کندانسور (Condenser) در کمپرسورها چیست؟ یکی از مهم ترین و پرنقش ترین اجزاء سیکل برودت است. هر سیستم برودتی دارای چهار عضو اصلی می باشد که به ترتیب عبارتند از کمپرسور، کندانسور، شیرانبساط و اواپراتور. جایگاه این دستگاه در سیکل تبرید پس از کمپرسور و قبل از شیرانبساط می باشد و نام دیگر آن چگالنده می باشد.

در هر سیکل تبریدی چهار فرایند تراکم، تقطیر، انبساط و تبخیر صورت می گیرد. به طور کلی این وسیله نوعی مبدل حرارتی ست که به نوعی برای سرد کردن مبرد و تبدیل مبرد گازی به حالت مایع (تقطیر) در داخل سیستم برودتی به کار می رود.

نقش کندانسور در سیستم برودتی

مبرد سیستم برودتی پس از آنکه در اواپراتور تبخیر شده و به بخار تبدیل می شود وارد کمپرسور شده و در آنجا متراکم و دارای فشار می شود. سیال گازی گرم و پر فشار خروجی از کمپرسور به داخل کندانسور وارد می شود. در کندانسور 3 مرحله ترمودینامیکی رخ می دهد.

ابتدا دمای سیال گازی داغ کاهش می یابد، سپس تغییر فاز رخ داده و سیال گاز به مایع (تقطیر) تبدیل می شود و سپس دمای سیال مایع هم کاهش میابد. در این بین سیال حرارت خود را از طریق لوله هایی که در آن جریان دارد، یا به هوا، یا به آب و یا به ترکیبی از این دو می دهد. مبرد مایع شده خروجی از کندانسور وارد شیر انبساط می شود.

در شیر انبساط مبرد مایع منبسط شده و دچار کاهش فشار و کاهش دما می شود. سپس مبرد خنک وارد اواپراتور شده و در آتجا تبخیر شده و مبرد به بخار تبدیل می شود. و این چرخه بارها و بارها تکرار می شود.

وظیفه کندانسور در سیکل تبرید چیست ؟

در سیستم های تهویه مطبوع که اکثرا از سیکل تبرید تراکمی استفاده می کنند، ۴ جز اصلی وجود دارد. کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیرانبساط.

کندانسور در این سیکل نقش گرفتن گرما از مبرد، تبدیل حالت آن از گاز به مایع و سپس انتقال به شیرانبساط را برعهده دارد.

وظیفه اصلی یک کندانسور در یک سیکل تبرید خنک کردن مبرد می باشد. مبرد پس از آن که در کمپرسور بسیار فشرده شد و به حالت گاز داغ پرفشار درآمد وارد کندانسور می شود. کندانسور این گاز را از طریق آب یا هوا خنک کرده و سعی دارد در همان فشار با گرفتن گرمای نهان مبرد، فاز آن را از حالت گاز به مایع تغییر بدهد.

راندمان کندانسور

تمام کندانسورها با خارج کردن گرما از گاز یا بخار کار می کنند.

بعد از حذف گرمای کافی، مایع شدن رخ می دهد.

برای برخی از کاربردها، تنها کاری که لازم است صورت گیرد، انتقال گاز از طریق لوله بلند است
(معمولاً به صورت سیم پیچ یا شکل فشرده دیگری است) تا گرما بتواند از هوا خارج شود.

از یک فلز رسانای گرمایی، مانند مس، معمولاً برای انتقال بخار استفاده می شود.

برای افزایش راندمان کندانسور معمولا از تکنیک چسباندن باله ها (به عنوان مثال، ورق های مسطح فلز رسانا) به لوله برای تسریع در حذف حرارت استفاده می کنند.

کندانسورها اندازه های متفاوتی دارند که از اندازه نسبتا کوچک تا واحدهای بسیار بزرگ در صنعت کاربرد دارند. 

کاربرد کندانسور برودتی

کندانسورها اندازه های مختلفی دارند که از اندازه های کوچک قابل حمل با دست تا اندازه های بزرگ صنعتی در صنایع متغییر هستند. کندانسورها انواع متفاوتی دارند اما کارایی آن در همه انواع یکی است.

این دستگاه در صنایع زیادی از جمله در چیلرهای هوا خنک و چیلرهای آب خنک، چلیرهای جذبی و تراکمی، سردخانه های زیرصفر و بالای صفر  و تونل انجماد، کولرهای خانگی، یخچال های خانگی، پالایشگاها و صنایع پتروشیمی، نیروگاها و تولید الکتریسیته، صنعت خودرو سازی، صنایع شیمیایی و غذایی و دارویی، تهویه مطبوع ساختمانی و… به کار گرفته می شود. یکی از پرکاربردترین انواع آن، نوع هوا خنک آن می باشد که در صنعت برودت بسیار استفاده می شود.

