مقدمه :

كندانسورها نیز همچون اواپراتورها وسایل انتقال حرارت می باشند كه 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 كه در بعضی از سیستم های دمای پایین گاهی از آب نمك یا مبردهای انبساط مستقیم به عنوان عامل تقطیر استفاده می كنند ولی در اكثر موارد هوا یا آب و یا تركیبی از آنها به كار برده می شود. بطور كلی كندانسورها به سه نوع می باشند : 1- خنك شونده با هوا 2- خنك شونده با آب 3- كندانسور تبخیری در كندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می كنند در حالی كه در كندانسورهای آبی برای تقطیر مبرد از آب استفاده می شود. در هر دو كندانسور فوق الذكر حرارت دفع شده به وسیله مبرد دمای عامل تقطیر را افزایش می دهد. در كندانسورهای تبخیری هم هوا و هم آب مورد استفاده قرار می گیرد. گرچه در كندانسورهای تبخیری،دمای هوای عبوری مقداری افزایش می یابد اما تقطیر مبرد عمدتا از تبخیر آب پاشیده شده بر روی كندانسور ناشی می شود و وظیفه هوا افزایش شدت تبخیر با دفع بخار آب حاصل از تحول تبخیر می باشد

 كندانسورهای هوایی :

         در كندانسورهای هوایی از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می كنند در كندانسورهای هوایی حرارت دفع شده به وسیله میرد دمای عامل تقطیر را افزایش می دهد. جریان هوا در یك كندانسور هوایی ممكن است به صورت طبیعی ، یا به وسیله فن یا دمنده انجام شود. در صورتی كه جریان هوا طبیعی باشد،مقدار هوای جریان یافته در كندانسور كم بوده و سطح تقطیر نسبتا بیشتری لازم است. این كندانسورها به دلیل ظرفیت كم شان فقط در كاربردهای كوچك و عمدتا در یخچالها و فریزرهای خانگی مورد استفاده قرار می گیرند. كندانسورهای با جریان طبیعی هوا كه در یخچالهای خانگی به كار می روند معمولا از نوع صفحه های یا لوله ای پرده دار هستند در صورت استفاده از لوله های پره دار برای كاهش 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 امكان كثیف شدن كندانسور در اثر ورود كثافات را تقلیل می دهد. كندانسورهای صفحه ای در پشت یخچالها نصب می شوند بطوری كه جریانی از هوای محیط بر سطوح آنها ایجاد می شود در حالی كه كندانسورهای لوله ای پره دار در پشت یخچال یا تحت زاویه ای در زیر آن نصب می گردد. بدون توجه یه نوع یا محل نصب كندانسور،بایستی یخچال به نحوی استقرار یابد كه هوا بتواند آزادانه از روی كندانسور جریان داشته باشد.

          همچنین بایستی حتی الامكان از قرار دادن یخچال در محیط گرم مثلا در مجاورت اجاق گاز خود داری گردد. كندانسورهای هوایی با كنوكسیون اجباری را كه به فن یا دمنده مجهز می باشند می توان بر اساس محل نصب شان به دو گروه تقسیم نمود : 

1- كندانسورهای نصب شده بر روی شاسی

 2- كندانسورهایی كه دور از كمپرسور نصب می شوند

كندانسورهای هوایی نصب شده بر روی شاسی كندانسورهایی هستند كه با كمپرسور و محرك آن بر روی شاسی مشتركی نصب شده و جزء مكمل واحد تقطیر خنك شونده با هوا می باشند. كندانسور نصب شده در دور از كمپرسور ، معمولا به طور جداگانه و با فاصله از كمپرسور نصب شده و می توان آن را در داخل یا بیرون فضا قرار داد. در صورتی كه كندانسور در داخل فضا نصب شده باشد. برای جریان مناسب هوای بیرون از كندانسور بایستی امكاناتی ایجاد نمود و چنانچه كندانسور شكل( 1-2) در محل گرمی مثلا زیر شیروانی یا موتور خانه قرار گرفته باشد ، بایستی برای رساندن هوا به كندانسور و تخلیه هوای گرم محیط، كانالهایی مورد استفاده قرار گیرند و چون مقدار هوای لازم زیاد می باشد تنها ، كندانسورهای كوچك در داخل فضا قرار می گیرند. كندانسورهای واقع در فضای بیرون، ممكن است بر روی زمین،روی بام یا دیوار نصب شوند.  ولی معمولا آنها را روی بام نصب می نمایند.

