أولا، قذيفة وأنبوب المكثف
مكثف الغلاف والأنبوب، المعروف أيضًا باسم مكثف الأنبوب، هو هيكل المكثف الأكثر شيوعًا. مبدأها هو تدفق الغاز أو البخار عبر الأنبوب، وحقن وسط التبريد (عادةً الماء) في الغلاف الخارجي، وتقليل درجة حرارة الغاز أو البخار من خلال التبادل الحراري بين الأنبوب والغلاف، وأخيرًا تحقيق تأثير التكثيف. . هيكل المكثف هذا مناسب أكثر لمعالجة درجات الحرارة العالية ووسائط الضغط العالي، وموثوقية عالية، ولكنه يشغل مساحة كبيرة، ويسهل أن يتأثر بالمقياس، ومقياس الخبث وما إلى ذلك.
ثانيا، لوحة المكثف
مكثف اللوحة، المعروف أيضًا باسم مكثف لوحة التبادل الحراري، عبارة عن مبادل حراري يتكون من ألواح، ويتميز بمزايا الهيكل المدمج وكفاءة التبادل الحراري العالية. مبدأ عملها هو أن يتم وضع الوسيط بين اللوحة واللوحة، ويتم تمرير مياه التبريد إلى اللوحة، ويتم تحقيق تكثيف الغاز أو البخار من خلال نقل الحرارة الفعال للوحة. تعتبر المكثفات اللوحية مناسبة للأجهزة الصغيرة وتتطلب تبادلًا حراريًا سريعًا، إلا أنها أكثر صعوبة في التنظيف والصيانة.
ثلاثة، مكثف المكون المجوف
المكثفات المكونة المجوفة الشائعة هي نوع الغسيل الثابت ونوع الرش عالي الكفاءة. مبدأها هو تجميع الكرات المجوفة أو غيرها من المكونات ذات الشكل في الكل، من خلال تقييد واعتراض هذه المكونات المجوفة، بحيث يتم تجفيف الوسط بالكامل وتبريده فيه، وذلك لتحقيق تأثير التكثيف. تعتمد مزايا وعيوب بنية المكون المجوف بشكل أساسي على شكل وحجم المكون، ويمكن تطبيقها في بعض المناسبات حيث توجد قيود على المساحة والوزن.
باختصار، الأنواع المختلفة من هياكل المكثف لها نطاق تطبيق مختلف ومزايا وعيوب لمختلف الوسائط وبيئات الاستخدام. يمكن أن يؤدي الاختيار المعقول للمكثفات وصيانتها وصيانتها إلى تحسين كفاءة وعمر المعدات، وكذلك ضمان سلامة الإنتاج والتصنيع.
أولاً، المكثف المبرد بالماء
المكثف المبرد بالماء هو طريقة تبريد شائعة، ويتضمن هيكله الرئيسي أنبوب التبريد، خزان الماء، مدخل الماء، مخرج الماء ومضخة التبريد. أثناء عملية الاستخدام، يدخل ماء التبريد إلى خزان المياه من خلال المضخة، ثم يتدفق عبر أنبوب التبريد، ويمتص الحرارة ثم يتدفق للخارج. يمكن استخدام المكثف المبرد بالماء في مختلف المجالات الصناعية، مثل الطاقة والكيماويات والمعادن وما إلى ذلك.
ثانيا، مكثف تبريد الهواء
يعتمد المكثف المبرد بالهواء بشكل أساسي على تبديد حرارة الرياح، ويشتمل هيكله على المشتت الحراري والمروحة والمحرك والغطاء. عندما يتدفق الهواء الساخن عبر المشتت الحراري، تقوم المروحة بإخراجه وتبديده عبر الهيكل، مما يحقق تأثير التبريد. المكثف المبرد بالهواء مناسب لبعض المناسبات التي تحتاج إلى نقل أو تركيب غير مريح، مثل البيئة الخارجية.
