کندانسرها
تجهیزات دفع حرارت
برای اینکه سیکل تبرید کامل شود، حرارت جذب شده در اواپراتور و حرارت لازم برای افزایش فشار مبرد، باید از سیستم خارج شود. این کار به کمک تجهیزات دفع حرارت انجام می شود. کندانسورها را با عامل خنک کنندگی آنها که هوا یا آب باشد طبقه بندی کرده و آنها را کندانسور هوایی یا کندانسور آبی می نامند. گاهی اوقات از هوا و آب به طور مشترک استفاده می شود که در اینصورت کندانسور تبخیری نامیده می شود. دفع حرارت از طریق انتقال حرارت محسوس و یا ترکیبی از انتقال حرارت محسوس و نهان (انتقال جرم) صورت می گیرد. روشهای دفع حرارت مبنای تقسیم بندی تجهیزات دفع حرارت است که در این فصل توضیح داده شده است.
نوع تجهیزات
معمولاً سه نوع وسیله دفع حرارت وجود دارد که عبارتند از :
(1 کندانسورهای هوایی ؛ که درآنها حرارت مستقیماً از طریق انتقال حرارت محسوس به هوا خارج می گردد.
(2 کندانسورهای آبی؛که در آنها حرارت از طریق انتقال حرارت محسوس به آب، خارج می شود. اگرچه این آب ممکن است تلف شود، ولی گاهی نیز آن را بوسیله فرآیندهای سرمایش محسوس و نهان در یک موج خنک کن مورد استفادۀ مجدد قرار می دهند که این آب دوباره به کندانسور برگشت داده می شود. به این دلیل، کندانسور سرد شونده با آب و برج خنک کننده مجموعاً برای دفع حرارت لازم می باشد.
(3کندانسورهای تبخیری؛ که در آنها از کویلهای اسپری برای دفع حرارت به هوا از طریق انتقال حرارت محسوس و نهان ،استفاده می شود.
برآورد هزینه های عملیاتی و اولیه، معمولاً اساس انتخاب تجهیزات دفع حرارت را تشکیل می دهد. همچنین در این انتخاب، انتخاب مشتری و نیازهای سیستم،موثر می باشند. عوامل دیگری چون تصفیه آب، تصفیه هوا و نوع کاربرد نیز همانند جوانب اقتصادی در این انتخاب مورد توجه قرار می گیرند.
در تجزیه و تحلیل اقتصادی، اندازه سیستم ، عامل مهمی به شمار می آید، زیرا در روشهای مختلف چگالش، هزینه نصب در هر تن تبرید برای دبی های مختلف ، با افزایش اندازه سیستم، کاهش می یابد. در صورتی که همۀ عوامل یکسان باشند، برای ظرفیت های تا 75 تن از کندانسورهوایی استفاده می شود. چگالش تبخیری برای محدودۀ 50 تا 150 تن مورد استفاده قرار گرفته و در ظرفیت های بیش از 100تن نیز کندانسور سرد شونده با آب همراه با برج خنک کنندۀ کشش مکانیکی بکار گرفته می شود. گاهی ممکن است آب چاه، رودخانه یا دریاچه به عنوان آب کندانسور مورد توجه قرار گیرد. هزینۀ نصب در هر تن تبرید برای سیستم چگالش یکبار گردش آب، در صورتی که آب مصرفی به عنوان ضایعات از سیستم خارج شود، با تغییر اندازۀ سیستم تغییر نمی کند.
در حدود ظرفیت هایی که از هر سه روش می توان استفاده نمود، معمولاً هزینه استفاده از کندانسورهوایی بیشتر از روشهای دیگر می شود. با این حال، هزینۀ تعمیراتی کندانسورهای هوایی کمتراست. لذا کندانسورهوایی برای سیستمهایی که نیاز به خدمات تعمیراتی و نگهداری بیشتری دارند، مناسبتر خواهد بود. به نحو مشابه در صورت طولانی بودن ساعات عملیاتی تحت بارهای سبک، استفاده از کندانسورهوایی توصیه می شود. هزینه عملیاتی کل برای این روش چگالش در ظرفیت های معمولی کمتر از بکارگیری کندانسورآبی بوده و بر کندانسور تبخیری نیز ارجحیّت دارد.
عوامل موثر دیگر در انتخاب کندانسورهوایی عبارتند از :
- کمبود آب جبرانی یا فقدان تسهیلات لازم برای زهکشی سیستم
- دسترسی به آب تصفیه نشده
- درجه حرارت حباب تر بالا در تابستان
- درجه حرارت نسبتاً کم حباب خشک در تابستان
- هزینه زیاد تأمین آب
احتمالاً استفاده از چند کمپرسور مستقل همراه با چندین کندانسورهوایی یا مدارات متعدد در کندانسورهوایی، مطلوب تر از کاربرد کندانسور تبخیری یا برج خنک کن می باشد.همچنین در صورتی که درجه حرارت خارج از ساختمان پائین است، با استفاده از کندانسورهوایی مشکل انجماد دستگاه بروز نخواهد کرد.
در حدود ظرفیتهای 50تا 150 تن، هزینۀ اولیۀ کندانسورتبخیری کمتر است. عوامل دیگر موثر در انتخاب کندانسورتبخیری عبارتند از :
- درجه حرارت حباب تر پائین
- درجه حرارت حباب خشک بالا
- دسترسی به آب کافی با هزینۀ کم
هزینه های عملیاتی نیز ممکن است کمتر از هزینۀ عملیاتی لازم جهت کندانسورهوایی باشد، بخصوص اگر درجه حرارت چگالش پایین بوده و توان ورودی لازم برای کمپرسور کمتر باشد.
بطور کلی، شرایطی که استفاده از چگالش تبخیری را مطلوب می نماید، استفاده از کندانسورآبی را نیز مطرح می کند. در صورتی که تجهیزات دفع حرارت باید در فاصله ای دور از دیگر تجهیزات سیستم بردوتی نصب شوند، استفاده از یک زوج کندانسورآبی نزدیک به هم و برج خنک کننده ای در فاصله دورتر، از نظر اقتصادی با صرفه تر است. علت این امر نیز این است که لوله کشی لازم برای انتقال مبرد در کندانسور هوایی یا کندانسورتبخیری به مراتب گران تر از لوله کشی آب در همان ظرفیت مشخص، خواهد بود.
استفاده از سیستم یکبار گردش آب در صورت وجود منبع تأمین آب در درجه حرارت و کیفیت لازم، نظیر دریاچه، رودخانه یا چاه، ممکن است عملی تر و اقتصادی تر باشد. در غیر این صورت بهای تأمین آب از شبکه لوله کشی شهر، قوانین محلی و یا عدم وجود تسهیلات دفع فاضلاب، انتخاب سیستم یکبار گردش را غیر ممکن می سازد.
کاربرد و استقرار تجهیزات دفع حرارت باید با قوانین، مقررات و نظامات موضوعه مطابقت داشته باشد. روش آزمایش و تعیین دبی برجهای خنک کن نوع کشش مکانیکی، در استانداردهای ART به روشی مشابه با روش انتخاب کندانسور هوایی و کندانسور تبخیری ، ارائه شده است. برای کندانسور آبی، طراحی، آزمایش و نصب بایستی با قوانینASME و قوانین ایمنی ASA B9.1 سازگار باشد.
