انواع المكثفات المستخدمة في مجال التكييف و تبريد الهواء ( Condensers )

انواع المكثفات المستخدمة في مجال التكييف و تبريد الهواء
 ( Condensers )

المكثفات المستخدمة في مجال التكييف والتبريد    (   cooled Condensers   )

أنواع مكثفات التبريد المستخدمة فى دوائر التبريد والتكييف . 

وحدة التكثيف : و يطلق اسم "وحدة التكثيف "

على مجموعة الضاغط والمحرك والمكثف ومستقبل (خزان ) السائل ، المركبة جميعها على قاعدة واحدة

.

          والمكثف هو أحد الأجزاء الأساسية لدائرة التبريد و الذى تتم فيه عملية التكثيف لأنه يسحب الحرارة من غاز وسيط التبريد تلك الحرارة التى امتصها وسيط التبريد فى المبخر بالإضافة للحرارة التى اكتسبها غاز وسيط التبريد أثناء ضغطه فى الضاغط فى شوط الضغط ، وعندما يتم تسليم هذه الحرارة المسحوبة من غاز وسيط التبريد للوسط المحيط فأنه يتكيف أى يتحول من غاز إلى سائل

++++     وفيما   يلي   +++++ . 

أنواع مكثفات التبريد المستخدمة فى التبريد والتكييف :  

1. المكثفات المبردة بالهواء .    (Air- cooled Condensers)

2.   المكثفات المبردة بالماء  .(Water- cooled Condensers)

3. المكثفات التبخيرية.          (Evaporative – Condensers)

=========================================

أولاً : المكثفات المبردة بالهواء

.( Air- cooled Condensers)

          المكثفات المبردة بالهواء يطلق عليها اسم المكثفات الهوائية لأن الحرارة التى يتم سحبها من بخار وسيط التبريد ليتحول إلى سائل تنتقل إلى الهواء من خلال جدران مواسير المكثف – أى أن الهواء هو الذى يقوم بتبريد بخار وسيط التبريد الساخن بداخل المكثف. 

التركيب

:

            تتركب المكثفات التى تبرد بالهواء من مواسير مزودة بأسطح ثانوية عبارة عن أسلاك (زعانف) لزيادة فعالية الانتقال الحراري .  وتصنع تلك المكثفات عادة من مواسير نحاس وأحياناً قليلة من مواسير ألومنيوم وتصنع الزعانف المركبة على هذه المواسير من الألومنيوم أو النحاس . أما إذا كان وسيط التبريد المستخدمة هو الأمونيا فتصنع المكثفات من المواسير من الصلب الذى لا يصدأ والزعانف من الألومنيوم

.

سريان وسيط التبريد فى المكثف

:

          إن الجاذبية الأرضية تساعد وسيط التبريد على السريان داخل المكثف ولذلك نجد أن مدخل غاز وسيط التبريد القادم من الضاغط يكون فى أعلى بينما يكون مخرج سائل وسيط التبريد المتكثف عند القاع

.

الاستخدام : 

 تستخدم المكثفات المبردة بالهواء فى الآتي

:

1- المنشآت الأرضية .  

 2- منظومات النقل الجوي

.

3- المناطق الصحراوية والمناطق التى لا يتوافر فيها الماء

.

    وتنقسم المكثفات المبردة بالهواء إلى نوعين هما  أ)المكثفات المبردة بالهواء طبيعياً     التركيب             تتركب المكثفات التى تبرد بالهواء الطبيعي من مواسير مزودة بأسطح ثانوية عبارة عن أسلاك (زعانف) لزيادة فعالية الانتقال الحراري .   وتصنع تلك المكثفات عادة من مواسير نحاس وأحياناً قليلة من مواسير ألومنيوم وتصنع الزعانف المركبة على هذه المواسير من الألومنيوم أو النحاس . أما إذا كان وسيط التبريد المستخدمة هو الأمونيا فتصنع المكثفات من المواسير من الصلب الذى لا يصدأ والزعانف من الألومنيوم

.