ثلاثة، مكثف البخار
يستخدم مكثف البخار مبدأ التكثيف غير المباشر لتبديد الحرارة، ويتضمن هيكله بشكل أساسي غرفة البخار وأنبوب التبريد والقشرة وما إلى ذلك. أثناء عملية الاستخدام، ينقل البخار الناتج عن مصدر الحرارة الكمية الباردة عبر أنبوب التبريد ويصبح سائلاً بعد الاتصال بالعالم الخارجي. يمكن استخدام مكثفات البخار في العديد من الصناعات مثل الطاقة الكهربائية والصناعات الكيماوية والتبريد، وتستخدم على نطاق واسع في الإنتاج والحياة.
أربعة، مكثف الهواء
يستخدم مكثف الهواء الهواء بشكل أساسي لتبريد السطح المعدني عن طريق التبادل الحراري. يتضمن هيكلها بشكل أساسي أنبوب التكثيف، المروحة، الغلاف، وما إلى ذلك. عندما يتم تبريد الغاز الساخن من خلال الجزء الداخلي من أنبوب التكثيف، فإنه يصبح سائلاً على اتصال بالعالم الخارجي. يمكن استخدام مكثفات الهواء في بعض الأبحاث العلمية والتطبيقات المخبرية.
ما ورد أعلاه هو نوع الهيكل الرئيسي للمكثف، وكل نوع من المكثفات له مبدأ العمل الفريد الخاص به ونطاق التطبيق. عند اختيار المكثف، من الضروري فهم ظروف العمل وبيئة الاستخدام المحددة، واختيار نوع المكثف الأكثر ملاءمة، وضمان الصيانة العادية لتحقيق أفضل تأثير للاستخدام.
.
وفقا لوسائل التبريد المختلفة، يمكن تقسيم المكثفات إلى أربع فئات: مكثفات مبردة بالماء، ومكثفات مبردة، ومكثفات مبردة بالهواء، ومكثفات مرشوشة بالماء.
(1) مكثف مبرد بالماء
يستخدم المكثف المبرد بالماء الماء كوسيط تبريد، وارتفاع درجة حرارة الماء يزيل حرارة التكثيف. يتم إعادة تدوير مياه التبريد بشكل عام، لكن النظام يحتاج إلى أن يكون مجهزًا بأبراج تبريد أو حمامات تبريد. وفقًا لأنواع هيكله المختلفة، يمكن تقسيم المكثف المبرد بالماء إلى نوع غلاف وأنبوب رأسي، ونوع غلاف وأنبوب أفقي وفقًا لأنواع هيكله المختلفة، ويمكن تقسيمه إلى نوع غلاف وأنبوب عمودي، ونوع غلاف وأنبوب أفقي، و قريباً. المكثف المشترك من النوع الصدفي والأنبوبي هو.
1، قذيفة عمودية وأنبوب المكثف
المكثف العمودي والأنبوبي، المعروف أيضًا باسم المكثف العمودي، هو مكثف مبرد بالماء يستخدم على نطاق واسع في نظام تبريد الأمونيا في الوقت الحاضر. يتكون المكثف العمودي بشكل أساسي من غلاف (برميل) ولوحة أنبوبية وحزمة أنبوبية.
يدخل بخار مادة التبريد الفجوة بين حزمة الأنبوب من مدخل البخار عند 2/3 ارتفاع البرميل، ويتبادل ماء التبريد الموجود في الأنبوب وبخار مادة التبريد عالي الحرارة خارج الأنبوب الحرارة عبر جدار الأنبوب، لذلك أن بخار مادة التبريد يتكثف في سائل ويتدفق تدريجيًا إلى أسفل المكثف وإلى خزان السائل من خلال أنبوب المخرج. بعد امتصاص الحرارة، يتم تفريغ الماء إلى حوض الخرسانة السفلي، ومن ثم يتم إرسال المضخة إلى برج مياه التبريد بعد التبريد وإعادة التدوير.
