كل ما يلزمك عن المكثفات في التبريد؟؟؟

5/3- المكثفات condenses
هى مبادلات حرارية تستخدم فى نقل الحرارة المتجمعة من المبخر ومن عملية ضغط الغاز بواسطة الضاغط إلى خارج دائرة التبريد ، وذلك لتكثيف وسيط التبريد بعد خروجه من الضاغط وتحويله من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة .
وتنقسم المكثفات عامه إلى ثلاثة أنواع :
- مكثفات مبردة بالهواء air cooled condensers .
- مكثفات مبردة بالمياه water cooled condensers .
- مكثفات مبردة بالمياه والهواء وتسمى مكثفات تبخيرية evaporative condensers .
ويعمل المكثف عند ضغط ودرجة حرارة تتوقف على درجة حرارة الوسيط المستخدم فى تبريده وكلما أمكن خفض ضغط ودرجة حرارة المكثف كلما كان ذلك أفضل فى ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية و كلما تحسنت ظروف تشغيل الضاغط . لذلك فأن أفضل أنواع المكثفات المحقق لذلك هى المكثفات المبردة بالمياه ، حيث أن درجة حرارة المياه المتوفرة أقل من درجة حرارة الهواء الجوى عامه . فإذا تعذر توفر مصدر للمياه أو كان استخدامها يمثل عبئا اقتصادياً ، أو كانت معدات التبريد المستخدمة ذات قدرات صغيرة فأنه من المناسب حينئذ استخدام مكثفات مبردة بالهواء
وإذا كان المكثف المبرد بالمياه يعمل فى دائرة مغلقة مع برج تبريد (cooling tower) - لأعادة تبريد المياه المستخدمة – فأنه فى هذه الحالة يمكن دمج المكثف وبرج التبريد فى وحدة واحدة هى المكثف التبخيرى( evaporative condenser ) حيث يتحقق تحسن فى الأداء وانخفاض فى التكلفة أنظر الشكل ( 5/1 )
5/3/1 المكثفات المبردة بالهواء air cooled condensers
يستخدم هذا النوع من المكثفات الهواء الجوى فى تبريد وتكثيف وسيط التبريد الخارج من الضاغط لتحويله مرة أخرى إلى سائل وأستقبالة فى خزان سائل التبريد . درجة حرارة التكثيف وبالتالى ضغط الطرد تتوقف أساساً على درجة حرارة الهواء الجوى المقيسة بالترمومتر الجاف ambient dry bulb temp. ويتم تكثيف وسيط التبريد عند درجة حرارة من 10 5س إلـى 15 5س اعلى من درجة حرارة الهواء الجوى المحيط .
لذا فأن ضغط الطرد ودرجة حرارة التكثيف لهذا النوع من المكثفات يكون أعلى من مثيلة بالمكثفات المبردة بالماء وبالتالى يكون استهلاك الكهرباء وتكلفة التشغيل مرتفعة.
مما سبق فأنه يوصى باستخدام هذا النوع من المكثفات فى دوائر التبريد ذات السعات الصغيرة أو فى حاله صعوبة الحصول على المياه أو أرتفاع سعرها ويجب أن يثبت على كل مكثف بطاقة معدنية تشمل على :-
بلد المنشأ – المصنع المنتج – سنة الإنتاج – الرقم المسلسل للتصنيع – أعتماد الجهة التى قامت بالاختبارات بالمصنع المنتج – مسطح التبريد م2 – عدد المراوح الكهربائية وقدرتها وسراعاتها - معدل انسياب الهواء م3/س .
5/3/2 المكثفات المبردة بالماء وأبراج التبريد
5/3/2/1 المكثافات المبردة بالماء water cooled condensers
يستخدم هذا النوع من المكثفات المياه فى تبريد وتكثيف وسيط التبريد الخارج من الضاغط لتحويله مره أخرى إلى سائل واستقباله فى خزان سائل التبريد
درجة حرارة التكثيف وبالتالى ضغط الطرد تتوقف أساساً على درجة حرارة المياه المستخدمة فى تبريد المكثف . ويتم تكثيف وسيط التبريد عند درجة حرارة من 8 إلى 510س أعلى من درجة حرارة الماء المستخدم. وعلى ذلك فأن ضغط ودرجة حرارة التكثيف لهذا النوع من المكثفات يكون أقل من مثيلة فى المكثفات المبردة بالهواء وبالتالى يكون استهلاك الكهرباء وتكلفة التشغيل منخفضة ويوصى باستخدام هذا النوع من المكثفات فى دوائر التبريد ذات السعات الكبيرة وعند توفر مصادر للمياه.