كندانسورهای هوایی در طرحهای مختلف قائم واقعی در اندازه های كمتر از یك كیلو وات تا kw 500و بیشتر تولید می شوند . بعضی از این كندانسورها 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 كندانسورها كه به مدار مادون سرد كن مایع مجهز هستند برای اطمینان از كار موثر مدار مادون سردكن 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 سردكن قرار داد.

كنترل كندانسورهای هوایی :

 كنترل در كندانسور های هوایی با تغییر دادن مقدار هوای عبوری از كندانسور یا به نیمه پر نمودن كندانسور از مایع ( به طوریكه سطح موثر تقطیر كاهش یابد) می توان دمای تقطیر را در محدوده مورد نظر نگه داشت. مقدار هوای جریان یافته در كندانسورهای هوایی را می توان با قرار دادن دمپر در مسیر هوا با تغییر دادن سرعت فن یا روشن و خاموش نمودن آن یا تركیبی از این روشها كنترل نمود.

می توان با قرار دادن یك دمپر تنظیم هوا در خروجی فن كه به وسیله موتور حساس به دمای محیط با فشار تقطیر كنترل شده یا به وسیله مكانیزمی كه مستقیما با فشار مبرد در كندانسور عمل می نماید ظرفیت كندانسور را در حد پایدار قابل قبولی كنترل نمود ولی این نوع كنترل كننده ها و دمپرها با مشكلات مكانیكی و الكترونیكی ناشی از خوردگی ،تجمع گرد و غبار و انجماد مواجه هستند و به ویژه در مواردی كه از فن های محوری استفاده می شود بایستی برای غلبه بر افزایش فشار استاتیك ناشی از بسته شدن جزئی یا كامل دمپرها از موتور قوی تری استفاده نمود. امروزه در تجهیزات كنترل ظرفیت كندانسورهای هوایی برای تغییر سرعت فن از مدارهای الكترونیكی بهره می گیرند. در این نوع كنترل كننده ها از ترمیستوری كه دمای محیط یادمای گاز كندانسور را حس می نماید و مقاومت الكتریكی آن با تغییر دما تغییر می یابد استفاده شده است . مقدار الكترونیكی تغییرات مقاومت ترمیستور را آشكار می نماید و با تغییر ولتاژ موتور كه ممكن است از نوع قطب چاكدار یا خازنی فاز شكسته باشد سرعت موتور را تنظیم می نماید. بسته به دمای ترمیستور سرعت فن كندانسور می تواند از سرعت كامل تا صفر تغییر نماید چون روشن و خاموش كردن پیاپی فن ( در فواصل زمانی كوتاه ) در دمای تقطیر كندانسور نوساناتی بوجود می آورد معمولا در كندانسورهای هوایی كه تنها به یك فن مجهز می باشند از این روش برای كنترل ظرفیت استفاده نمی كنند ولی در كندانسورهای شامل چندین فن و خصوصا در مواردی كه كندانسور به دمپر تنظیم هوا یا كنترولر سرعت فن مجهز می باشد می توان با روشن و خاموش نمودن فن ها فشار تقطیر را به راحتی در محدوده وسیعی از شرایط كاری كنترل نمود. معمولا در كندانسورهای چند مداری كنترل ظرفیت با تغییر مقدار هوای عبوری از كندانسور مناسب نیست. همچنین وزش شدید باد به سطح كندانسورهای هوایی ایستاده می تواند هرگونه كاهش ظرفیت حاصل از روشن و خاموش نمودن یا كاهش سرعت فن ها را منتفی سازد. این مشكل با استفاده از منحرف كننده های باد  یا استفاده از كندانسورهای خوابیده تا حد زیادی حل خواهد شد. روش دیگر كنترل ظرفیت در كندانسورهای هوایی تغییر دادن سطح تقطیر موثر آنها با افزایش سطح مایع در قسمت تحتانی كندانسور می باشد . هر یك از تولید كنندگان كندانسورهای هوایی برای كنترل ظرفیت كندانسور روش بخصوصی را به كار می برند كه معمولا شامل وسایلی برای كم كردن سایر مشكلات مربوط به كار در شرایط سرد می باشند . در صورتی كه كنترل ظرفیت كندانسورهای چند مداری با كنترل مبرد انجام می شود برای هر یك از سیستم ها كنترل كننده جداگانه ای به كار می برند.