انواع کندانسورهای برودتی

بنابر نحوه تبادل گرما با محیط و سرد شدن آن توسط سیال، به سه دسته کلی تقسیم می شوند:

1- کندانسور هوایی یا هوا خنک

در این نوع، از هوا برای خنک کردن مبرد استفاده می کنند. هوا از میان لوله ها یا کویل های کندانسور عبور می کند و از این طریق گرمای مبرد داخل کندانسور به محیط منتقل می شود. این روش به گونه ای روش سرمایش خشک به شمار می رود و برخلاف نوع آبی و تبخیری به هیچ آبی برای دفع گرما نیاز ندارد.

طرز کار این کندانسورها بسیار شبیه به رادیاتور می باشد، به طوری که مبرد گازی و داغ از یک طرف وارد لوله ها شده و در اثر هوایی که در اطرف این لوله ها وجود دارد، گرمای مبرد گرفته می شود. سپس این مبرد سرد شده و تغییر فاز داده و مایع می شود. این مایع سرد شده از آن خارج شده و وارد سیستم برودتی می شود. کندانسورهای هوایی معمولا در سه مدل V شکل، افقی و عمودی ساخته می شود و معمولا انعطاف پذیری بالایی برای نصب در فضای باز دارند

هوایی که در داخل کندانسور عبور می کند و به گونه ای عامل تقطیر مبرد می باشد، یا حاصل جریان طبیعی هوا بوده (نوع اول) و یا حاصل جریان اجباری هوا است (نوع دوم) .

در کندانسور نوع اول چون جریان طبیعی هوا پایین است، تبادل گرما به خوبی انجام نمی شود و بازدهی ندارد. به همین دلیل آن را با مساحت سطحی بیشتری می سازند تا گرما به خوبی از آن دفع شود. در یخچال و فریزرهای خانگی از این نوع به کار رفته است زیرا ظرفیت بسیار پایینی دارند.

کندانسورهای نوع اول را می توانید در یخچال های خانگی مشاهده نمایید. کندانسورهای یخچال و فریزرهای خانگی از نوع استاتیک یا ایستا می باشند. لوله های مارپیچ که با قرار گرفتن در مجاورت هوا باعث میعان مبرد می شوند.

در کندانسورهای نوع دوم، هوا با استفاده از یک دمنده یا فن، بر روی سطح آن جریان پیدا می کند و به همین دلیل به آن ها کندانسور فن دار نیز گفته می شود. ساختار این نوع به گونه ای است که در کنار لوله های حاوی مبرد، فن ها یا دمنده هایی وجود دارد تا هوا را در داخل آن به گردش در بیاورند تا مبرد داغ درون لوله ها سرد شده و عمل تقطیر صورت گیرد. در این نوع جریان هوا از پره هایی با جنس آلومنیوم عبور می کند و مبرد نیز از لوله هایی به جنس مس عبور می کند و انتقال حرارت صورت می گیرد.

این کندانسورها را معمولا در 2 نقطه نصب می کنند. یا در کنار کمپرسور و بر روی یک شاسی مشترک نصب می کنند و یا در محلی به دور از کمپرسور قرار می دهند. بهتر است آن ها را در فضای بیرون نصب کرد تا دمنده ها به راحتی هوای داخل آن را به گردش در بیاورند.

اگر کندانسورها را در فضایی بسته نصب می شود، بهتر است کانال هایی تعبیه شود تا هوای مورد نیاز این دستگاه را تامین نماید و محل نصب آن باید به گونه ای باشد که وزش باد نتواند فن ها را بچرخاند و هوای گرم خروجی به راحتی تخلیه شود.

در کندانسورهای هوا خنک به دلیل عدم وجود آب، خطر زنگ زدگی و رسوب بسیار پایین می باشد و به همین دلیل طول عمر بالایی دارند. برای حفظ راندمان این نوع باید همواره سطح پره های فن و کویل ها را تمیز نگه داشت.

در انتخاب کندانسور مناسبی که بتواند سیال داغ را از دمای ورودی به دمای خروجی مطلوب برساند، همواره عوامل مختلفی دخیل هستند که عبارتند از: ظرفیت حرارتی مورد نیاز، محدودیت های محل نصب، شرایط آب و هوایی منطقه و نوع سیال به کار رفته در سیستم برودتی

2- کندانسور آبی یا آب خنک

در این کندانسور، از آب برای خنک کردن مبرد استفاده می کنند. آب از یک طرف و سیال از طرفی دیگر وارد آن میشود و مبرد به طور غیرمستقیم در مجاورت آب قرار می گیرد و دمای بالای خود را به آب که دمای پایین تری دارد، می دهد. در جاهایی که از مقدار آب زیادی جهت خنک کردن مبرد استفاده می شود، از برج خنک کن استفاده می کنند.