وتصنع هذه المكثفات من أحد الأنواع التالية :-
الغلاف والأنبوب & tube shell
الغلاف والملف shell & coil
الغلاف والخزان shell & tank
السطح المستوى flat plate
أنبوب داخل أنبوب in tube tube
وأشهر هذه الأنواع هو النوع الأول ويتكون من جسم أسطوانى الشكل مصنع من الصلب بسمك مناسب للضغط داخله ، ويمر بداخله عدد من مواسير الصلب المسحوب على البارد دون لحامات seamless tubes بأطوال وأقطار تحقق مسطح تبريد مناسب لعملية التبادل الحرارى بين الغاز الساخن الخارج من الضاغط والمنتشر داخل الجسم الأسطوانى حول هذه المواسير وبين مياه التبريد المارة بها حيث يحدث نتيجة هذا التبادل الحرارى تكثيف الغاز الساخن وتحويله إلى سائل يتم تجميعه فى خزان سائل التبريد ويمكن أن يكون المكثف مكونا من مجموعة واحدة من المواسير أو عدة مجموعات توصل مع بعضها .
ويجب أن يثبت على المكثف بطاقة معدنية تشمل على :
بلد المنشأ – المصنع المنتج – سنة الإنتاج – الرقم المسلسل للتصنيع – أعتماد الجهة التى قامت بالاختبارات بالمصنع المنتج – مسطح التبريد م2 –عدد مرات المياه داخل المكثف ـ معدل سريان المياه م3 / س وضغطها - بار.
5/3/2/2 أبراج التبريد cooling towers
فى حالة ندرة المياه المستخدمة فى التبريد أو ارتفاع تكلفة توفيرها فتتم عملية التكثيف بواسطة دائرة مياه تبريد مغلقة باستخدام برج التبريد cooling tower لتبريد المياه الخارجة من المكثف وإعادة استخدامها 0
وتعتمد فكرة عمل أبراج التبريد على وجود تيار الماء المراد تبريده فى أتجاه متقطع أو معاكس لتيار هواء مسحوب عادة بواسطة مراوح كهربائية ويؤدى البخر الذى يحدث نتيجة اختلاط الهواء بالماء إلى تبريد الماء المتساقط إلى حوض التجمع السفلى ومنة يتم سحب الماء بواسطة مضخه لإعادته مره أخرى إلى المكثف .
وتتوقف كفاءة برج التبريد بدرجة كبيرة جداً على درجـة حـرارة المستودع الرطب للهـواء الجوىambient wet bulb temp . واذا تساوت هذه الدرجة مع درجة حـرارة الهواء الجـاف ( حالة التشبع ) – فأن كفاءة برج التبريد تنعدم وعلى هذا فأن برج التبريد يستخدم فى المناطق الجافة نسبياً ويفضل إقامته فى أماكن مفتوحة وغير محاطة بحوائط عالية تعوق حركة الهواء ، تلافياً لأرتفاع درجة حرارة ورطوبة الهواء المحيط .
هذا ويجب أن تكون درجة حرارة المياه بعد خروجها من البرج من 3 – 56س أعلى من درجة المستودع الرطب .
ويتكون برج التبريد من الأجزاء التالية :-
أ- الجزء العلوى ويصنع من الصاج المجلفن على الساخن والمدهون بمادة مقاومة للصدأ ، أو يصنع من مواد معتمدة أخرى . ويضم هذا الجزء مجموعة مواسير مزودة بمجموعات من الرشاشات تعمل على مجموعة موجهات خاصة مصنعة من الصاج المجلفن المموج أو من البلاستيك المقوى المموج .
ب- الجزء الأوسط يضم مجموعة من المراوح الكهربائية تقوم بدفع الهواء الجوى فى عكس اتجاه المياه المتساقطة ، لخفض درجة حرارتها ( وقد تستخدم بدلاً عن ذلك مراوح لدفع الهواء خلال البرج وتثبيته خارج جسم البرج )
جـ-الجزء السفلى وهو عبارة عن حوض تجميع المياه المبرده ويصنع من ألواح الصلب المجلفن بسعه مناسبة ويزود بوصلتين أحداهما لإعادة تغذية البرج لتعويض الفاقد من المياه والأخرى لتفوير مياه البرج .