من أجل ضمان إمكانية توزيع مياه التبريد بالتساوي على كل منفذ أنبوب، يتم تزويد خزان التوزيع الموجود أعلى المكثف بلوحة مياه موحدة ويتم تجهيز كل منفذ أنبوب في الجزء العلوي من حزمة الأنبوب بحارف مع أخدود مائل لجعل مياه التبريد تتدفق إلى أسفل على طول الجدار الداخلي للأنبوب بطبقة ماء غشائية، والتي يمكنها تحسين تأثير نقل الحرارة وتوفير المياه. بالإضافة إلى ذلك، يتم تزويد غلاف المكثف العمودي أيضًا بأنبوب معادلة الضغط، مقياس الضغط، صمام الأمان وأنبوب تفريغ الهواء ووصلات الأنابيب الأخرى من أجل الاتصال مع خطوط الأنابيب والمعدات المقابلة.
الملامح الرئيسية للمكثف العمودي هي:
1. نظراً لمعدل تدفق التبريد الكبير والسرعة العالية، فإن معامل نقل الحرارة مرتفع.
2. يغطي التثبيت العمودي مساحة صغيرة ويمكن تركيبه في الهواء الطلق.
3. يتدفق ماء التبريد من خلاله ويكون معدل التدفق كبيرًا، وبالتالي فإن جودة المياه ليست عالية، ويمكن استخدام مصدر المياه العام كمياه تبريد.
4. من السهل إزالة المقياس الموجود في الأنبوب، وليس هناك حاجة لإيقاف نظام التبريد.
5. ومع ذلك، نظرًا لأن ارتفاع درجة حرارة مياه التبريد في المكثف العمودي يتراوح بشكل عام من 2 إلى 4 درجات مئوية فقط، فإن متوسط فرق درجة الحرارة اللوغاريتمي يكون عمومًا حوالي 5 إلى 6 درجات مئوية، وبالتالي فإن استهلاك المياه كبير. ولأن المعدات موضوعة في الهواء، فمن السهل أن يتآكل الأنبوب، ومن السهل العثور عليه عند التسرب.
2، قذيفة أفقية وأنبوب المكثف
المكثف الأفقي والمكثف الرأسي لهما هيكل مماثل للقشرة، ولكن هناك العديد من الاختلافات بشكل عام، والفرق الرئيسي هو الموضع الأفقي للقذيفة وتدفق الماء متعدد القنوات. يتم إغلاق الأنابيب الخارجية لطرفي المكثف الأفقي بغطاء نهائي، ويتم صب الغطاء النهائي بضلع توزيع الماء مصمم ليتعاون مع بعضها البعض، وتنقسم الحزمة بأكملها إلى عدة مجموعات أنبوبية. وبالتالي، يدخل ماء التبريد من الجزء السفلي من الغطاء النهائي، ويتدفق عبر كل مجموعة أنابيب بالترتيب، وأخيرًا يتدفق من الجزء العلوي من نفس الغطاء النهائي لمدة 4 إلى 10 رحلات عودة. وبهذه الطريقة، يمكن زيادة معدل تدفق مياه التبريد في الأنبوب، وذلك لتحسين معامل نقل الحرارة، ويمكن لبخار التبريد ذو درجة الحرارة العالية أن يدخل إلى حزمة الأنبوب من أنبوب الإدخال للجزء العلوي من الغلاف لإجراء تبادل حراري كافٍ مع ماء التبريد الموجود في الأنبوب.
يتدفق السائل المكثف من أنبوب المخرج السفلي إلى الخزان. يتم أيضًا تزويد الغطاء الطرفي الآخر للمكثف بشكل دائم بصمام تصريف الهواء ومحبس تصريف المياه. يتم فتح صمام العادم الموجود في الجزء العلوي عند تشغيل المكثف لتفريغ الهواء في أنبوب مياه التبريد وجعل مياه التبريد تتدفق بسلاسة، تذكر عدم الخلط بينه وبين صمام التهوية لتجنب وقوع الحوادث. يقوم محبس تصريف المياه بتصريف المياه المخزنة في أنبوب مياه التبريد عند إخراج المكثف من الخدمة لتجنب تجميد وتشقق المكثف بسبب تجمد الماء في الشتاء. يتم تزويد غلاف المكثف الأفقي أيضًا بعدد من وصلات الأنابيب المتصلة بمعدات أخرى في النظام، مثل مدخل الهواء ومخرج السائل وأنبوب موازنة الضغط وأنبوب تفريغ الهواء وصمام الأمان ووصلة قياس الضغط وأنبوب التفريغ.