ساختار این نوع به طوری است که نباید آب و مبرد با هم ترکیب شوند. به همین دلیل 4 مدل طراحی مختلف برای کندانسورهای آبی وجود دارد:

2-1 کندانسور آبی پوسته لوله ای

ساختار این نوع به گونه ای است که از تعدادی لوله و یک پوسته بزرگ تشکیل شده است. این لوله ها (کویل) در داخل این پوسته بزرگ قرار گرفته است. در این کندانسورها آب از یک طرف و مبرد از طرفی دیگر وارد می شود و در طی عمل تقطیر مبرد سرد شده و ازآن خارج می شود. در مدلی دیگر، آب وارد پوسته و مبرد وارد کویل می شود و در یک مدل دیگر، آب وارد کویل و مبرد وارد پوسته می شود.

برای افزایش مدت زمانی که دو سیال خنک کننده و خنک شونده در مجاورت هم باقی بمانند، لوله ها به شکل مارپیچ طراحی شده است و همچنین صفحاتی عمود بر جریان آب پوسته وجود دارد تا سرعت جریان آب را کاهش دهد و جریان سیال جاری را جهت دهند. به این صفحات بافل می گویند.

یکی از مشکلات این نوع، رسوب آب در درون لوله هاست. این کندانسور در عین ظرفیت بالایی که دارد از نظر هزینه مقرون به صرفه است و همچنین در برابر فشار دارای استحکام می باشد.

2-2 کندانسور آبی صفحه ای

در این کندانسور بین چند ده تا چند صد صفحه وجود دارد که در مجاورت یکدیگر می باشند. این صفحات نازک از دو طرف با دو صفحه بزرگتر در کنار هم محکم قرار گرفته اند. آب و مبرد در این صفحات یکی در میان جریان دارد. در این نوع چون سطح انتقال گرما زیادی دارد، در نتیجه در ابعاد و اندازه های کوچکتر، ظرفیت انتقال حرارت بالاتری را فراهم می کند.

2-3 کندانسور آبی مارپیچی

این نوع کندانسور بسیار شبیه به نوع پوسته لوله ای می باشد اما در ظرفیت های کوچک به کار می رود. در داخل پوسته، لوله به صورت مارپیچی قرار دارد. یا مبرد در داخل لوله و آب داخل پوسته می باشد و یا برعکس، مبرد در داخل پوسته و آب در داخل لوله جریان دارد. در این نوع هم مبرد با آب مخلوط نمی شود و جدا از هم قرار دارند و ساختار آن بسیار ساده تر از دیگر انواع می باشد.

2-4 کندانسور آبی دو لوله ای

در این نوع، لوله ای با قطر کوچکتر درون لوله ای با قطر بزرگتر در حالت هم مرکز قرار دارد. در این کندانسور هم مبرد و آب با هم در ارتباط هستند اما مخلوط نمی شوند. آب داخل لوله کوچک تر و مبرد داخل لوله بزرگ تر در جریان است و برعکس یعنی مبرد در لوله کوچکتر و آب در داخل لوله بزرگتر جریان داشته باشد. آب و مبرد در جهت عکس هم در جریان هستند.

3- کندانسور ترکیبی یا تبخیری

در این نوع هم از آب و هم از هوا به عنوان عامل تقطیر استفاده می شود. ساختار نوع تبخیری به صورتی ست که مبرد داغ در داخل لوله های آن در جریان است و از طریق آبی که بر روی لوله ها پاشیده می شود، مبرد خنک می شود. آبی که در این سیستم گرم شده است، توسط فنی که در این مجموعه وجود دارد، خنک شده و دوباره به چرخه باز می گردد.

هزینه کندانسور

کندانسور در دستگاه چیلر از قسمت‌های مهم و گران دستگاه محسوب می‌شود.

بسته به نوع کندانسور و ابعاد و ظرفیت آن کندانسور می‌تواند قیمت‌های متفاوتی داشته باشد اما در شرایط و ظرفیت سرمایشی یکسان کندانسور هوایی و کندانسور تبخیری قیمت بالاتری نسبت به کندانسور آبی دارند.

باید توجه داشت افزایش دمای محیط تأثیر مستقیم در افزایش سطح تبادل حرارتی کندانسور هوایی و در نتیجه قیمت آن دارد. صرفه‌جویی بی‌مورد در انتخاب کندانسور می‌تواند خسارات و هزینه‌های جبران ناپذیری را به دستگاه چیلر وارد نماید.

نگهداری کندانسور

به دلیل فشار بالای مبرد خروجی از کمپرسور و ورودی به کندانسور همیشه خطر بروز نشتی در کندانسور وجود دارد. این خطر در کندانسور هوایی به دلیل فشار کاری بالاتر بیشتر و در کندانسور آبی کمتر است.

پرسش‌های متداول

آیا می‌توان کندانسور هوایی و آبی را با هم تعویض نمود؟