کندانسور هوایی
|
کندانسور هوایی با جابجایی اجباری |
قسمتهاي اصلي
كويل: استفاده از پره هاي آلمينيومي موسوم به TURBOFIN در ساختمان كويل , علاوه بر افزودن سطح تبادلات حرارت , با تشديد پديده توربولانس , انتقال حرارت بهتري را باعث خواهد گرديد. در ساختمان كويل از لوله هاي مسي استفاده شده است.
موتور و فن: بالانس استاتيكي وديناميكي فن , از ارتعاش دستگاه جلوگيري كرده وعلاوه بر افزايش عمر قطعات , عملكردي آرام وبدون صدا را به همراه خواهد داشت. در ساخت پروانه از ورقه هاي گالوانيزه استفاده می شود . جهت جلو گيري از خطرات احتمالي , بر روي فن محافظ نصب می شود .
بدنه : در ساخت پوشش خارجي دستگاه از ورقه هاي گالوانيزه استفاده می شود .
کندانسور های هوایی به دو نوع جابجایی اجباری و جابجایی آزاد تقسیم می شوند. یک کندانسور هوایی با جابجایی اجباری شامل یک کویل،پوشش خارجی ، فن و موتور است. در این نوع کندانسور گاز داغ توسط هوا خنک شده بدین ترتیب که گاز خارج شده از کمپرسور وارد کویل های کندانسور هوایی شده وجريان هواي محيط توسط تعدادي فن بصورت اجباري وبا سرعت حساب شده ازروي كویل ها عبورداده شده وبدين ترتيب حرارت گاز داغ توسط هوا جذب وگازتبديل به مايع ميگرد. دراينجا نيز براي بالابردن ضريب انتقال حرارت روي لوله هاي مسي كندانسورهوایی، پره (فين ) تعبيه ميگرد. بديهي است كه در كندانسورهاي هوائي نيز براساس ظرفيت موردنياز(T.H.R) سطح كوئل كندانسور و نيز تعداد فن ها (ميزان هوادهي) محاسبه وطراحي مي گردند.
کندانسور هوایی با جابجایی آزاد دارای همان قطعات کندانسور هوایی با جابجایی اجباری است با این تفاوت که در این نوع ، فن وجور ندارد و انتقال حرارت از طریق عبور هوای آزاد از روی کویل ها صورت میگیرد و برای ظرفیت های پایین تر استفاده می شود(مثل یخچال های خانگی)
برای یک مقدار مشخص از هوا و سطح تماس، ظرفیت کندانسور هوایی به نسبت مستقیم با اختلاف درجه حرارت بین درجه حرارت چگالش و درجه حرارت حباب خشک هوا (TD) تغییر می کند. بنابراین با فرض ثابت بودن مقدار حرارت دفع شده، افزایش یا کاهش درجه حرارت هوای ورودی به کندانسور ، باعث افزایش یا کاهش درجه حرارت چگالش می شود.
|
شکل (3) کندانسور هوایی با جابجایی آزاد |
استفاده از کندانسور هوایی در سیستمهای کوچک برودتی رایج است. هزینۀ اولیه ، انتخاب ترکیب کمپرسور – کندانسور در درجه حرارت چگالش معمولی ، را مشخص می نماید. با افزایش درجه حرارت چگالش، بیشتر می توان هزینۀ اولیه کندانسور را تعدیل کرد. البته باید توجه داشت که اگر درجه حرارت چگالش افزایش یابد، توان ورودی به کمپرسور نیز زیاد می شود. ازدیاد توان ورودی لازم برای کمپرسور را می توان با کاهش توان موتور فن کندانسور تا حد زیادی جبران نمود.عملاً بیشتر کندانسور هوایی را به مدار مادون سرمایش مجهز می کنندتا به این وسیله ظرفیت کل سیستم را با افزایش توان کمپرسور
به مقدار ناچیز، بیشتر کنند.
تعادل اجزاء کندانشور
ظرفیت کندانسور و کمپرسور در یک درجه حرارت نهایی با یکدیگر متعادل خواهد شد. بجای تعیین این نقطه تعادل به روش حدس و خطا ، آن را از طریق ترسیمی محاسبه می نمایند. برای انجام این محاسبه، درجه حرارت چگالش در مقابل حرارت دفع شده از کمپرسور و کندانسور ، روی یک نمودار مختصاتی رسم می شود. با این روش می توان منحنی های دو یا چند کندانسور و کمپرسور را به گونه ای ترسیم نمود که عملکرد، هزینۀ اولیه و هزینۀ عملیاتی ترکیبات مختلف این اجزاء را بررسی نمود.
در ترسیم ظرفیت های کندانسور هوایی ، ترجیح داده می شود از دبی کندانسور برحسب کل حرارت دفع شده استفاده شود نه بر حسب تن تبخیر کننده. مقدار دفع حرارت از کمپرسور نه تنها با درجه حرارت چگالش و مکش تغییر می کند، بلکه بستگی به کمپرسور انتخاب شده نیز دارد.علاوه بر این مقدار حرارت دفع شده از دستگاههای تبرید به اندازۀ دستگاه وابسته است. برای اطلاع از مقدار کل حرارت دفع شده ،جهت ترسیم مشخصات کمپرسور باید به کاتالوگ های ویژه رجوع شود.
محدودیت های کمپرسور
انتخاب و کاربرد کندانسور های هوایی با توجه به محدودیت های اعمال شده از طرف سازنده بر عملکرد کمپرسور، محدود می گردد. این محدودیت ها، حداکثر درجه حرارت مکش اشباع کمپرسور و درجه حرارت تخلیۀ اشباع را نیز تعیین می کند. اطلاعات خاص را می توان از کاتالوگ های سازندگان آنها بدست آورد.
مادون سرمایش
استفاده از یک دستگاه ایجاد مادون سرمایش همراه کندانسور هوایی ، مزایای زیر را به همراه خواهد داشت:
1)افزایش ظرفیت سیستم
(2روشی برای حذف اثر خیزشهای متوسط مایع
|
شکل (4) کندانسور با سیستم مادون سرمایش |
دستگاه ایجاد مادون سرمایش با کویل کندانسور، سری شده و مایع تقطیر شده در تمام مدارات کویلهای چگالنده، قبل از عبور از دستگاه ایجاد مادون سرمایش بهم می پیوندند. به دلیل کاهش آنتالپی مایع مادون سرد، هر پوند مبرد تبخیر شده قادر به جذب حرارت بیشتر بوده و لذا ظرفیت سیستم افزایش خواهد یافت.
تبخیر ناگهانی مبرد مایع به دلیل افت فشار ناشی از خیزهای متوسط مایع ؛ بوسیله مادون سرمایش تعدیل می گردد. توان ورودی در هر تن تبرید نیز کاهش می یابد،زیرا ظرفیت بیشتری در اختیار می باشد، بدون اینکه توان ورودی افزایش یابد.
در صورت استفاده از یک ذخیره کننده در هر نوع سیستمی که مجهز به کویل مادون سرمایش است ، بایدآن ذخیره کننده را به کمک یک شیر از بقیه سیستم جدا نمود، زیرا اثر مادون سرمایش بواسطۀ تبخیر ناگهانی مایع در ذخیره کننده خنثی می گردد.