  نظرية العمل

:

          يدخل غاز مركب التبريد إلى المكثف ذو ضغط ودرجة حرارة مرتفعتين فيقوم الهواء الطبيعي الملامس المكثف بعمل تبادل حراري بين الهواء البارد المحيط والغاز الذي درجة حرارة مرتفعة فيتحول الغاز إلى سائل عن طريق فقد حرارة فى الهواء المحيط بالمكثف

.

ب)- المكثفات المبردة بالهواء الجبري     التركيب           هو عبارة عن مواسير من النحاس مزعنفة موضوع عليها مروحة لزيادة عملية التبريد للسطح المعرض للتبريد

.

    نظرية العمل           يدخل غاز وسيط التبريد للمكثف الذى يبرد بالهواء الجبري ذو ضغط ودرجة حرارة مرتفعتين فتقوم المروحة بدفع كمية من الهواء على ملف المواسير للمكثف فتعمل على جعل غاز مركب التبريد يفقد حرارة خلال الهواء المار على المواسير وبذلك يتحول الغاز إلى سائل تحت تأثير دفع الهواء الجبري على المواسير .

الصيانة للمكثفات الهوائية     عند أجراء عملية الصيانة للمكثفات الهوائية يجب مراعاة الآتي : 1. تنظيف أسطح مواسير المكثف وكذلك تنظيف الزعانف . 2. الحرص على عدم اصطدام أى جسم بملف مواسير المكثف . 3. توفير تيارات هواء طبيعية طافية حولها . 4. عدم تعريضها اللهب مباشراً. 5. التأكد من سلامة التوصيلات الكهربية لمحرك مروحة المكثف . 6. التأكد من عدم وجود تسرب لوسيط التبريد . 7. الحفاظ على الزعانف سليمة حتى نحافظ على المسافات بينهما  مزايا وعيوب المكثفات المبردة بالهواء    المزايا: 1. رخيصة الثمن خاصة السعات الصغيرة والمتوسطة . 2. وسيط التكثيف وهو الهواء بدون ثمن كما فى المكثفات التى تبرد بالهواء طبيعيا . 3. صيانتها رخيصة بالمقارنة بالمكثفات المبردة بالماء . 4. لا تحتاج إلى مساحة كبيرة . 5. لا تحتاج إلى توصيلات مواسير مياه أو مضخات ماء كما فى المكثفات المبردة بالماء . 6. لا تحتاج إلى كيماويات للتنظيف بكثرة كما فى المكثفات المبردة بالماء . العيوب : 1. الضوضاء الناتجة عند استخدام وحدة تكييف أو أكثر خصوصاً فى السعات الكبيرة المبردة بالهواء المندفع بواسطة المراوح . 2. استهلاك عالٍ للطاقة الكهربائية نتيجة إدارة المروحة (إن وجدت ) . 3تحتاج كمية هواء كبيرة . 4. تحتاج لتحديد مكان وضعها بدقة كبيرة خصوصاً فى الوحدة الكبيرة نظراً لأهمية أخذ اتجاه الريح فى الاعتبار . الاستخدامات : أ‌- فى وحدات التبريد متوسطة السعه . ب‌- فى وحدات التكييف المركزي و العادي .