   برجهای خنك كن

        برجهای خنك كن در اصل وسایل بازیابی آب می باشند . آب گرم خروجی از كندانسور به بالای برج خنك كن پمپ می شود و از آنجا به تشتك برج می ریزد . هر چند در این برجها مقداری انتقال حرارت محسوس از آب هوا وجود دارد ولی تقریبا اثر خنك كنندگی تماما از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل می گردد و حرارت لازم برای تبخیر قسمت تبخیر شونده آب از جرم آب باقی مانده دربرج تامین می شود و درجه حرارت جرم آب باقی مانده كاهش می یابد. بخار حاصل از فرایند تبخیر در برج به وسیله جریان هوایی كه توسط یك دمنده ایجاد می شود از برج خارج می گردد . با توجه به اینكه دما و رطوبت هوای از برج افزایش می یابد بدیهی است میزان تاثیر برج خنك كن تا حد زیادی به درجه حرارت مرطوب هوای ورودی بستگی دارد و با كاهش آن افزایش می یابد و عوامل دیگری كه عملكرد و برجهای خنك كن را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از :

1-سطح و زمان تماس آب و هوا 2- سرعت هوای عبوری از برج 3- جهت جریان هوانسبت به سطح تماس آب ( همسو و غیر هم سو ). سطح تمامی آب با هوای شامل : 1- سطح آب در تشتك برج 2- كلیه سطوح خیس شده در برج 3- سطح كل قطرات آب پاشیده شده در برج می باشد . از نظر تئور یك پائین ترین دمای قابل حصول برای آب در برج خنك كن دمای مرطوب هوای ورودی می باشد كه در آن شرایط هوای خروجی از بخار آب اشباع خواهد بود ولی اغلب دمای آب خروجی از برج 4 تا 5/5 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب هوای ورودی است بنابراین هوای خروجی از بخار آب اشباع خواهد بود ولی اغلب دمای آب خروجی از برج 4تا 5/5 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب هوای ورودی است بنابراین هوای خروجی از برج همواره مقداری از حالت اشباع پایین تر خواهد بود. اختلاف بین درجه حرارت آب خروجی از برج و دمای مرطوب هوای وردی به برج مرطوب هوا نزدیك تر خواهد شد. ولی از نظر اقتصادی حداكثر مقدار آبی كه می تواند در برج جریان یابد تا اندازه ای با توان مصرفی پمپ محدود می شود.

كاهش درجه حرارت آب در عبور از برج ( اختلاف بین درجات حرارت ورودی و خروجی آب ) range برج نامیده می شود. در سیستمهای با كندانسور آبی مگر در مواقعی كه از میان بر استفاده شده باشد range برج همواره برابر افزایش دمای آب در كندانسور خواهد بود. بار یك برج خنك كن را می توان با اندازه گیری و دبی آب برج و دمای آب و خروجی برج بدست آورد

خوردگی در كندانسور و نحوه نگهداری از آن

خوردگی لوله های كندانسور یكی از مشكلات عمده خوردگی در یك واحد نیروگاه بخاری است چرا كه سوراخ شدن و تجهیزات دیگر واحد نیروگاهی از قبیل بویلر و توربین را با مشكل مواجه می سازد. به این ترتیب بواسطه آلوده شدن چگالیده و بخار درون سیكل،خسارات شدیدی به بویلر و توربین های نیروگاه وارد می شود.

آلیاژهای پایه مس به علت دارا بودن خواص مكانیكی و مقاومت به خوردگی مناسب،فرم پذیری عالی و خواص حرارتی خوب،كاربردی گسترده در لوله های كندانسور 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 بكار رفته در لوله های كندانسور متاثر از تركیب آلیاژ و شرایط محیطی اعم از دما ،سرعت،میزان اكسیژن محلول و تركیب آب خنك كن می باشد. در این تحقیق سه آلیاژ پایه مس،برنج آدمیرالتی،برنج آلومینیم دار و مس نیكل 5-5 كه بطور گسترده ای در لوله های كندانسور مورد استفاده قرار می گیرد تحت شرایط مختلف دما ،اكسیژن محلول و سرعت آب مورد مطالعه خوردگی قرار گرفتند.

