طبقه‌بندی اواپراتورها و کندانسورها

Thread Content

آخرین بار این پست توسط yinkuilin6868 در تاریخ ۲۰۱۶-۶-۴ ساعت ۰۹:۲۵ ویرایش شد.
۱. انواع و ویژگی‌های کندانسورها
کندانسورها بر اساس نوع محیط خنک‌کننده‌شان، به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: کندانسورهای آبی، کندانسورهای هوایی و کندانسورهای تبخیری. دوم، طبقه‌بندی اواپراتورها: بر اساس نوع محیطی که سرد می‌شود، اواپراتورها را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: (۱) اواپراتورهای حامل سرمای مایع. برای خنک کردن مایعات حامل سرما – مانند آب، آب نمکی یا محلول‌های آبی اتیلن گلیکول. انواع رایج این نوع تبخیرکن‌ها عبارتند از تبخیرکن‌های افقی، تبخیرکن‌های لوله‌ای عمودی و تبخیرکن‌های لوله‌ای مارپیچی. (۲) اواپراتور خنک‌کننده هوا. این نوع اواپراتورها دارای لوله‌های خنک‌کننده و فن‌های خنک‌کننده هستند. در ادامه، عمدتاً به تبخیرکننده‌های مایع خنک‌کننده که در سیستم‌های تهویه مطبوع به کار می‌روند، پرداخته شده است. ۱. انبساط‌کن خوابیده: انبساط‌کن خوابیده را همچنین انبساط‌کن خوابیده نوع صفحه‌لوله‌ای می‌نامند. ساختار آن تقریباً مشابه کندانسور‌های لوله‌ای با پوسته دراز است. به دلیل روش تأمین مایع، انواع این دستگاه‌ها به دو دسته خنک‌کن‌های لوله‌ای و خنک‌کن‌های خشک تقسیم می‌شوند. ۱. اواپراتور پوسته‌ولوله‌ای افقی: اواپراتور پوسته‌ولوله‌ای افقی، نوعی اواپراتور پر از مایع است. یعنی مایع خنک‌کننده با سرعت ۱ تا ۲ متر بر ثانیه در داخل لوله‌ها جریان دارد و بخش عمده فضای بین لوله‌ها نیز پر از مایع خنک‌کننده است؛ این دو ماده از طریق دیواره لوله‌ها، تبادل حرارت کاملی با یکدیگر دارند. بخار مبرد که در حین تبخیر انرژی گرمایی جذب می‌کند، از طریق جداکننده مایع در بالای اواپراتور، وارد کمپرسور می‌شود. برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم سرمایش، ارتفاع پر شدن ماده خنک‌کننده در چنین اواپراتورهایی باید متعادل باشد. سطح بالای مایع می‌تواند باعث شود که مایع در هوای بازگشتی نیز وجود داشته باشد و در نتیجه به کمپرسور آسیب وارد شود ； به‌عکس، اگر سطح مایع خیلی پایین باشد، بخشی از لوله‌های تبخیر از سطح مایع بیرون می‌آیند و نمی‌توانند نقش تبادل حرارت را ایفا کنند؛ در نتیجه، توانایی انتقال حرارت تبخیرکننده کاهش می‌یابد. بنابراین، برای اواپراتورهای آمونیاک، ارتفاع پر شدن آن‌ها معمولاً بین ۷۰ تا ۸۰ درصد قطر مخزن است؛ در حالی که برای اواپراتورهای فلوئورید، این مقدار معمولاً بین ۵۵ تا ۶۵ درصد قطر مخزن می‌باشد. اواپراتورهای لوله‌ای-صفحه‌ای در حالت خوابیده، به طور گسترده در سیستم‌های چرخش آب نمکی بسته مورد استفاده قرار می‌گیرند. ویژگی‌های اصلی آن عبارتند از: ساختار فشرده، تماس خوب مایع با سطح انتقال حرارت، و ضریب انتقال حرارت بالا. اما برای آن نیاز به تزریق مقدار زیادی سیال خنک‌کننده