لا تستخدم المكثفات الأفقية على نطاق واسع في أنظمة تبريد الأمونيا فحسب، بل أيضًا في أنظمة تبريد الفريون، لكن هيكلها مختلف قليلاً. يستخدم أنبوب التبريد لمكثف الأمونيا الأفقي أنبوبًا فولاذيًا سلسًا سلسًا، بينما يستخدم أنبوب التبريد لمكثف الفريون الأفقي عمومًا أنبوبًا نحاسيًا منخفض التضليع. ويرجع ذلك إلى انخفاض معامل إطلاق الحرارة للفريون. ومن الجدير بالذكر أن بعض وحدات تبريد الفريون بشكل عام لا تحتوي على أسطوانة تخزين سائل، بل يتم استخدام بضعة صفوف فقط من الأنابيب الموجودة في الجزء السفلي من المكثف كأسطوانة تخزين سائل.
المكثفات الأفقية والرأسية، بالإضافة إلى اختلاف موضعها وتوزيع المياه، تختلف أيضًا في ارتفاع درجة الحرارة واستهلاك المياه. يعتبر ماء التبريد للمكثف العمودي ذو الجاذبية الأعلى يتدفق أسفل الجدار الداخلي للأنبوب، ولا يمكن أن يكون إلا شوطًا واحدًا، لذلك للحصول على معامل نقل حراري كبير بدرجة كافية K، يجب استخدام كمية كبيرة من الماء. . يستخدم المكثف الأفقي مضخة لإرسال ضغط ماء التبريد إلى أنبوب التبريد، لذلك يمكن تحويله إلى مكثف متعدد الأشواط، ويمكن أن يحصل ماء التبريد على معدل تدفق كبير بدرجة كافية وارتفاع في درجة الحرارة (Δt=4 ~ 6°C) ). ولذلك، يمكن للمكثف الأفقي الحصول على قيمة K كبيرة بما يكفي مع كمية صغيرة من ماء التبريد.
ومع ذلك، إذا تم زيادة معدل التدفق بشكل مفرط، فإن قيمة معامل نقل الحرارة K لا تزيد كثيرًا، ويزداد استهلاك الطاقة لمضخة التبريد بشكل كبير، وبالتالي فإن معدل تدفق مياه التبريد لمكثف الأمونيا الأفقي يكون بشكل عام حوالي 1 م / ث ، ومعدل تدفق مياه التبريد لمكثف الفريون الأفقي هو في الغالب 1.5 ~ 2 م / ث. يتميز المكثف الأفقي بمعامل نقل حرارة عالي، واستهلاك صغير لمياه التبريد، وهيكل مدمج وتشغيل وإدارة مريحة. ومع ذلك، يجب أن تكون نوعية مياه التبريد جيدة، والمقياس ليس مناسبًا للتنظيف، وليس من السهل العثور عليه عند التسرب.
يدخل بخار مادة التبريد إلى التجويف الموجود بين الأنابيب الداخلية والخارجية من الأعلى، ويتكثف على السطح الخارجي للأنبوب الداخلي، ويتدفق السائل إلى أسفل الأنبوب الخارجي على التوالي ويتدفق إلى الخزان من الطرف السفلي. يدخل ماء التبريد من الجزء السفلي للمكثف ويتدفق من الجزء العلوي عبر كل صف من الأنابيب الداخلية بدوره، في وضع التيار المعاكس مع مادة التبريد.