نقش كندانسور در نیروگاه بخار :

سیستم دفع گرما از نیروگاه كه با آب خنك كن گردشی در چگالنده ارتباط پیدا می كند به بررسی خاص و جداگانه ای نیاز دارد.

وظیفه اصلی چگالنده عبارت است از مایع كردن بخار خروجی از توربین و از این طریق باز یافت آب تغذیه با كیفیت بالا جهت استفاده مجدد در چرخه . چگالنده در اجرای این وظیفه در واقع كار دیگری هم انجام می دهد كه حتی مفیدتر از نقش اصلی آن است. اگر دمای آب خشك كن، به طوری كه متداول است،به اندازه كافی پایین باشد،در این صورت در چگالنده كه 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 كه مقدار آن به نوبه خود به دمای آب خنك كن وابسته است. حالا معلوم شده است كه افت آنتالپی و در نتیجه كار توربین است. با كاهش فشار چگالنده فقط به اندازه چند كیلو پاسكال كار توربین و بازده نیروگاه افزایش و جریان بخار بزرگتر هستند. لذا از دیدگاه ترمودینامیكی هر چند دمای آب خنك كن 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 یك دستگاه اصلی و بسیار مهم در نیروگاه به شمار می رود.

چگالنده ممكن است یك دو یا چهار مسیر برای آب خنك كن داشته باشد. تعداد مسیرها اندازه و كارایی چگالنده را تعیین می كند. در نیروگاهها از چگالنده چهار مسیره به ندرت استفاده می شود. چگالنده یك مسیره چگالنده ای است كه در آن خنك كن یكباره از یك انتها وارد تمام لوله ها می شود و از انتهای دیگر آنها را ترك می كند. در چگالنده دو مسیره آب خنك كن 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 كه تعداد كل لوله ها و یكسان باشد چگالنده یك مسیره به جریان آبی كه دو برابر جریان آب چگالنده دو مسیره است می شود بنابراین استفاده از چگالنده یك مسیره موجب افزایش بازده گرمایی نیروگاه می شود و آلودگی گرمایی را كاهش می دهد، در مقابل مقدار آب مورد نیاز در آن دو برابر و انرژی لازم برای پمپ كردن چهار برابر است.

تعداد تقسیمات مخزنهای آب غالبا بیشتر از تعدادی است كه برای داشتن تعداد معینی مسیر آب خنك كن در چگالنده لازم است. مثلا در یك چگالنده یك مسیره ممكن است مخزنهای این كار نصف چگالنده می تواند در حال كار باشد در حالی كه می توان نصف دیگر آن را تمیز كرد.

و یا تحت تعمیر قرار داد . در یك 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 خنك كن خاص خود را دارد. با تعبیه شیرهایی در صفحات مقسم و با معكوس كردن جهت جریان آب می توان عمل شستشو را كه از نظر تمیز سازی چگالنده حائز اهمیت است انجام داد.

سیستم آب گردشی آب خنك كن مورد نیاز چگالنده را تامین می كند و از این رو به صورت واسطه ای عمل می كند كه توسط آن گرما از چرخه بخار به محیط دفع می شود. همچنین این سیستم آب عمومی محوطه نیروگاه را كه مقادیر آنها كم است تامین می كند. در نیروگاههای هسته ای علاوه بر موارد فوق این سیستم آب خنك كن مورد نیاز ساختمان راكتور (برای خنك كردن مدار بسته آب خنك كنی كه جهت محدود كردن 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 كند . مجموع مقادیر این مصارف فرعی تقریبا5 درصد جریان آب خنك كن در چگالنده است.

سیستم آب گردشی باید گرما را به طور موثر به محیط دفع كند و در عین حال با مقررات دفع گرما به محیط سازگار باشد. دمای ممكن عمل می كند موجب بیشینه شدن كار توربین و بازده نیروگاه و كمینه شدن دفع گرما از نیروگاه می شود. از این رو یك سیستم دفع گرمای خوب كار خود را آسانتر انجام می دهد.

یعنی دفع گرمای آن كم است و حجم آن كوچكتر و آب خنك كن مورد نیازش نیز كمتر است.

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

 

نوشته شده در تاریخ سه شنبه 2 خرداد 1391    | توسط: صابر خواجه    | طبقه بندی: کندانسور،     |
نظرات()