وجود دارد و ستون مایع تأثیری بر دمای تبخیر خواهد داشت. همچنین، هنگامی که غلظت آب نمکی کاهش یابد یا پمپ آب نمکی به دلایلی از کار بیفتد، احتمال یخ زدن آب نمکی در لوله‌ها وجود دارد. اگر ماده خنک‌کننده فلوئوروکربن باشد، روغن لغزشی حل‌شده در فلوئوروکربن به سختی می‌تواند به کمپرسور بازگردد. علاوه بر این، هنگام شستشو باید کار را متوقف کرد. ۲. اواپراتور خشک فلوئورید: شکل و ساختار این نوع اواپراتور تقریباً مشابه اواپراتور‌های لوله‌ای-مخزنی در حالت افقی است؛ تفاوت اصلی بین آن‌ها این است که سیال خنک‌کننده در داخل لوله‌ها جریان دارد، در حالی که سیال حامل حرارت در خارج از لوله‌ها جریان می‌یابد. مایع فریون پس از کاهش فشار، از قسمت پایینی درپوش یکی از انتهاها وارد اواپراتور می‌شود؛ پس از گذر از چند مسیر، از قسمت بالایی درپوش خارج می‌گردد. مبرد در حین جریان در لوله‌ها به طور مداوم تبخیر می‌شود؛ بنابراین بخشی از سطح دیواره‌ها توسط بخار اشغال می‌شود. در نتیجه، کارایی انتقال حرارت آن بهتر از سیستم‌هایی با مایع کامل نیست. اما اثر ستون مایع بر دمای تبخیر ندارد و به دلیل سرعت بالای جریان فریون (≥۴ متر بر ثانیه)، بازگشت روغن به خوبی انجام می‌شود. علاوه بر این، به دلیل وجود مقدار زیادی سیال خنک‌کننده در خارج از لوله، خطر یخ‌زدگی کاهش می‌یابد. میزان مبرد در این نوع تبخیرکن، تنها ۱/۲ تا ۱/۳ یا حتی کمتر از حالت پر از مایع است؛ به همین دلیل به آن «تبخیرکن خشک» گفته می‌شود. برای افزایش سرعت جریان مایع خنک‌کننده و باعث شدن شستشوی عرضی مجموعه لوله‌ها، تعداد زیادی پلت مسیرشکن در داخل هسته قرار داده شده‌اند تا کارایی انتقال حرارت بهبود یابد. اواپراتورهای خشک فلوئورید، معمولاً برای خنک کردن آب شیرین استفاده می‌شوند؛ سرعت جریان آب معمولاً بین ۰٫۵ تا ۱٫۵ متر بر ثانیه است و در مورد لوله‌های مسی، این مقدار معمولاً ۱٫۰ متر بر ثانیه در نظر گرفته می‌شود. ۲. اواپراتورهای لوله‌ای عمودی و مارپیچی: وجه مشترک اواپراتورهای لوله‌ای عمودی و مارپیچی این است که سیال خنک‌کننده در داخل لوله‌ها تبخیر می‌شود؛ کل مجموعه لوله‌های اواپراتور درون یک محفظه پر از سیال خنک‌کننده (یا استخر/مخزن) قرار دارد. برای اطمینان از گردش سیال خنک‌کننده در محفظه با سرعت مشخص، درون محفظه دیواره‌های عمودی جوش داده شده و همچنین همزن‌های مارپیچی نصب شده است. سرعت جریان مایع خنک‌کننده معمولاً بین ۰.۳ تا ۰.۷ متر بر ثانیه است تا انتقال حرارت بهبود یابد. این دو نوع تبخیرکن تنها می‌توانند در سیستم‌های چرخه باز استفاده شوند؛ بنابراین، محلول خنک‌کننده باید ماده‌ای غیرفرار باشد. رایج‌ترین مواد این نوع محلول‌ها، آب نمک و آب هستند. در صورت استفاده از آب نمکی، لوله‌های تبخیرکن به راحتی اکسید می‌شوند و همچنین آب نمکی به راحتی رطوبت جذب کرده و غلظت آن را کاهش می‌دهد. این دو نوع اواپراتور، امکان مشاهده مستقیم جریان سیال