مبدل‌های حرارتی وظیفه تبادل حرارت بین دو سیال را بر عهده دارند تا دمای سیال عامل به نقطه مطلوب برسد. یکی از انواع مبدل‌ها، کندانسور می‌باشد که در سیکل‌های برودتی، تهویه مطبوع، نیروگاه‌ها، صنایع پتروشیمی و … کاربرد دارد. کندانسورها خود انواع مختلفی دارند، از جمله کندانسورهای هوایی، تبخیری و آبی .
در این مقاله قصد داریم با کندانسور هوایی بیشتر آشنا شویم.
تعریف کندانسور
کندانسور یا چگالنده نوعی مبدل حرارتی است، که به وسیله آن گرمای سیال کاری به سیال خنک‌کننده منتقل می‌شود. در نتیجه آن معمولاً سیال کاری از حالت گاز داغ به حالت مایع تبدیل می‌شود. انتقال حرارت از ماده گرم به ماده سرد خود به خود انجام می‌شود، اما عموماً این پروسه طولانی و زمان‌بر است. کندانسور کمک می‌کند که عمل انتقال حرارت و سردسازی سیال کاری، با سرعت بیشتری انجام شود.
در کندانسور سه عمل ترمودینامیکی انجام می‌گیرد. ابتدا دمای گاز داغ کاهش می‌یابد، سپس عمل چگالش یعنی تبدیل گاز به مایع انجام می‌شود، در مرحله آخر دمای مایع کاهش می‌یابد. طراحی کندانسورها به گونه‌ای انجام می‌شود که سیال کاری از دمای ورودی تا دمایی مشخص کاهش یابد. دمای خروجی سیال به کارکرد سیکل بستگی دارد.
کندانسورها طراحی‌های مختلفی دارند، از جمله معروف‌ترین آنها می‌توان به کندانسورهای هوایی یا هواخنک، کندانسورهای آبی، کندانسورهای تبخیری و … اشاره کرد.
کندانسور هوایی چیست؟
یکی از پرکاربردترین نوع کندانسور، کندانسور هوایی یا هواخنک است. همان طور که از اسم آن می‌توان حدس زد سیال خنک‌کننده در این نوع کندانسور هوا می‌باشد.
در کندانسورهای هوایی، گاز داغ وارد لوله‌هایی مارپیچ می‌شوند. هوا به کمک فن‌هایی، بر روی این لوله‌ها دمیده می‌شود. برای افزایش نرخ انتقال حرارت، از ورقه‌هایی نازکی عمود بر مسیر لوله‌ها استفاده می‌شود که به آن فین می‌گویند. با عبور هوا از روی لوله‌ها، گرمایی سیال توسط هوا جذب شده و در طول مسیر لوله‌ها سیال خنک شده و تغییر فاز می‌دهد. هوای گرم شده نیز از سمت دیگر به محیط آزاد جریان می‌یابد. جنس لوله‌های مورد استفاده معمولاً مسی و جنس ورقه‌های فین از آلومینیوم است. بدیهی است که دمای هوای ورودی به کندانسور هوایی، بستگی به شرایط آب و هوایی منطقه دارد. لذا یکی دیگر از مولفه‌های مهم در طراحی کندانسورهای هوایی، شرایط اقلیمی منطقه می‌باشد.
کاربرد کندانسورهای هوایی
در سیکل‌های مختلفی که نیاز به دفع حرارت دارد، استفاده از کندانسورهای هوایی بسیار رایج است. از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
کندانسور هوایی در تهویه مطبوع
یکی از پرمصرف‌ترین نوع سیستم‌های تهویه مطبوع، چیلرهای تراکمی هواخنک هستند. دلیل نام‌گذاری آنها استفاده از سیکل تبریدی تراکمی و کندانسور هوایی در آنها است. این چیلرها قابلت بهره‌برداری آسان و هزینه‌های پایین تعمیر و نگهداری را دارند. از کندانسورهای هوایی در اسپیلتها، داکت اسپیلتها و همچنین سیستم‌های VRF نیز استفاده می‌شود.