تصحیحات مربوط به شرایط جوی
تعیین دبی کندانسور هوایی براساس شرایط اتمسفری استاندارد 70F و in.Hg 92/29 انجام می شود. اگر کندانسور مجهز به یک محرک مستقیم بوده و در سطحی بالاتر از سطح دریا کار می کند، نرخ دفع حرارت به دلیل تغییر دانسیته هوا باید تصحیح گردد. این تصحیح باعث کاهش تقریبی ظرفیت به مقدار 9% در ارتفاع 5000 فوت می شود.گرچه باید یادآور شد که این مقدار نشان دهندۀ فقط حدود 3% افت در ظرفیت کل سیستم می باشد.
در کندانسور های هوایی مجهز به محرک تسمه ای، سرعت فن را جهت حذف و صرفنظراز این تصحیح می توان افزایش داد. تصحیحات ظرفیت جز در مواردی که درجه حرارت از 125F بیشتر شود، ضرورت ندارد.
مدارات چندتایی
در برخی از تأسیسات ممکن است چندین سیستم تبرید مستقل به کار گرفته شده باشد که همگی در یک درجه حرارت مکش و چگالش کار کنند.در این صورت می توان از یک کندانسور که دارای چندین مدار بوده و هر مدار به یک سیستم اختصاص یافته باشد، استفاده نمود.
کنترل کندانسور
دو روش اصلی برای کنترل کندانسورهای هوایی وجود دارد که عبارتند از کنترل هوا و کنترل مبرد. در کنترل هوا از طریق تغییر جریان هوای کندانسور ،کنترل انجام می شود . در کنترل مبرد با مرطوب کردن قسمتهائی از کندانسور با مبرد، مقدار سطح چگالش تغییر داده می شود.
از دستگاههای کنترل کندانسورهای هوایی برای تثبیت اختلاف فشار در دستگاههای انبساط مبرد جهت تأمین جریان لازم برای بار مورد نظر، بهره برداری می شود. نوع کنترل باید چنان باشد که درهر درجه حرارت فضای بیرون که در آن تبرید لازم است،به نحو رضایت بخش کار کند. حداقل درجه حرارتی که بعد از آن دستگاه کنترل کننده بنحو مطلوب کار می کند را باید از سازندۀ دستگاه سوال کرد. این حداقل درجه حرارت بستگی به این دارد که آیا سیستم همواره تحت بار خواهد بود یا اینکه برای مدتی بدون بار نیز به کار خود ادامه می دهد. کاربرد سیستم تبرید برای سرد کردن آب، سرمایش انبساط مستقیم و یا پمپ حرارتی نیز این حداقل درجه حرارت را تحت الشعاع خود قرار می دهد.
اغلب سازندگان کندانسورهای هوایی روشهای خاصی جهت کنترل کندانسور ارائه می نمایند که از اسرار صنعتی است و به همین دلیل باید با سازندگان دستگاه جهت آگاهی از توصیه ها و سفارشات مربوط به عملکرد و نوع کاربرد آنها، مشورت شود.
از انتقال مبرد به کندانسور در هنگام توقف سیستم باید ممانعت شده ویا با استفاده از راه اندازی مناسب، اثر آن بر کنترل اعمال شده را حذف نمود. انتقال مبرد به کندانسورهای به این دلیل صورت می گیرد که کندانسور در محیطی سردتر از دیگر قسمتهای سیستم قرار می گیرد. این مسئله می تواند در هنگام راه اندازی مشکلاتی ایجاد نماید زیرا کندانسورهای یا کاملاً و یا بطور ناقص از مایع مادون سرد با درجه حرارت مساوی یا تقریباً مساوی با درجه حرارت بیرون، پر شده است. به این ترتیب ممکن است اختلاف فشار موجود درشیر انبساط کم بوده و سیستم در هنگام راه اندازی به وضعیت کلید فشار پائین برگردد.
وارد کردن مایع مادون سرد ، به سرد کنندۀ مایع، ممکن است باعث انسداد لوله ها شود، زیرا این عمل باعث ایجاد قطعات یخ و یا انجماد سرد کننده به دلیل عملکرد اشتباه شیر انبساط می شود. وقتی که از کویل سرمایش انبساط مستقیم استفاده شود،مایع مادون سرد ممکن است باعث توزیع نامتناسب مبرد در مدارات موازی تبخیر کننده گردد. در نتیجه احتمال ایجاد یک لایه یخ روی کویلها و مسدود شدن جریان هوا وجود دارد.
انتخاب شیر انبساطی مناسب و در نظر گرفتن ذخیره کننده ای با گنجایش کافی برای نگهداشتن مبرد اضافی، همراه با دیگر تجهیزات کنترل کننده مورد نیاز می باشد.
کنترل هوا
از جمله سیستم های کنترل هوا می توان عملکرد نوبتی فنها در مواردی که چندین فن در یک سیستم کویل منفرد به کار برده شده اند، نام برد. مثالهای دیگر عبارتند از : تعدیل جریان بوسیله یک دریچه تنظیمی در مسیر تخلیه فن و یا یک دریچه تنظیم سطح جریان در کویل، تعدیل جریان به کمک دریچه تنظیم بای پاس در مسیر جریان هوای بای پاس شده در اطراف کویل، فن با دور متغیر، و یا ترکیبی از روشهای کنترل فوق.
کنترل مبرد
مثالهای مربوط به این نوع کنترل عبارتند از :
- ذخیره کنندۀ دارای هواکش با سیستم گرم کنندۀ الکتریکی جهت تثبیت درجه حرارت مایع در حداقل ممکن درون آن.
- شیر بای پاس در مسسیر بای پاس گاز داغ در اطراف کندانسور جهت تثبیت حداقل جریان پائین دست یا فشار ذخیره کننده.
- شیر تنظیم فشار در مسیر لولۀ تخلیه از کندانسور جهت تثبیت حداقل فشار در کندانسور .
- ترکیبی از روشهای کنترل فوق با تغییرات دیگر.
محل نصب
یک کندانسور هوایی را می توان در داخل و یا خارج از ساختمان نصب کرد. همچنین محل نصب آن ممکن است نزدیک، دور، در بالا و یا پائین دیگر تجهیزات باشد. هرچه فاصلۀ میان کندانسور و کمپرسور بیشتر باشد، هزینۀ اولیه و هزینۀ عملیاتی بیشتر خواهد بود. توصیه های خاصی بشرح زیر در هنگام نصب دستگاه رعایت می گردد :
(1واحد مربوطه را در جایی نصب کنید که هوا بتواند آزادانه در اطراف وسایل چرخیده و مجدداً مسیر اطراف کندانسور را طی کند.
(2محل نصب واحد را طوری انتخاب کنید که از محل هایی که مرتباً گرد و غبار گرفته و آلوده می شود، دور باشد.
(3واحد را طوری نصب کنید که از فضاهائی که سطح صدا در آنها بایدکم باشد، دورتر قرار گیرد.
با توجه به تبخیر کننده ،محل نصب کندانسور بر اندازۀ لولۀ مایع اثر می گذارد. از آنجا که اغلب کندانسورهای هوایی مجهز به کویل مادون سرمایش مایع می باشند، می توان افت فشار بیشتری برای مواردی که اواپراتور، زیر کندانسور قرار دارد، در نظر گرفت. این افت فشار از افت فشار طراحی در مواقعی که اواپراتور هم سطح و یا پائین تر از کندانسور قرار گرفته، بیشتر در نظر گرفته می شود. توصیه شده است که اثر مادون سرمایش و اندازۀ لوله قبلاً مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد، زیرا در این صورت هزینه اولیۀ نصب و مقدار مبرد بیشتر خواهد بود.