=========================================

ثانياً : المكثفات المبردة بالماء . (Water- cooled Condensers).            يطلق على المكثفات المبردة بالماء اسم المائية لأن الحرارة التى يحملها بخار وسيط التبريد تنتقل إلى الماء فى هذا النوع من المكثفات .           ويستخدم مبدأ الاتجاه العكسي   (المتضاد) فى المكثفات المبردة بالماء حيث تدخل مياه التبريد من جانب ويدخل غاز وسيط التبريد من الجانب المضاد ويعمل تضاد اتجاه المسار على زيادة جودة الانتقال الحراري ويعتبر الماء وسيطاً ممتازاً نظراً لإرتفاع سعته الحرارية وكثافته.. فالماء يسحب من المعادن كمية من الحرارة بمعدل أعلى بكثير من الهواء لذلك تستخدم المكثفات المبردة بالماء بكثرة عن المكثفات المبردة بالهواء وذلك في السعات التبريدية الكبيرة ..كذلك يمكن أن تعمل هذه المكثفات عند فروق قليلة في درجة الحرارة بين وسيط التبريد المطلوب تكثيفه وبين الماء قياساً بفروق درجات الحرارة بين وسيط التبريد والهواء في حالة المكثفات البردة بالهواء.           كما أن الماء تكون درجة حرارته أقل من درجة حرارة الهواء الخارجى في فترة أعلى حمل تبريد , ولا يحدث تغيير كبير في درجة حرارته لذلك تحتفظ وحدة التبريد التي تشتمل على مكثف مبرد بالماء بجودة عالية في أيام الصيف حيث درجة الحرارة المرتفعة.

          أن المكثفات المبردة بالماء تتبع أحدى منظومتين بالنسبة للماء المستخدم 1. منظومة الماء المفقود

(Waste-Water System).

2. منظومة الماء المعاد

(Recirculating-Water System).

أولاً: منظومة الماء المفقود

(Waste-Water System).

          تستخدم هذه المنظومة إذا أمكن الحصول على الماء بسهولة أو بثمن قليل .. حيث تستخدم مرة واحدة لتبريد المكثف أى يدخل الماء من المنبع بارداً إلى المكثف ويخرج منه ساخناً إلى مواسير الصرف أو نهر أو مجرى مائي

.

ثانياً: منظومة الماء المعاد

( Recirculating-Water System).

          تستخدم هذه المنظومة إذا كان الماء نادراً أو ثمنه مرتفع حيث يدخل الماء البارد إلى المكثف ويخرج منه ساخناً , ويعاد إلى برج التبريد فتنخفض درجة حرارته فيمكن استخدامه مرة أخرى في دورة جديدة لتبريد المكثف

الاستخدام           يشيع استخدام المكثفات المبردة بالماء في الآتي

:-

1. الوحدات الصناعية

.

2. المنشآت الكبيرة لتكييف الهواء

.

3. التبريد التجاري .

أهم أنواع المكثفات المبردة بالماء 1. المكثف ذو الغلاف والأنابيب

(Shell- and- tube condenser).

2. المكثف ذو الغلاف والملف

  (Shell- and- coil condenser).

3. المكثف ذو الأنابيب المزدوجة

(Double- pipe condenser).

أولاً: المكثف ذو الغلاف والأنابيب التركيب           يتركب المكثف ذو الغلاف والأنابيب من إسطوانة تصنع عادة من الصلب بداخلها عدد من الأنابيب المستقيمة إما عادية أو مزعنفة , وتصنع هذه الأنابيب عادة من النحاس وتوضع موازية لبعضها. ومركب في نهايتي الإسطوانة غطائين يمكن رفعهما لتنظيف أو تغيير الأنابيب وفي أحد الغطائين توجد فتحتان واحدة لدخول ماء التبريد البارد للمكثف والثانية لخروج الماء الساخن من المكثف

.

          وتصنع هذه المكثفات في أشكال مختلفة حسب الحاجة ويوجد منها مكثفات أفقية وأخــــرى رأسيـــــة

.

طريقة العمل           يدخل الماء البارد من ناحية إحدى غطائي المكثف خلال الفتحة السفلية فيمر خلال المجموعة السفلى من المواسير حتى الجانب الأخر ثم ينعكس اتجاه سريان الماء ويمر في مجموعة أخرى علوية من المواسير ثم يخرج من الفتحة العلوية وهكذا يتكرر دخول الماء البارد في المكثف ويخرج منه

.

          ويلاحظ أن الماء يمر داخل المواسير بسرعة(1متر/ث تقريباً) تعتمد على المقياس الداخلي للمواسير

.