خنک‌کننده را فراهم می‌کنند و به طور گسترده در سیستم‌های خنک‌کاری با آب نمک و استفاده از آمونیاک به عنوان سیال خنک‌کننده، کاربرد دارند. ۱. اواپراتور ستونی: تمام اجزای اواپراتور ستونی از لوله‌های فولادی بدون درز، با جوشکاری ساخته می‌شوند. لوله‌های اواپراتور به صورت گروهی سازماندهی می‌شوند و بسته به نیازهای ظرفیتی مختلف، اواپراتور می‌تواند از ترکیب چندین گروه از لوله‌ها تشکیل شود. هر مجموعه لوله‌ها از دو مجرای افقی با قطر بزرگتر تشکیل شده است؛ مجرای بالایی، مجرای بخار نامیده می‌شود و مجرای پایینی، مجرای مایع. از لوله‌های عمودی باریک با دو انتهای خمیده که روی مجرای جمع‌آوری جوش داده شده‌اند و لوله‌های عمودی ضخیم تشکیل شده است. قطر لوله‌های هموار بالا و پایین معمولاً D108×4 یا D121×4 است، قطر لوله‌های عمودی ریز معمولاً D57×3.5 یا D38×3 است، و قطر لوله‌های عمودی ضخیم معمولاً D76×4 است. یک سر لوله فرعی به جداکننده بخار و مایع متصل است تا قطرات مایع موجود در بخار بازگشتی را جدا کند. یک سر لوله خروجی به جمع‌کننده روغن متصل است. خنک‌کن مایع با فشار بالا و دمای معمولی که از مخزن می‌آید، پس از کاهش فشار، از طریق لوله ورودی در قسمت میانی مجرای بالایی وارد اواپراتور می‌شود؛ این لوله ورودی در لوله عمودی بزرگ قرار دارد و تا مجرای پایینی امتداد دارد. به این ترتیب، توزیع یکنواخت‌تر مایع در تمام لوله‌های عمودی تضمین می‌شود. از آنجایی که سطح تبادل حرارت لوله‌های باریک نسبت به لوله‌های ضخیم بزرگتر است، مایع درون لوله‌های باریک ابتدا تبخیر شده و مقدار زیادی بخار تولید می‌کند که باعث بالا رفتن مایع می‌شود. پس از ورود مخلوط گاز-مایع به مجرای بالایی، بخش عمده‌ای از مایع از طریق لوله‌های عمودی بزرگ به مجرای پایینی بازمی‌گردد و چرخه داخلی ایجاد می‌شود. بخار حاوی قطرات مایع، وارد دستگاه جداساز بخار و مایع می‌شود؛ مایع جداشده دوباره به لوله‌های زیرین بازمی‌گردد، در حالی که بخار توسط کمپرسور مکیده می‌شود. روغن روان‌کننده‌ی اواپراتور در مخزن جمع‌آوری روغن تجمع می‌یابد تا به طور دوره‌ای خارج شود. ۲. اواپراتور لوله مارپیچی: اواپراتور لوله مارپیچی، نوعی تغییر یافته از اواپراتور لوله مقابله‌ای است. ساختار کلی آن مشابه سیستم لوله‌ای است. تفاوت آن‌ها این است که در اواپراتورهای مارپیچی، به جای لوله‌های عمودی، دو ردیف از لوله‌های مارپیچی بین مجاری بالا و پایین جوش داده می‌شوند. هنگامی که فاصله لوله‌های مجموعه‌ای یکسان باشد، سطح انتقال حرارت افزایش می‌یابد؛ بنابراین ابعاد ساختار کوچک‌تر می‌شود، تعداد نقاط جوش کمتر است و تولید آن آسان‌تر می‌گردد. بر اساس این پایه، در کشور ما اواپراتورهای مارپیچی دو سر نیز توسعه و تولید شده‌اند؛ لوله‌های مارپیچی این اواپراتورها از دو حلقه داخلی و خارجی با قطر متفاوت تشکیل شده‌اند. این امر باعث می‌شود ساختار تبخیرکن به صورت فشرده‌تری درآید.