مزايا هذا المكثف هي هيكل بسيط، وسهل التصنيع، وبسبب تكثيف الأنبوب الواحد، يكون اتجاه التدفق المتوسط معاكسًا، وبالتالي فإن تأثير نقل الحرارة يكون جيدًا، عندما يكون معدل تدفق الماء 1 ~ 2 م / ث، الحرارة يمكن أن يصل معامل النقل إلى 800 كيلو كالوري/(m2h°C). عيبه هو أن استهلاك المعدن كبير، وعندما يكون عدد الأنابيب الطولية كبيرًا، يتم ملء الأنبوب السفلي بمزيد من السائل، بحيث لا يمكن الاستفادة من منطقة نقل الحرارة بالكامل. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاكتناز ضعيف، والتنظيف صعب، ويلزم وجود عدد كبير من الأكواع المتصلة. ولذلك، نادرا ما يستخدم هذا المكثف في وحدات تبريد الأمونيا.
(2) المكثف التبخيري
يتم نقل الحرارة للمكثف التبخيري بشكل أساسي عن طريق تبخر ماء التبريد في الهواء لامتصاص الحرارة الكامنة للتغويز. وفقا لوضع تدفق الهواء يمكن تقسيمها إلى نوع الشفط ونوع الضغط. في هذا النوع من المكثفات، يتم استخدام تأثير التبريد الناتج عن تبخر مادة التبريد في نظام تبريد آخر لتبريد بخار مادة التبريد على الجانب الآخر من جدار تقسيم نقل الحرارة، مما يتسبب في تكثيف الأخير وتسييله. يتكون المكثف التبخيري من مجموعة أنابيب التبريد، معدات إمداد المياه، المروحة، حاجز الماء والصندوق، إلخ. مجموعة أنابيب التبريد عبارة عن مجموعة لفائف سربنتينية مصنوعة من أنابيب فولاذية غير ملحومة مثنية ومثبتة في صندوق مستطيل مصنوع من لوحة فولاذية رقيقة.
يتم تزويد الجانبين أو الجزء العلوي من الصندوق بمروحة، ويتم استخدام الجزء السفلي من الصندوق أيضًا كحوض لتدوير مياه التبريد. عندما يعمل المكثف التبخيري، يدخل بخار مادة التبريد إلى مجموعة الأنابيب السربنتينية من الجزء العلوي، ويتكثف ويطلق الحرارة في الأنبوب، ويتدفق إلى الخزان من أنبوب المخرج السفلي. يتم إرسال مياه التبريد إلى الرشاش بواسطة مضخة الماء المتداولة، ويتم رشها من سطح مجموعة أنابيب عجلة القيادة العلوية لمجموعة الملف السربنتيني، ويتم تبخيرها من خلال جدار الأنبوب لامتصاص الحرارة المتكثفة في الأنبوب. هناك مروحة موجودة على جانب الصندوق أو أعلىه تجبر الهواء على المرور فوق الملف من الأسفل إلى الأعلى، مما يعزز تبخر الماء ويحمل الماء المتبخر بعيدًا.
من بينها، يتم تثبيت المروحة في الجزء العلوي من الصندوق، وتوجد مجموعة الأنابيب السربنتينية على جانب الشفط للمروحة تسمى مكثف الشفط التبخيري، ويتم تثبيت المروحة على جانبي الصندوق، ومجموعة الأنابيب السربنتينية هي يقع على جانب إخراج الهواء من المروحة ويسمى المكثف التبخيري لتغذية الضغط، ويمكن أن يمر هواء الشفط بالتساوي عبر مجموعة الأنابيب السربنتينية، وبالتالي فإن تأثير نقل الحرارة جيد، لكن المروحة تعمل تحت درجة حرارة عالية وظروف رطوبة عالية، عرضة لـ فشل. على الرغم من أن الهواء الذي يمر عبر مجموعة الأنابيب السربنتينية ليس موحدًا، إلا أن ظروف عمل محرك المروحة جيدة.
مميزات المكثف التبخيري:
1. بالمقارنة مع المكثف المبرد بالماء مع إمداد الماء بالتيار المباشر، فإنه يوفر حوالي 95% من الماء. ومع ذلك، بالمقارنة مع المكثف المبرد بالماء وبرج التبريد، فإن استهلاك المياه مماثل.