وقتی که کندانسور هوایی مجهز به کویل مادون سرمایش نیز باشد، معمولاً از ذخیره کننده های مایع استفاده نمی شود. اگر مایع درون کندانسور مستقیماً و قبل از عبور از کندانسور به درون ذخیره کننده تخلیه گردد، مادون سرمایش بی تاثیر خواهد شد. در صورت استفاده از ذخیره کننده ها ، درطی عملیات معمولی آنها را بای پس کرده و در موقع تعمیرات و خاموش بودن دستگاه این عمل متوقف گردد.
استقرار و نصب دستگاه
کندانسورهای هوایی برای دو نوع جریان هوای افقی و عمودی ساخته می شوند. کویلهای عمودی تحت تأثیر کندانسور قرار می گیرند، در صورتی که تأسیسات در خارج از ساختمان نصب گردیده است، جهت وزش باید به طرف دهانۀ ورودی کندانسور باشد، در صورتی که این عمل امکان پذیر نمی باشد، از حفاظ تخلیۀ هوا استفاده می شود. همچنین می توان از کلاهک های ورودی و خروجی خاصی برای پرهیز از جمع شدن برف در قسمت فن، استفاده نمود. جهت قرار گرفتن کندانسور اثری بر کار کندانسورهای مجهز به کویلهای افقی ندارد.
در صورتی که تأسیسات در داخل ساختمان قرار گرفته باشد، محلی برای ورود هوای تازه وکانالهای تخلیه مناسب به طرف بیرون باید در نظر گرفته شود. این کانالها را باید به نحوی تنظیم کرد که سیرکولاسیون هوا رخ ندهد.
کندانسورهای تبخیری
|
شکل (5) طرز کار یک کندانسور تبخیری |
ظرفیت یک کندانسور تبخیری را با کاهش درجه حرارت حباب تر هوای ورودی به آن و یا افزایش درجه حرارت چگالش، می توان زیاد نمود. درجه حرارت چگالش معمولاً 100 تا 115 درجه فارنهایت است. افزایش مقدار هوای عبوری از کندانسور اثر چندانی بر ظرفیت ندارد.
از کندانسور تبخیری می توان برای سرد کردن مایعات دیگری نظیر روغن و آب بجای مبرد استفاده کرد واغلب سازندگان، حدی نیز برای دبی چنین مایعاتی در نظر می گیرند. برای اینکه کندانسور بهترین عملکرد را داشته باشد، باید لوله کشی آن را به گونه ای طراحی نمود که جریان آب درون کویلهای کندانسور مخالف با جریان هوا باشد.
درجه حرارت حباب تر طرح باید بر مبنای انتخاب کندانسور تبخیری قرار گیرد.زیرا کمتر اتفاق می افتد که درجه حرارت حباب تر ازآن تجاوز کند. در صورتی که شرایط طرح همواره باید حفظ گردد(مثلاً در کاربردهای تهویه مطبوع در فرآیندهای صنعتی)، حداکثر درجه حرارت حباب تر جهت اطمینان از حصول ظرفیت کافی باید مورد بررسی قرار گیرد.
همانند کندانسورهای هوایی، هزینۀ اولیه تعیین کنندۀ ترکیب کندانسور تبخیری – کمپرسور می باشد.در صورتی که درجه حرارت چگالش در طی عملیات بالا بوده و کندانسور بار سنگینی را جبران کند، هزینۀ اولیه و نصب در هر تن تبرید کمتر خواهد بود ولی هزینۀ عملیاتی در هر تن بیشتر می شود. برای رسیدن به بهترین شرایط اقتصادی، اختلافی معادل 25 تا30 درجه بین حرارت های چگالش و حباب تر هوای ورودی به دستگاه کندانسور در نظر گرفته می شود.
توازن و تعادل اجزاء
ظرفیت متوازن ترکیب کندانسور تبخیری – کمپرسور را می توان از روشی که در مورد کندانسورهای هوایی تشریح شده، تعیین نمود. همانطور که قبلاً گفته شد ترجیح داده می شود که مشخصه های عملکرد کندانسور را بر مبنای مقدار مشخصی از دفع حرارت تعیین کنند تا برمبنای دبی کندانسور بر حسب تن تبرید.
مادون سرمایش
استفاده از یک کویل مادون سرمایش کمکی، در کندانسور تبخیری مزایای زیر را به دنبال دارد:
(1افزایش ظرفیت سیستم
(2حذف اثر خیزشهای متوسط مایع
(3کاهش توان ورودی در هر تن تبرید
کویل مادون سرمایش بطور سری یا کویل چگالش قرار داده می شود، بطوری که اولین کویلی که در تماس با جریان هوای ورودی واقع می شود،کویل مادون سرمایش باشد.وقتی که ظرفیت متوازن شدۀ ترکیب کمپرسور- کندانسور کمتری از حد لازم باشد، استفاده از کویل مادون سرمایش اضافی ، اقتصادی تر از بکارگیری یک ترکیب بزرگتر از این دستگاهها می باشد.
مقدار افزایش ظرفیت تبرید سیستم به دلیل مادون سرمایش، از مشخصات ارائه شده توسط سازندۀ کندانسور مشخص می گردد. در صورتی که از یک ذخیره کننده بعد از کویل مادون سرمایش استفاده شود، نمی توان به مادون سرمایش مایع دست یافت. اگر از یک ذخیره کننده استفاده می شود و همین محل برای آن در نظر گرفته شده است از آن فقط به عنوان ظرف ذخیره استفاده کرده و باید در هنگام عملیات از مدار خارج گردد. ذخیره کننده باید در فاصلۀ بین کویل کندانسورو کویل مادون سرمایش قرار گیرد تا اثر مادون سرمایش حفظ گردد.
تصحیحات مربوط به شرایط جوی
در صورتی که ارتفاع محل نصب واحد چگالش بالاتر از سطح دریا باشد، کاهش دبی وزنی هوا به دلیل کاهش دانسیتۀ هوا در ارتفاع بالا، از طریق افزایش ظرفیت جذب حرارت نهان هوا در ارتفاع بالا جبران می گردد. انتخاب موتور فن متناسب با شرایط سطح دریا عملی محتاطانه است.
برای تعیین توان ترمزی واقعی متناسب با سرعت فن در هر ارتفاع، توان لازم در سطح دریا را در نسبت دانسیته هوا در ارتفاع مورد نظربه دانستیه هوا در سطح دریا ضرب کنید.
مدارات چندتایی
در کاربردهایی که یک چگالنده برای چند سیستم تبرید جداگانه مورد استفاده قرار می گیرد، لولۀ اصلی چگالنده به نحوی قرار گرفته است که دو یا چند مدار تبرید جداگانه بوجود می آورد. تعداد و ظرفیت نسبی این مدارات جدا از هم ، بستگی به طراحی کویل کندانسور دارد. مدارات مجزا از هم،در درجه حرارت چگالش و مکش یکسان یا متفاوت کار می کنند.