کندانسور هوایی در سیستم‌های برودتی
بسیاری از سیستم‌های برودتی از جمله انواع سردخانه‌های متوسط و کوچک، یخچال‌های صنعتی و خانگی، انواع آب‌سردکن‌ها و … از کندانسورهای هوایی استفاده می‌کنند. چرا که با توجه به هزینه کمتر در مقابل کارایی مناسب، گزینه‌ای ایده‌آل محسوب می‌شوند.
کندانسور هوایی در برودت صنعتی
در بسیاری از فرآیندهای صنعتی از جمله نیروگاه‌ها، صنایع پتروشیمی، صنایع شیمیایی و … که آب یا سیالات دیگری هستند که از دما‌های بالا برای مصرف مجدد، باید خنک شوند، کندانسور هوایی گزینه‌ای مناسب برای این کار است.
انواع کنداسورهای هوایی
کندانسورهای هوایی، با توجه به حجم سیال داغ ورودی، مقدار حرارت مورد نیاز برای انتقال، محدودیت‌های فضای نصب و … طراحی‌های مختلفی دارند. انواع کندانسورهای هوایی را می‌توان به شکل زیر تقسیم بندی کرد:
کندانسور هوایی افقی
در این نوع از کندانسورها، جهت حرکت گاز داغ در راستایی افقی و جهت دمیده شدن هوا عمودی است. شکل کلی آنها را می‌توان به یک میز تشبیه کرد.
کندانسور هوایی عمودی
در کندانسورهای عمودی جهت حرکت گاز داغ عمود بر زمین بوده و جهت دمیدن فن‌ها در راستای افقی است.
کندانسور هوایی V شکل
طراحی این نوع کندانسور به این شکل است که دو ردیف کندانسور به زاویه 45 درجه به شکل حرف V در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند، و فن عمود بر زمین با برقرار کردن جریان هوا برای هر دو کندانسور عمل خنک‌سازی را انجام می‌دهد. ویژگی کندانسورهای V شکل کاهش تعداد فن مورد نیاز در ظرفیت‌های بالا می‌باشد.
در طراحی کندانسورها، معمولاً محلی را برای نصب کمپرسور و یا پمپ و دیگر تجهیزات جانبی در نظر می‌گیرند. البته کندانسورهای هوایی، بر حسب نیاز ممکن است طراحی‌های دیگری نیز داشته باشند.
مزایای کندانسور هوایی
- حذف مصرف آب
- طول عمر بالا به دلیل عدم وجود خوردگی توسط آب
- راحتی در نصب
- قابلیت استفاده در بازه وسیعی از ظرفیت‌‌ها
- دارای طراحی‌های مختلف بنا بر نیاز
انتخاب کندانسور
انتخاب یک کندانسور هوایی که بتواند سیال داغ را از دمای ورودی به دمای خروجی مطلوب برساند، به عوامل مختلفی بستگی دارد. از جمله این عوامل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ظرفیت حرارتی مورد نیاز
- نوع سیال کاری
- شرایط آب و هوایی منطقه
- محدودیت‌های محل نصب
موارد ذکر شده باید به طور دقیق در نظر گرفته شوند تا کندانسور توانایی کاهش دما را داشته باشد در غیر این صورت، سیال به دمای مورد نظر نرسیده و در سیکل اختلال ایجاد می‌شود.
جمع‌بندی
کندانسور یا چگالنده وسیله ای است که توسط آن دمای سیال کاری در سیکل (به عنوان مثال: مبرد، در سردخانه) کاهش می‌یابد. کندانسورها بر حسب مکانیزم عملکردشان انواع مختلفی دارند که یکی از آنها کندانسورهای هوایی است. این کنداسورها با استفاده از جریان هوا به وجود آمده توسط فن‌ها عمل دفع گرمای سیال کاری را انجام می‌دهند. کندانسورهای هوایی در انواع سیکل‌های برودتی، صنایع پتروشیمی و نیروگاهی و… استفاده می‌شود.