2، بالمقارنة مع المكثف المبرد بالماء والنظام المشترك لبرج التبريد، فإن درجة حرارة التكثيف للاثنين متشابهة، لكن المكثف التبخيري له هيكل مدمج. بالمقارنة مع المكثف المبرد بالهواء أو الماء المبرد بإمدادات المياه الحالية المباشرة، فإن حجمه كبير نسبيًا.
3، بالمقارنة مع المكثف المبرد بالهواء، فإن درجة حرارة التكثيف منخفضة. وخاصة في المناطق الجافة. عند تشغيله طوال العام، يمكن أن يعمل عن طريق تبريد الهواء في الشتاء. درجة حرارة التكثيف أعلى من درجة حرارة المكثف المبرد بالماء مع إمدادات المياه الحالية المباشرة.
4، ملف المكثفات سهل التآكل، وسهل القياس خارج الأنبوب، والصيانة صعبة.
باختصار، المزايا الرئيسية للمكثف التبخيري هي استهلاك الماء الصغير، ولكن درجة حرارة الماء المتداول مرتفعة، وضغط التكثيف كبير، ومقياس التنظيف صعب، وجودة المياه صارمة. مناسب بشكل خاص للمناطق التي تعاني من نقص المياه الجافة، ويجب تركيبه في أماكن ذات دوران هواء مفتوح، أو تثبيته على السطح، وليس تركيبه في الداخل.
(3) مكثف مبرد بالهواء
يستخدم المكثف المبرد بالهواء الهواء كوسيط تبريد، وارتفاع درجة حرارة الهواء يزيل حرارة التكثيف. هذا المكثف مناسب للنقص الشديد في المياه أو عدم وجود إمدادات المياه، وهو موجود عادة في وحدات التبريد الصغيرة بالفريون. في هذا النوع من المكثفات، يتم نقل الحرارة الصادرة عن مادة التبريد بعيدًا عن طريق الهواء. يمكن أن يكون الهواء عبارة عن حمل حراري طبيعي، أو يمكن استخدام التدفق القسري بواسطة المراوح. يستخدم هذا النوع من المكثفات في وحدات التبريد بالفريون في الأماكن التي يكون فيها إمداد المياه غير مناسب أو صعب.
(4) مكثف الدش
وهي تتكون بشكل رئيسي من ملف التبادل الحراري وخزان مياه الدش. يدخل بخار مادة التبريد من المدخل السفلي لملف التبادل الحراري، بينما يتدفق ماء التبريد من فجوة خزان الدش إلى أعلى ملف التبادل الحراري، ويتدفق للأسفل في شكل فيلم. يمتص الماء حرارة التكاثف، وفي حالة الحمل الطبيعي للهواء، يتم التخلص من حرارة التكاثف بسبب تبخر الماء. بعد تسخينها، يتدفق ماء التبريد إلى حوض السباحة، ومن ثم يتم إعادة تدويره بعد التبريد بواسطة برج التبريد، أو يتم تصريف جزء من الماء، ويضاف جزء من الماء العذب إلى خزان الدش. يتدفق سائل التبريد المكثف إلى الخزان. مكثف الماء بالتنقيط هو ارتفاع درجة حرارة الماء وتبخر الماء في الهواء لإزالة حرارة التكثيف. يستخدم هذا المكثف بشكل رئيسي في أنظمة تبريد الأمونيا الكبيرة والمتوسطة الحجم. يمكن تركيبه في الهواء الطلق أو تحت برج التبريد، لكن يجب تجنب تعرضه لأشعة الشمس المباشرة. المزايا الرئيسية لمكثف الدش هي:
1. هيكل بسيط وتصنيع مريح.
2، من السهل العثور على تسرب الأمونيا، وسهل الصيانة.
3، سهلة التنظيف.
4، وانخفاض متطلبات نوعية المياه.
العيوب هي:
1. انخفاض معامل نقل الحرارة
2، ارتفاع استهلاك المعادن
3، يغطي مساحة كبيرة