کنترل کندانسور
عملکرد یک کندانسور تبخیری در هنگامی که درجه حرارت خارج پائین است، نیازمند توجهاتی خاص جهت جلوگیری از انجماد آب درون سیستم واطمینان از عملکرد صحیح و مناسب شیر انبساط ترموستاتیک ، دارد. روشهای زیر برای تأمین و تثبیت فشار چگالش در کندانسور تبخیری می تواند مورد استفاده قرار گیرد :
(1استفاده از یک دریچه خودکار تنظیم جریان تخلیه برای تغییر جریان هوا از روی کویل.
(2سیستم خودکار گردش مجدد هوا که درجه حرارت تر هوای ورودی را کنترل می کند.
(3یک موتور فن که دارای دو یاچند سرعت باشد. این سرعتها جریان هوا روی کویل را تغییر می دهد.
دریچه های خودکار تنظیم جریان تخلیه یا هوای گردش مجدد، بهترین راه حلهای کنترل فشار چگالش مثبت می باشند. این دریچه ها تنظیم کننده غالباً به عنوان لوازم کمکی به بازار عرضه می شوند. دریچه های تنظیم کنندۀ مزبور در پاسخ به دستگاه تنظیم فشار چگالش، و یا در کنترل هوای گردش مجدد در پاسخ به ترموستات گردش مجدد آب ، فعال می شوتد.
روش کنترل فشار چگالش که دارای یک پمپ گردش مجدد است، مورد استفاده قرار نمی گیرد، زیرا مقدار رسوبات انباشته شده بسیار زیاد خواهد بود.
عملیات در طی زمستان
در صورتی که سیستم باید در تمام مدت سال فعال باشد، توصیه می شود که دستگاهها در داخل ساختمان تعبیه گردند. اما در صورتی که نصب تأسیسات در خارج از ساختمان ضرورت داشته باشد، باید اسپری ها خشک و آب درون تشتک زیرآن، تخلیه گردد. به این ترتیب ظرفیت سیستم کاهش می یابد، ولی باید توجه نمود که در تمام اوقات به ظرفیت کامل سیستم نیاز نداریم.
محل نصب
کندانسور تبخیری را می توان در داخل و یا خارج از ساختمان نصب نمود. در صورت نصب دستگاه در داخل ساختمان به کانالهای هوارسانی احتیاج داریم که باعث افزایش هزینه اولیه و توان مصرفی موتور فن می گردد،چنین نصبی در صورتی توصیه می شود که تداوم عملیات در طی سال مورد نظر باشد. به این ترتیب مشکلات ناشی از راه اندازی نامناسب و انجماد آب درون سیستم، به حداقل می رسد. در صورتی که کندانسور فقط در تابستان فعال است باید آن رابه دریچه های تنظیم کنندۀ دستی، برای کنترل جریان هوای ورودی و خروجی مجهز نمود تا به این ترتیب از ورود هوای سرد و مشکلات ناشی از رطوبت همراه آن پرهیز شود.
در صورتی که کندانسور در فضای باز نصب شده باشد،احتیاج به پوشش محافظ خاصی ندارد، ولی باید برای مخزن، پمپ و لوله ها تسهیلات زهکشی مناسب در نظر گرفت.
نحوه استقرار
کندانسور باید در سطحی بالاتر از کف، بام یا سطح زمین نصب گردد. برای این کار می توان کندانسور را ازسقف معلق کرده یا از بالشتکهای مناسب استفاده نمود.
آب جبرانی
نکات خاصی را در استفاده از آب شهر به عنوان آب جبرانی، از نظر کاهش مقدار آب، در اثر تبخیر یا زیرکشی، باید مدنظر قرار داد. دبی آبی تبخیر شده را می توان تقریباً 8/1 گالن در هر تن تبرید فرض نمود. مقدار زیرکشی نیز بسته به نوع اعمال بهسازی انجام شده روی آۀب از 50 تا 200 درصد مقدار آب تبخیر شده متغیر است.
کندانسور های آبی
|
شکل (6) نمونه ای از یک کندانسور آبی |
|
شکل (7) کندانسور آبی (پوسته - لوله)جریان معکوس |
در یک درجه حرارت ورودی آب ودرجه حرارت چگالش خاص، ظرفیت کندانسور با کاهش دبی جریان آب، کم می شود و بنابر این میزان افزایش درجه حرارت بیشتر می گردد. معمولاً درجه حرارت چگالش بین 100 تا 110 درجه فارنهایت است ولی در کندانسور هایی که در آنها آب شهر ، یک بار گردش داده می شود، تا 80 درجه فارنهایت هم می رسد.
کندانسور آبی و برج خنک کن را باید به عنوان یک سیستم دفع حرارت به حساب آورد.
|
شکل(8) کندانسورآبی با برج خنک کن |
معمولاً سازندگان کندانسور ها، مشخصات و دبی آن را در شرایط مختلف رسوب گیری مسیرهای عبور آب، ارائه می کنند. ضریب رسوب گیری نشان دهندۀ مقاومت در مقابل جریان حرارت به دلیل وجود لایه رسوب است و از آنجا که از همان ابتدا مقداری رسوب در لوله ها موجود است، حداقل ضریب رسوب گیری را /0005 0در نظر می گیرند.
ضرایب ارائه شده باید با شرایط عمل تطبیق داده شوند، در صورتی که لوله ها مرتباً تمیز می شوند،یا درجه حرارت چگالش پایین است و یا ساعات عملیات در هر سال کمتر از 4000 ساعت می باشد،می توان ضریب کوچکتری در نظر گرفت.
کنترل کندانسور
کنترل جریان آب در کندانسور برای محدود کردن فشار کندانس در حدی که از قبل مشخص شده، لازم است.دو روش برای محدود کردن جریان مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از : شیر فشار شکن دوراهه و شیر انحرافی سه راهه.
|
شکل (9) شیر فشار شکن دو راهه اتوماتیک |
شیردوراه برای تثبیت فشار چگالش در سیستمهای یکبار گردش آب که آب آن از طریق آب شهر، رودخانه، چاه یا دریاچه تأمین می گردد، مفید است. در صورت استفاده از آب شهر، هدف اصلی به حداقل رساندن هزینه های تأمین آب می باشد.
|
شکل(10) شیر فشار شکن دو راهه با پیچ تنظیم |
|
شکل(11) شیر موتوری سه راهه |
برجهای خنک کن
|
شکل12)) برج خنک کن |
جریان هوا در یک برج کشش مکانیکی ممکن است بر اثر مکش و یا دمش صورت گیرد. از نظر جهت جریان هوا نسبت به جریان آب، می توان برجها را به گروههای جریان مخالف، جریان متقاطع و یا جریان موازی تقسیم بندی نمود. معمولاً برجهای مورد استفاده از نوع مکشی، جریان مخالف یا جریان متقاطع می باشند.
یک برج خنک کن از پوشش یا قاب خارجی ، حوضچه و تشتک زیرین، سیستم توزیع آب، پرکننده، فن ، موتور و محرک تشکیل شده است.
