دات نت نیوک

کندانسور آبی از نوع پوسته و کویل

در این نوع یک کویل که ممکن است از لوله های حلزونی یا مارپیچ تشکیل شده باشد در داخل یک پوسته استوانه ای قرار دارد. در داخل کویل مارپیچ آب و در داخل پوسته سیال داغ جریان دارد.

کندانسور آبی از نوع پوسته و کویل

اجناس استفاده شده در این مبدل ها به شرح زیر می باشد:

جنس پوسته ( Shell )

) از لوله فولادی بدون درز تست شده به ضخامت 6 میلیمتر و بنا به تناژ دستگاه از 5 اینچ تا 22 اینچ قابل تغییر می باشد.

جنس لوله ( Tube )

از لوله های مسی فین داراز نوع 3/4 اینچ درجه یک ساخت کارخانجات مس قائم ایران با تراکم 26 فین در اینچ و به ضخامت گوشته1/42 میلیمتر.

تیوب شیت ها ( Tube Sheets )

از جنس ورق فولادی کاویان به ضخامت 3/5 سانتی متر که تراش داده شده و به صورت صاف و یکنواخت می باشد.

بافل ها (baffles )

از نوع جنس تفلونی نسوز به ضخامت 5 میلیمتر که سبب گردش آب در داخل دستگاه به صورت موج سینوسی گردیده و کار تبادل برودت را بالا می برد.

مزیت استفاده از بافل های تفلونی نسوز به جای ورق گالوانیزه

استفاده از بافل های تفلونی نسوز به جای ورق گالوانیزه بهتر است زیرا ورق آهنی بعد از مدتی توسط آب در حال گردش خورده شده و از بین می رود و تبادل و شکل سینوسی موج آب را از بین می برد و راندمان دستگاه تا 70% پایین می آید پس در نتیجه استفاده از تفلون نسوز بهتر از ورق آهنی می باشد.

  • فلنج ها (Flanges ) دارای فلنج های PN 16 مطابق با استاندارد ISO .
  • طراحی شده جهت عملکرد در فشارهای عملیاتی تا 450 Psi
  • در کندانسر آبی گرمای ماده سرمازا به وسیله آب جذب می شود و سپس گرمای آب به روش های زیر دفع می شود.
  • به وسیله برج خنک کن، استخر پاشش، گرمای آب به هوای اطراف منتقل می شود. برای بسیاری از تأسیسات سومین مورد بهترین روش است. برج خنک کن و استخر پاشش آب را در تماس کامل با هوای درحال وزش قرار می دهد. شکل زیر یک برج خنک کن را نشان می دهد. آب از طریق انتقال گرمای محسوس که دمای خشک هوای در حال وزش را بالا می برد تا حدودی خنک می شود ولی دلیل اصلی خنک شدن آب مبادله گرمای نهان تبخیر بخش کوچکی از آن است.
  • پایین ترین دمایی که می توان بر اثر خنک کردن آب در برج خنک کن به آن رسید معادل دمای مرطوب هواست. در عمل این دما هرگز دست نیافتنی نیست و معمولا دمای نهایی آب حدود 21 درجه سانتی گراد و بالاتر از دمای تر هوا در همان زمان است. در فصل تابستان بر اثر اتلاف 9/0% آب در گردش، معمولا 18 درجه سانتی گراد سرمایش حاصل می شود.
برج های خنک کننده از نظر نحوه برخورد جریان آب و هوا
1
جریان هوای متقاطع
2
جریان هوای مخالف
برج های خنک کننده
برج های خنک کن از نظر جنس بدنه
1
بدنه آهنی
2
فایبرگلاس
برج های خنک کننده

درون برج های خنک کن که از بدنه آهنی ساخته می شود از بالا به پایین و در فواصل مساوی تعداد زیادی تخته به صورت افقی قرار می گیرد. توسط پمپ آب از کف برج به بالا منتقل شده و بر روی چوب ها پاشیده می شود. هم زمان با ریزش آب از تخته های بالا بر روی تخته های پایینی مقداری از ذرات آب تبخیر شده و امکان سرد شدن آب را فراهم می کنند. در برج های خنک کن فایبرگلاس به جای تخته های چوبی از پکینگ های CVP استفاده می شود. این پکینگ ها با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همچنین کاهش سرعت جریان آب در خنک سازی جریان آب نقش مؤثری دارند. پکینگ ها به صورت شبکه ای ساخته می شوند و از عمر طولانی برخوردارند. در صورت کاهش دمای هوای بیرون در فصل زمستان کندانسرهای آبی مشکل کاهش بیش از حد فشار روی مبرد قبل از شیر انبساط دارند.زمانی که درجه حرارت آب به C 24 افت نماید در اولین مرحله برای کاهش ظرفیت برج خنک کن و جبران افت فشار مایع مبرد، فن برج را خاموش می کنیم. در مرحله دوم از طریق بای پاس کردن آب برج به وسیله شیرهای دوراهه و سه راهه شکل زیر ظرفیت برج را کم می کنیم. در هر کدام از این روش ها درجه حرارت آب خروجی از برج توسط سنسور حس می شود. اگر دما به پایین تر از نقطه تنظیم (معمولا بین 15 تا 20 درجه سانتیگراد) برسد.