          ويدخل غاز وسيط التبريد الساخن من فتحة في أعلى الإسطوانة ويمر حول الأنابيب ونتيجة لمروره وملامسته لسطح هذه الأنابيب البارد التي تمر بداخلها الماء يحدث انتقال حراري ويتكثف وسيط التبريد ويتحول إلى سائل يتجمع في أسفل المكثف

.

  ويستخدم أسفل المكثف مستقبلا(خزان) لسائل وسيط التبريد وذلك في المكثفات صغيرة السعه.    ويعتبر المكثف ذو الغلاف والأنابيب أكثر المكثفات البردة بالماء استعمالا- ويعمم استعماله في الوحدات البحرية حيث يستخدم ماء البحر في التبريد.

ثانياً: المكثف ذو الغلاف والملف التركيب           يتركب المكثف ذو الغلاف والملف من ملف من المواسير العارية أو المزعنفة موضوعة داخل غلاف إسطوانى مصنوع من الصلب

.

          ويدخل ماء التبريد داخل ملف من المواسير على شكل حلزوني أو مجموعة من الملفات تركب بالتوازي مع بعضها

.

          ويلاحظ أن المكثف ذا الغلاف والملف يتميز ببساطة تركيبه لذلك يكون ثمنه أقل من مكثف ذى الغلاف والأنابيب

.

طريقة العمل           يدخل ماء التبريد في ملف المواسير من فتحة في أسفل المكثف ويخرج من فتحة في أعلى المكثف.  بينما يدخل غاز وسيط التبريد من فتحة موجودة في أعلى المكثف حيث يلامس السطح الخارجي للملف ونتيجة لملامسته لسطح هذا الملف البارد الذى يمر بداخله الماء يحدث انتقال حراري ويتكثف وسيط التبريد ويتحول إلى سائل , ويخرج هذا السائل من فتحة موجودة في أسفل المكثف

.

الاستخدام  ويستخدم المكثف ذو الغلاف والملف عادة في أجهزة تكييف الهواء المجمعة الصغيرة

(Packaged air conditioners).

          ولا يستخدم هذا النوع من المكثفات إلا إذا كانت المياه المستعملة في التبريد نظيفة.. إذ لا يمكن تنظيفه إلا بالطرق الكيماوية

.

ثالثاً: المكثف ذو المواسير المزدوجة

.

التركيب           يتركب المكثف ذو المواسير المزدوجة من ماسورة متداخلة في ماسورة أكبر. ونظراً لبساطة تركيب هذا النوع من المكثفات فإنه يمكن تشكيل المكثف بأشكال مختلفة كي تناسب الحيز المحدد لها في دائرة التبريد

.

طريقة العمل           يمر ماء التبريد في هذا النوع من المكثفات في الماسورة الداخلية بينما يمر غاز وسيط التبريد في الماسورة الخارجية فيلامس السطح الخارجي للماسورة الداخلية ونتيجة لملامسته هذه لسطح الماسورة البارد الذى يمر بداخله الماء يحدث انتقال حراري من وسيط التبريد إلى الماء خلال جدران الماسورة الداخلية. كذلك فإن تركيب هذا المكثف يسمح بإنتقال جزء من الحرارة من وسيط التبريد إلى الهواء المحيط بالسطح الخارجي للماسورة الخارجية التى يمر فيها وسيط التبريد

.

صيانة المكثفات المبردة بالماء 1. تبدأ عملية الصيانة لهذه المكثفات بضرورة توفير ماء لا يحتوي على نسبة عالية من الأملاح والمواد الكيميائية .لأن هذا يؤدي إلى ترسب هذه الأملاح داخل المواسير وكذلك تآكلها نتيجة التفاعلات الكيميائية

.

2. ضرورة وجود مصفاة شبكية قبل دخول الماء إلى المكثف لمنع أى مواد عالقة بالماء من الدخول إلى المكثف وبالتالي إحداث سدد فى مواسيره

.

3. استخدام الطريقة الميكانيكية فى تنظيف مواسير الماء بالمكثف فى حالة المكثفات التى يمكن فكها .كما فى حالة المكثف ذي الغلاف والملف

.