نرخ انتقال حرارت از آب به هوا بستگی به آنتالپی هوا که بوسیله درجه حرارت حباب تر آن مشخص می گردد، دارد. این نرخ مستقل از درجه حرارت حباب تر است. برای یک مقدار مشخص هوا و آب درون برج، نرخ انتقال حرارت یا ظرفیت برج با کم شدن درجه حرارت حباب تر هوای ورودی و یا بالا رفتن درجه حرارت آب ورودی به برج، افزایش می یابد.
|
شکل (13) طرز کار کلی برج خنک کن |
برج خنک کن با توجه به درجه حرارت حباب تر طراحی در محل مورد نظر انتخاب می شود. در صورتیکه شرایط طرح در تمام سال باید تثبیت گردد (مثلاً در فرآیندهای صنعتی)، جهت اطمینان از حصول ظرفیت کافی تجهیزات، از حداکثر درجه حرارت حباب تر استفاده می شود.
انتخاب تجهیزات تبرید و برج خنک کن تحت تأثیر درجه حرارت چگالش مورد نظر و اثر آن بر دامنه و تقارب برج ، قرار می گیرد. ازدیاد ناچیز درجه حرارت چگالش می تواند اثرمطلوبی بر جوانب اقتصادی برج از نظر اندازه و بهای آن، وزن، فضای لازم و هزینۀ ایجاد زیرسازی یا فونداسیون داشته باشد. علاوه بر این با رعایت موارد زیر نیز می توان از هزینۀ اولیه کاست:
(1کاهش اندازۀ پمپ آب چگالنده و توان ورودی به آن به دلیل مقدار آب کمترهمراه با دامنه وسیع تر.
(2کاهش هزینه های لوله کشی با کاستن ازمقدار آب
(3کاهش توان ورودی فن
در یک درجه حرارت حباب تر مشخص، افزایش درجه حرارت چگالش به یک یا هر دو روش زیر عملی می گردد:
(1افزایش درجه حرارت آب ورودی به کندانسور و در نتیجه افزایش تقارب برج
(2کاهش مقدار آب کندانسور
|
شکل (14) اجزاء داخلی یک برج خنک کن |
قوانین و توصیه های سازندگان جهت آگاهی از محدودیت های موجود در انتخاب حداکثر درجه حرارت چگالش باید مد نظر قرار گیرد.ممکن است افزایش درجه حرارت آب کندانسور ، نیازمند برنامه بهسازی کاملتر و جامع تری نسبت به درجه حرارت های پایین باشد.
تصحیحات مربوط به شرایط جوی
در ارتفاعات بالاتر از سطح دریا، کاهش دبی وزنی هوا به دلیل کاهش دانستیه در ارتفاع بالا را می توان با بهره گیری از قابلیت جذب حرارت نهان بیشتر هوا در ارتفاع بالا، جبران نمود. بنابراین به تصحیح شرایط برج به دلیل اثرات ناشی از افزایش ارتفاع نیاز نخواهیم داشت. انتخاب موتور فن بر مبنای شرایط سطح دریا ، عملی محتاطانه است.
محرکهای فن
معمولاً برجهای خنک کننده مجهز به محرکهای تسمه ای یا دنده ای هستند. استفاده از محرکهای دنده ای در برجهای خنک کن بزرگ توصیه می شود ،زیرا شرایط عمل نامطلوب و نامناسب بندرت پیش می آید.
کنترل درجه حرارت آب کندانسور
برای عملیات تجهیزات تهویه مطبوع در درجه حرارت پائین هوای خارج، به کنترل کنندۀ فشار چگالش احتیاج داریم. تثبیت یک حداقل فشار چگالش، عملکرد متناسب شیر انبساط ترموستاتیک یا شیرهای شناور مبرد را تضمین می کند. به این ترتیب از افت درجه حرارت تبخیر کننده به نقطه تنظیم شده نیز جلوگیری می شود.
وقتی که از کندانسور آبی استفاده می شود، می توان از طریق کنترل درجه حرارت آب کندانسور ، فشار چگالش را کنترل نمود. معمولاً برای دستگاه تبرید سانتریفوژ دور ثابت، درجه حرارت چگالش نبایستی کمتر از 80F باشد ولی یک دستگاه تبرید سانتریفوژ سرعت متغیر می تواند در درجه حرارت چگالشی حدود 50F نیز کار کند. درجه حرارت چگالش جهت عملکرد مطلوب شیر انبساطی در تجهیزات پیستونی باید در حدود 90F ثابت نگه اشته شود.
یک یا چند روش از روشهای زیر را می توان برای کنترل درجه حرارت آب ورودی به چگالنده، مورد استفاده قرار داد :
(1بکار انداختن تناوبی فن برج خنک کن
(2استفادهاز موتور فن با دو سرعت مختلف جهت فراهم ساختن امکان کاهش ظرفیت
(3توقف توالی فنها دریک برج چند قسمتی
(4بای پس خنک کن از طریق شیر کنترل
در هریک از راه حل های فوق می توان کنترل لازم را بوسیله دست یا به طور خودکار اعمال نمود.شیر کنترل ممکن است آب بای پس شده را تعدیل و تنظیم کند.
عملیات در طی زمستان
عملکرد برج خنک کننده در زمستان مشکلاتی از نظر منجمد شدن آب در حوضچۀ زیرین آن و تشکیل قطعات یخ بر روی تیغه های فن و دریچه های کرکره ای ایجاد می کند.
استفاده از تشتک کمکی یا گود، در فضای گرم شده یکی از راههای جلوگیری از انجماد حوضچه زیرین است. به این ترتیب حوضچۀ برج در مدت زمان خاموش بودن دستگاه و مواقعی که آب کندانسور بای پس می گردد، خالی می شود. این تشتک کمکی باید حجم لازم جهت ذخیرۀ تمام برج خنک کن و حوضچۀ آن را داشته باشد و هد مکشی لازم برای پمپ را ایجاد کند.یک راه حل دیگر برای گرم کردن حوضچه به کمک عبور دادن بخار یا آب نمک داغ از میان کویلهاست.
تشکیل یخ بر روی تیغه های فن باعث ارتعاش زیاد آن ها می شود و نتیجتاً تیغه ها شکسته و یا تخریب می گردند. درصورتی که درجه حرارت هوای خروجی از برج حدود 32F باشد، باید از دو سرعت دوران مختلف استفاده نمود. در صورتی که در سرعت کم، تشکیل یخ ادامه یابد، می توان از کلید کنترل ارتعاش و لرزش استفاده کرد.
جریان هوا درون برج نیز با تشکیل یخ روی کرکره های برج با اشکال مواجه می گردد. پیشگیری کامل از انجام یخ ممکن است مشکل باشد اما می توان ذرات کوچک یخ را به کمک معکوس کردن جهت موتور فن و زیاد کردن سرعت آن ، ازمیان برد. معمولاً معکوس کردن جهت چرخش به کمک دست انجام می شود.
آب جبرانی
در یک برج خنک کننده ، مقدار آب به دلایل تبخیری، زیر کشی و خارج شدن قطرات آب بوسیله جریان هوا کاهش می یابد. مقدار آب تبخیر شده در حدود یک درصد کل آبی که در سیستم جاری است به ازاء هر 10 درجه از دامنۀ برج می باشد. کاهش ناشی از خروج قطرات آب با جریان هوا، ثابت بوده و در حدود 2/0% مقدار آب سیستم می باشد. زیرکشی نیز بسته به شرایط آب متغیر بوده و با توجه به اعمال بهسازی آب مشخص می شود. وقتی که تصفیه آب کافی نباشد، زیرکشی تقریباً 3/0% به ازاء هر 10درجه از دامنه برج خواهد بود.