وتستخدم مجموعة طلمبات مياه كهربائية ذات سعه مناسبة لضخ المياه المبردة من حوض التجميع إلى داخل المكثف خلال شبكة من المواسير ثم رجوعاً إلى البرج ويجب أن يثبت على البرج بطاقة معدنية تشتمل على :-
بلد المنشأ – المصنع المنتج – سنة الإنتاج – الرقم المسلسل للتصنيع – عدد المراوح الكهربائية وقدرة كل منها وشدة التيار.
5/3/2/3 وحدة أوتوماتية لطرد الغازات غير القابلة للتكثيف
automatic non – condensables gas purge
تتجمع الغازات غير القابلة للتكثف داخل الدائرة فى المكثفات ، وتؤدى إلى ارتفاع ضغط الطرد وضغط المكثف وبالتالى زيادة الطاقة المستهلكة وهذه الغازات هى الهواء الذى قد يتسرب إلى الدائرة أو الهواء والنيتروجين المتبقى من عملية التنظيف والاختبار قبل تفريغ الدائرة وشحنها .
ويتم التخلص من هذه الغازات عن طريق وحدة أتوماتيه مخصصة لذلك تستخدم مع دوائر النشادر . ولا ينصح بوحدة أوتوماتية فى دوائر الهالوكربون ، حيث يستخدم عوضاً عنها صمام يدوى لطرد الغازات غير القابلة للتكثيف .
5/3/3 المكثفات التبخيرية evaporative condensers
يستخدم هذا النوع من المكثفات الهواء الجوى والمياه معا فى تبريد وتكثيف وسيط التبريد الخارج من الضاغط لتحويلة مره أخرى إلى سائل واستقباله فى خزان سائل التبريد شكل (5/2) .
ومن مميزات هذا النوع من المكثفات أنها تؤدى إلى خفض ضغط الطرد حيث تقترب درجة حرارة الطرد من درجة حرارة الهواء الرطب مما يؤدى بالتالى إلى تحسين الأداء بدائرة التبريد وتحقيق كفاءة تشغيل عاليه .
ويراعى عند تصميم المكثف التبخيرى أن كفاءته تتأثر تأثيراً مباشرا بدرجة حرارة المستودع الرطب ، فأذا ما تساوت هذه الدرجة مع درجة حرارة المستودع الجاف ( حالة التشبع) فأن كفاءة التبريد تنعدم ولذا فأن المكثفات التبخيرية تصلح للاستخدام فى المناطق الجافة نسبياً ويتم تكثيف وسيط التبريد عند درجة حرارة تتراوح ما بين 10- 515س أعلى من درجة حرارة الجو مقاس بالمستودع الرطب .
وللحصول على أقل تكلفة تشغيل يجب مراعاة أن يكون الفرق فى درجات الحرارة بمقدار 510س بينما لإمكان الحصول على خفض فى التكلفة الاستثمارية يجب أن يكون هذا الفرق 515س .
وتعتمد كفاءة المكثفات التبخيرية كثيراً على نقاوة وجودة المياه المستخدمة فى عملية التبريد . فكلما كانت المياه نظيفة وخالية من الأملاح المذابة التى تسبب فى عسره ، كلما قلت كمية المواد التى تترسب على أسطح مواسير ملفات التبريد والتى تؤثر على كفاءة المكثف وكلما أمكن تشغيل المكثف لفترات طويلة دون الحاجة إلى أجراء صيانة لملفات التبريد لإزالة المواد المترسبة .
أما إذا كانت المياه المستخدمة فى عملية التبريد غير نظيفة ومن النوع العسر ، ففى هذه الحالة يصبح من الضرورى معالجتها قبل الاستعمال باستخدام وحدات معالجة خاصة تقوم بتنقية المياه وازالة عسرها وذلك فى ضوء التحليل المعملى للمياه للتعرف على نوعية المواد المسببة لعسرها
وبقدر الإمكان يجب مراعاة أن تكون الوحدات المعالجة للمياه من النوع الذى يعمل أتوماتيكيا وليس يدوياً ، وباستخدام مواد مقاومة للصدأ وأيضا تمنع ترسيب أى مواد على أسطح مواسير ملفات التبريد .
ويجب أن يثبت على كل مكثف بطاقة معدنية تشتمل على : -
بلد المنشأ – المصنع المنتج – الطراز – الرقم المسلسل للتصنيع – سنة الإنتاج – أعتماد الجهة التى قامت بأجراء الأختبارات بالمصنع المنتج – وسعة المكثف الاسمية – وعدد قدرة المراوح وشدة التيار.