4. الكشف الدوري على التوصيلات الكهربائية لمحرك مروحة المكثف التبخيري للتأكد من سلامتها وكذلك لمحرك مضخة المياه

.

5. فحص الصمام ذي العوامة الخاص بماء التعويض للمكثفات التبخيرية

.

6. فحص تسرب الماء من الوصلات

.

7. استبدال أية ماسورة تالفة

.

8. فحص جميع الصمامات وفكها و إصلاحها إذا لزم الأمر

.

 مزايا وعيوب المكثفات البردة بالماء  المزايا

:

1. لا يصدر عنها صوت مزعج أى قليلة الضوضاء

.

2. كفاءة تبريدها عالية نظراً لأن قابلية الماء لامتصاص الحرارة عالية

.

3. تعتبر مناسبة للسعات الكبيرة الصناعية وخصوصاً في حالة توفر مصدر المياه كأن يكون الموقع على نهر أو مجرى مائي

.

4. يمكن أن تعمل عند فروق قليلة في درجات الحرارة بين وسيط التبريد وماء تبريد للمكثف

.

  العيوب 1. صيانتها عالية بالمقارنة بالمكثفات المبردة بالهواء

.

2. غالية الثمن نظراً للحاجة إلى توصيلات مواسير ومضخات لضخ الماء

.

3. تحتاج إلى حيز كبير نسبياً

.

4. تحتاج إلى كميات من الماء الذى أصبحت تكلفة الحصول عليه مرتفعة خصوصاً في المناطق التى يندر بها وجود الماء

.

5. يحتاج الماء المستخدم غالباً إلى معاملات كيميائية قبل استخدامه

.

6. تحتاج إلى صيانة دائمة لمواسير ملفاتها لتنظيفها من الرواسب التى تترسب على سطحها الداخلي ويتم هذا إما بالكيماويات أو بالطرق الميكانيكية.

==================================

ثالثاً: المكثف التبخيرى           يتم في المكثف التبخيرى إزالة الحرارة من وسيط التبريد بالإمرار الجبري للهواء ورش الماء ويتكون هذا المكثف في الواقع من مكثف وبرج تبريد مجمعين في وحدة واحدة

.

التركيب           يتركب المكثف التبخيرى من الأجزاء الآتية

:-

1. مروحة لسحب الهواء من حيز المكثف وطرده إلى الخارج وهى تركب أعلى المكثف

.

2. حاجز لحجز رذاذ الماء حتى لا يخرج مع الهواء ويوجد أسفل المروحة

.

3. موزع للماء يقوم بتذرير الماء

.

4. ملف التكثيف ويتكون من عدد من مجموعات المواسير توصل من أعلى بمدخل بخار وسيط التبريد ومن أسفل بمخرج سائل وسيط التبريد

.

5. خزان للماء المتساقط موصل بمضخة لضخ الماء إلى أعلى المكثف لإعادة استخدامه كذلك يوجد بالخزان مدخل لماء التعويض يعمل بواسطة صمام ذي عوامة

.

طريقة العمل

          تقوم المضخة برفع الماء من الخزان إلى موزع الماء حيث يخرج من الموزع متساقطاً على هيئة رذاذ على سطح المواسير التى تحتوى على وسيط التبريد وتسحب المروحة الهواء من الفتحات السفلية إلى أعلى فيمر الهواء على المواسير ويلامس في نفس الوقت رذاذ الماء المتساقط من موزع الماء فيتبخر بعض هذا الرذاذ ويبرد سطح المواسير التى يمر بداخلها غاز وسيط التبريد الذى يتكاثف ويتحول إلى سائل. ونتيجة تبخر جزء من الماء وخروجه مع الهواء على هيئة بخار ماء لذلك يتم تعويض هذا الماء عن طريق فتحة دخول ماء التعويض الموصلة بخزان الماء بأسفل المكثف والذي يتحكم فيه صمام ذو عوامة.

تعديل المقال