مقدار آب جبرانی مورد نیاز با توجه به مجموع این اتلاف ها معین می گردد. مقدار آب جبرانی وارد شده به سیستم را می توان به کمک شیر شناور مکانیکی یا نوعی رلۀ الکتریکی و شیر سلنوئید، تنظیم نمود.
محل نصب
محل نصب برج و جهت قرار گرفتن آن باتوجه به نکات زیر انتخاب می شود:
(1برج را به گونه ای نصب کنید که هوا بتواند آزادانه و به سرعت سیرکوله و پخش شود. بدون اینکه مجدداً سیر کوله گردد.
(2برج را دورتر از منابع حرارتی یا آلوده کننده نظیر دودکش ها قرار دهید.
(3برج را دور از محل هایی که مرطوب شدن یا انجماد طبیعی ناشی از مرطوب بودن جریان هوا تولید مزاحمت می کند، قرار دهید.
(1محل نصب برج را در بالا یا دور از فضاهای مسکونی یا محیطهایی که سطح صدا در آنها کم است، انتخاب کنید. بهترین محل در بالای بام ساختمان است. اگر برج در سطحی پائین واقع در بین ساختمان های بلند قرار گیرد، با توجه به عملکرد نامطلوب و سطح صدای حاصله، محل نصب آن قابل قبول نیست.
(2در صورتی که برج در نزدیکی و یا بالای اطاق محل نصب دیگر تجهیزات تبرید قرار گرفته است، لوله کشی آن را ساده کرده و هزینۀ اولیه را کاهش دهید.
(3 نصب برج در سطحی پائین تر از تجهیزات برودتی باعث بروز اشکالاتی از نظیر سرریز شدن یا تخلیه، در هنگام متوقف بودن سیستم می گردد. در صورتی که آب کندانسور تخلیه گردد، ممکن در هنگام راه اندازی مجدد پمپ، کندانسور در اثر ضربۀ ناشی از آب، تخریب گردد. در صورتی که محل نصب دیگری در دسترس نباشد، پیش بینی های لازم جهت ممانعت برگشت جریان در هنگام توقف سیستم و یا تخلیه آن بعمل آید.
تجهیزات کمکی:
تجهیزات کمکی یک سیستم دفع حرارت عبارت است از :
1) کنترل کننده های فشار
2)اتصالات
3)شیرآلات
4)پمپ سیرکوله آب که در کندانسور های تبخیری و آبی مورد استفاده قرار می گیرد.
کنترل کننده های فشار
کنترلر های تحریک شونده فشاری بر سه نوع می باشند:
1)کنترل کننده کم فشار
2)کنترل کننده پر فشار
3)کنترل کننده های دو فشاره
کنترل کننده های فشار پایین معمولا در سمت کم فشار سیستم یعنی در سمت مکش کمپرسور(انتهای اواپراتور) و کنترل کننده های فشار بالا معمولا در سمت پرفشار سیستم یعنی سمت رانش کمپرسور (ابتدای کندانسور) نصب می شوند.
کنترل کننده های پرفشار در صورت افزایش فشار سمت پرفشار سیستم با قطع مدار و خاموش کردن کمپرسور از خسارات احتمالی به تجهیزات جلوگیری نموده و با برگشت فشار سیستم به حد طبیعی ، دوباره با بستن مدار ، کمپرسور را روشن می کند. بعضی از کنترل کننده های فشار به قفلی مجهز می باشند که در صورت افزایش فشار عمل می کنندو سیستم را قفل می نمایند. در این کنترلر ها، دوباره برای روشن شدن کمپرسور بایستی آن را به طور دستی راه انداخت(reset نمود).
هرچند که وجود کنترلر های پرفشار در تمام سیستم های تبرید مناسب می باشد ولی در سیستم های با کندانسور آبی به دلیل احتمال بروز عیب در مسیر آب ضروری است.
اتصالات لوله ها:
|
شکل(1-15) اتصالات لوله ها |
استفاده از فلنچ های پیچی به اندازه های گفته شده محدود شده و در اندازه های بزرگتر فلنچ های جوشی به کار برده می شوند. در اتصالات پیچی نر و ماده انتخاب شده باید همجنس و متناسب با نوع مبرد مورد استفاده باشند. جوشکاری متداول ترین روش لوله های آهنی و فولادی است. لوله های با قطر mm50 میلیمتر معمولا به صورت لب به لب و لوله های با قطر mm40 و کمتر به صورت پریزی جوشکاری می شوند. در جوشکاری بایستی انشعابات را تقویت نمود.
از اتصالات لاله ای می توان برای لوله های مسی نرم تا قطر خارجی mm20 استفاده نمود ولی در اندازه های بزرگتر و برای لوله های مسی سخت ،اتصالات بوشنی همراه با لحیم سخت به کار برده می شوند. لحیم سخت ، آلیاژی از برنج و نقره است و نقطه ذوبی بالاتر از 550درجه سلسیوس دارد در حالی که نقطه ذوب لحیم نرم کمتر از 260 درجه سلسیوس بوده و برای اتصالات لوله های با قطر خارجی mm15 و کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. برای لحیم کاری با هر دو نوع لحیم گفته شده در بالا باید از مواد روانسازی مناسب و غیر خورنده استفاده شود.اتصالات لوله ای از برنج آهنگری و اتصالات بوشنی ممکن است از جنس مس نرم یا برنج آهمگری باشند . اتصالات بوشنی ریختگی برای کاربرد های تبرید مناسب نیستند و بطور کلی بهتر است لوله ها و اتصالات همگی از یک کارخانه خریداری شوند.
شیرآلات
|
شکل(1-16) انواع شیر آلات مورد استفاده در تأسیسات |
بیشتر سیستم های تبرید حداقل به یک شیر تخلیه فشار مجهزند که روی مخزن ذخیره مایع یا کندانسور آبی نصب می شود.
همچنین شیرهای فشار شکن دوراهه و شیرهای انحرافی سه راهه نیز در کندانسورهای آبی مورد استفاده قرار می گیرند.شیر فشار شکن دو راهه به منظور کنترل فشار کندانس در سیستم های یکبار گردش آب و شیر انحرافی سه راهه برای هدایت آب به اطراف کندانسور در صورت کاهش درجه حرارت کندانس می باشد.
پمپ های سیرکوله آب کندانسور
معمولا" پمپ های مایع مورد استفاده برای جریان دادن آب سرد یا آب نمک و آب کندانسور از نوع گریز از مزکز می باشند.این نوع پمپ ها از پروانه پره ای چرخانی که در محفظة ساکنی قرار می گیردتشکیل شده است مایع پمپ شونده از منبع وارد محور پروانه شده و در اثر نیروی گریز از مرکز به محیط بیرونی آن حرکت کرده و در طول این تحول سرعت و فشار قابل ملاحظه ای می یابد. مایع خروجی از پروانه در محفظه ای جمع و به مجرای خروجی هدایت می شود
|
شکل(1-17) پمپ گریز از مرکز |
ظرفیت یک پمپ گریز از مرکز به طرح و اندازة آن و سرعت موتوربستگی دارد و در یک پمپ بخصوص، حجم مایع پمپ شونده با تغییر هد، تغییر می یابد.نمونه ای از مشخصة هد دبی پمپ گریز از مرکز در شکل (6-15) نمیش داده شده است.ملاحظه می شود که هد پمپ هنگامی ماگزیمم است که خروجی پمپ بسته باشد وبا باز شدن شیر، هد پمپ کاهش و دبی آن افزایش می یابد.
