی آن است. اگر دمای آب خشک کن، به طوری که متداول است،به اندازه کافی پایین باشد،در این صورت در چگالنده که توربین به آن تخلیه می شود فشار پایینی (خلا نسبی) برقرار می شود. این فشار برابر است با فشار اشباع مربوط به دمای بخار در حال چگالش که مقدار آن به نوبه خود به دمای آب خنک کن وابسته است. حالا معلوم شده است که افت آنتالپی و در نتیجه کار توربین است. با کاهش فشار چگالنده فقط به اندازه چند کیلو پاسکال کار توربین و بازده نیروگاه افزایش و جریان بخار بزرگتر هستند. لذا از دیدگاه ترمودینامیکی هر چند دمای آب خنک کن مورد استفاده پایینتر باشد بهتر است. بنابراین بازده نیروگاههای چگالنده دار بسیار بیشتر از نیروگاههای بدون چگالنده است. در همه نیروگاههای امروزی از چگالنده استفاده می شود و چگالنده یک دستگاه اصلی و بسیار مهم در نیروگاه به شمار می رود

چگالنده ممکن است یک دو یا چهار مسیر برای آب خنک کن داشته باشد. تعداد مسیرها اندازه و کارایی چگالنده را تعیین می کند. در نیروگاهها از چگالنده چهار مسیره به ندرت استفاده می شود. چگالنده یک مسیره چگالنده ای است که در آن خنک کن یکباره از یک انتها وارد تمام لوله ها می شود و از انتهای دیگر آنها را ترک می کند. در چگالنده دو مسیره آب خنک کن از طریق قسمتی از مخزن آب تقسیم شده وارد نیمی از لوله ها می شود و پس از گذشتن از آنها به مخزن آب تقسیم دیگر لوله ها وارد قسمت دیگر مخزن آب تقسیم شده می شود. در صورتی که تعداد کل لوله ها و یکسان باشد چگالنده یک مسیره به جریان آبی که دو برابر جریان آب چگالنده دو مسیره است می شود بنابراین استفاده از چگالنده یک مسیره موجب افزایش بازده گرمایی نیروگاه می شود و آلودگی گرمایی را کاهش می دهد، در مقابل مقدار آب مورد نیاز در آن دو برابر و انرژی لازم برای پمپ کردن چهار برابر است

تعداد تقسیمات مخزنهای آب غالبا بیشتر از تعدادی است که برای داشتن تعداد معینی مسیر آب خنک کن در چگالنده لازم است. مثلا در یک چگالنده یک مسیره ممکن است مخزنهای این کار نصف چگالنده می تواند در حال کار باشد در حالی که می توان نصف دیگر آن را تمیز کرد.

و یا تحت تعمیر قرار داد . در یک چگالنده دو مسیره تقسیم شده مخزنهای آب به چهار قسمت تقسیم می شوند . در مخزنهای آب تقسیم شده، تعداد لوله های ورودی و خروجی دو برابر است و هر قسمت هم مسیر آب خنک کن خاص خود را دارد. با تعبیه شیرهایی در صفحات مقسم و با معکوس کردن جهت جریان آب می توان عمل شستشو را که از نظر تمیز سازی چگالنده حائز اهمیت است انجام داد

سیستم آب گردشی آب خنک کن مورد نیاز چگالنده را تامین می کند و از این رو به صورت واسطه ای عمل می کند که توسط آن گرما از چرخه بخار به محیط دفع می شود. همچنین این سیستم آب عمومی محوطه نیروگاه را که مقادیر آنها کم است تامین می کند. در نیروگاههای هسته ای علاوه بر موارد فوق این سیستم آب خنک کن مورد نیاز ساختمان راکتور (برای خنک کردن مدار بسته آب خنک کنی که جهت محدود کردن نشت مواد پرتوزا به محیط در نظر گرفته شده است )، آب لازم برای رقیق سازی و دور ریزی پسماندهای پرتوزای دفع شده و از نیروگاه و در صورت لزوم آب مورد نیاز برای دفع گرمای ناشی از پسماندهای پرتوزا را تامین می کند . مجموع مقادیر این مصارف فرعی تقریبا5 درصد جریان آب خنک کن در چگالنده است

سیستم آب گردشی باید گرما را به طور موثر به محیط دفع کند و در عین حال با مقررات دفع گرما به محیط سازگار باشد. دمای ممکن عمل می کند موجب بیشینه شدن کار توربین و بازده نیروگاه و کمینه شدن دفع گرما از نیروگاه می شود. از این رو یک سیستم دفع گرمای خوب کار خود را آسانتر انجام می دهد

یعنی دفع گرمای آن کم است و حجم آن کوچکتر و آب خنک کن مورد نیازش نیز کمتر است

مقدار گرمایی که توسط سیستم آب گردشی دفع می شود از گرمای تبدیل شده به کار مفید در چرخه بخار بیشتر است. مقدار گرمای دفع شده در نیروگاههای در حال کار کنونی اعم از نیروگاههای قدیمی یا جدید،5و1 تا 3 برابر کار مفید خروجی از این نیروگاهها است