مقایسة کندانسورها
در این بخش بصورت اجمالی به مقایسه کندانسور ها می پردازیم. بدین منظور برخی از مزایا و محدودیت های هریک از انواع آن را بصورت خلاصه بیان می کنیم تا تفاوتها و میزان کارایی هریک از انواع کندانسور مشخص گردد:
کندانسور هوایی:
مزایا: 1) نیاز به فضای کم جهت نصب وبکارگیری2) تعمیر و نگهداری آسان3) هزینه کم به منظور تهیه و بکار گیری4) نداشتن هزینه های جانبی مانند انواع دیگر کندانسور5) مناسب برای مناطقی که در تابستان دمای خشک نسبتا" پایین دارند.
محدودیت ها: 1) قابل استفاده در ظرفیت های پایین2) تأثیر مستقیم درجه حرارت خشک محیط بر ظرفیت آن3) بالا بودن درجه حرارت چگالش
کندانسور آبی:
مزایا:1) استفاده از این نوع کندانسور در مواقعی ک تجهیزات دفع حرارت با سیستم برودتی فاصله نسبتا" زیادی دارد2) قابل استفاده در تمامی شرایط آب و هوایی3) صرفة اقتصادی بالا درصورت وجود منبع آب سرد با هزینة کم مانند رودخانه،دریا،...
محدودیت ها:1) مختل شدن کار سیستم در صورت بوجود آمدن مشکل چرخش آب 2) رسوب گیری لوله هایی که آب در آنها جریان دارد 3) هزینه های جانبی بالا در ظرفیت های پایین
کندانسورهای تبخیری
مزایا: 1) صرفه اقتصادی در درجه حرارت حباب تر پائین 2) صرفه اقتصادی درجه حرارت حباب خشک بالا 3) صرفه اقتصادی هنگام دسترسی به آب کافی با هزینۀ کم
محدودیت ها:1) عدم کار در مناطق گرم و مرطوب2) هزینه تعمیر و نگهداری بالا 3) مختل شدن کار سیستم در صورتی ک یکی از عوامل تعیین کننده مانند:پمپ، افشانک ها یا دمنده دچار مشکل شوند.
نحوه انتخاب کندانسور:
انتخاب کندانسور با توجه به برخی پارامترها از قبیل: صرفة اقتصادی، میزان توان مورد نیاز، شرایط آب و هوایی،امتیازات خاص منطقه ازجمله:میزان وزش باد، منبع آب سرد کم هزینه و ... صورت می گیرد. حال با لحاظ کردن این شرایط به نحوة انتخاب انواع کندانسور می پردازیم.
کندانسور آبی و هوایی:
کندانسور که عامل دفع حرارت در سیستم های تبرید می باشد، حرارت را به وسیله آب یا هوا از سیستم خارج می نمایدو بر حسب اینکه سیال خنک کننده هوا یا آب باشد به نام کندانسور هوایی یا آبی نامیده می شود.
مقدار حرارت دفع شده در کندانسور یا اختلاف آنتالپی های مبرد ورودی و خروجی و مقدار مبرد جریانی نسبت مستقیم دارد که می توان به صورت فرمول زیر آن را بیان کرد.
- h1) H = w (h2
که در آن :
= H مقدار حرارت دفع شده از کندانسور به وسیله ی آب یا هوا (Btu/hr)
= w مقدار مبرد جریانی در کندانسور (Lb/hr)
= h2 آنتالپی مبرد ورودی به کندانسور (Btu/Lb)
= h1 آنتالپی مبرد خروجی از کندانسور (Btu/Lb)
مقدار دبی سیال خنک کننده که هوا یا آب باشد از رابطة زیر به دست می آید:
H/C(to - ti) = Ww
که در آن:
Ww = دبی سیال خنک کننده (Lb/hr)
= H مقدار حرارت دفع شده در کندانسور بر حسب(Btu/Lb)
= toدرجه حرارت سیال خروجی خنک کننده از کندانسور(ºF)
= ti درجه حرارت سیال خروجی خنک کننده از کندانسور(ºF)
= C گرمای ویژه سیال خنک کننده(Btu/Lb)
از لحاظ انتخاب کندانسور، معمولا کندانسورها همراه با کمپرسورهای معادل خودشان یکجا و به نام واحد تقطیر به بازار عرضه می شوند، یعنی کمپرسور و کندانسور و روی یک شاسی سوار شده و کلیة اتصالات بین آنها نیز از طرف کارخانة سازنده انجام می گردد.
پس در انتخاب آنها که بر اساس ظرفیت محاسبه شده صورت خواهد گرفت دو عامل زیر باید در نظر گرفته شود:
1) فشار مکش
2)درجه حرارت متوسط تقطیر
با استفاده از جدول (1-1) که ظرفیت واحد های تقطیر معمولی را بر مبنای ظرفیت کمپرسور و دو مقیاس درجه حرارت تقطیر (ºF110 و ºF120) و چهار مقـــیاس درجــه حرارت تقطیر ودرجــــه حــــرارت تــبخیر
(ºF30- و ºF15- و ºF20 و ºF40) تنظیم و از طرف کارخانجات سازنده عرضه شده است که با استفاده از آن می توان واحد تقطیر مناسب با بار برودتی محاسبه شده را برای سیستمهای تبرید انتخاب کرد.
|
جدول(1- 1) مشخصات واحد تقطیر |
|
جدول(الف1-2) ظرفیت کندانسور در دماهای مختلف |
جدول (1-2) ظرفیت نمونه هایی از کندانسورهای تبخیری را بر اساس اختلاف بین دمای تقطیر و دمای مرطوب طراحی نشان می دهد. مثال زیر نحوة انتخاب این کندانسورها را تشریح می نماید
مثال:
کندانسور تبخیری مناسب برای بار اواپراتور kw21 (مبرد فریون 12)، دمای اواپراتور ºc5- ، دمای مرطوب هوای ورودی ºc5/25- و دمای تقطیر ºc41 را انتخاب کنید.
|
جدول(ب1-2) ضریب تصحیح اواپراتور |
ظرفیت اواپراتور پس از تصحیح = ضریب تصحیح * ظرفیت اواپراتور
بنا براین:
با مراجعه به جدول(الف1-2) مشاهده می شود که ظرفیت کندانسور مدل F135-E در دمای مرطوب هوای ورودی و دمای تقطیر داده شده ، kw7/19 می باشد.و باید در درجات حرارت تقطیر بین ºc41 و ºc45 ظرفیت kw05/22 داشته باشد.
حال باید ظرفیت کمپرسور را چک نمود و دید که آیا کمپرسوری که قبلا" انتخاب شده است ظرفیت لازم را در محدودة دماهای داده شده داراد یا نه در غیر این صورت باید کندانسور تبخیری یا کمپرسوری با اندازة بزرگتر انتخاب نمود.
ظرفیت کندانسور تبخیری مدل F270-E در شرایط ذکر شده kw4/39 بوده و ظرفیت kw05/25 در دمای تقطیر ºc35 حاصل خواهد شد. بنا بر این انتخاب کمپسور باید در این شرایط انجام شود.