شیرهای دوراهه و سه راهه

شیر بای پاس عمل نمود. تمام یا قسمتی از آب برج بای پاس می شود تا فشار روی مبرد در کندانسر و قبل از شیر انبساط در حد قابل قبول ثابت بماند. با توجه به بحث بای پاس نمودن برج، اگر احتمال یخ زدگی آب برج وجود داشته باشد از طریق المنت حرارتی یا تزریق بخار مانع از آن می شویم. شکل بالا شیر دو راهه کندانسر و ساختمان و طرز کار آن را نشان می دهد.

در برج خنک کن با بخار شدن بخشی از آب در جریان سیرکوله برج، بقیه آب خنک می شود و میزان مصرف آب تقریبا با این میزان بخار شدن آب برابر است. برای تبخیر شدن یک گالن آب حدود Btu8700 گرما لازم است. به عبارت دیگر با تبخیر هر گالن آب حدود Btu7800 گرما از برج دفع می شود. حال فرض کنیم ظرفیت برج خنک کن ton100 تن تبرید باشد در این صورت:

فرمول

با تقسیم این عدد به 7800 میزان مصرف آب در ساعت 138 گالن یعنی حدود 525 لیتر خواهد بود. البته این عدد با لحاظ نمودن راندمان تبخیر 100 درصدی برای برج می باشد که در عمل راندمان برج بین 60 الی 80 درصد خواهد بود لذا تبخیر آب به ازای هر تن سرمایی را حدود 600 لیتر در ساعت در نظر می گیرند.

چگونه چیلر و برج خنک کننده با یکدیگر کار می کنند؟

چیلرهای آبی (چیلر تراکمی آب خنک) به آب برج خنک کننده جهت خنک کاری کندانسور خود نیاز دارند. همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید، در سیستم چیلر و برج خنک کننده یک مبدل حرارتی به نام کندانسور که به طورمثال از نوع پوسته و لوله یا صفحه ای(Plate and Frame heat exchanger ) است در مدار چیلر آبی جهت کندانس کردن (چگالش) مبرد گازی شکل و تبدیل آن به مبرد مایع وجود دارد. مطابق شکل ، چیلر از یک سمت به فن کویل یا هواساز (air handling unit cooling coil) و از سمتی دیگر به برج خنک کننده(cooling tower) متصل است.

مبرد گازی شکل خارج شده از کمپرسور که به شدت داغ است وارد کندانسور پوسته و لوله شده و از سمت دیگر آن آب با درجه حرارت پایین (در حد دمای محیط) وارد کندانسور می شود. طی تبادل حرارت صورت گرفته ، مبرد گرمای خود را به آب داده و تقطیر می شود. آب گرم شده توسط پمپ به برج خنک کننده ارسال و در آنجا توسط هوایی که با فن دمیده می شود، خنک می گردد تا مجدد به دمای محیط نزدیک شده و به کندانسور ارسال گردد.

چگونه چیلر و برج خنک کننده با یکدیگر کار می کنند

از برج خنک کننده نیز می توان به تنهایی برای خنک کاری سیالات صنعتی با درجه حرارت بالا استفاده نمود که در این حالت برج خنک کننده همانند یک مبدل حرارتی عمل می کند. برای جلوگیری از رسوب مواد معدنی موجود در آب ، درون لوله ها و نیز ایجاد خوردگی در آن بایستی که مواد شیمیایی به آب اضافه شود تا آب مدت زمان بیشتری در مدار مورد استفاده قرار گرفته و از آسیب مدار و تجهیزاتی مانند پمپ جلوگیری گردد. (Water treatment)

امروزه هم در موتور محرک چیلر و هم موتور فن برج خنک کننده از موتورهای Variable Speed Drive یا سرعت متغیر استفاده می شود که مزیت آن این است که موتورهای محرک الکتریکی همواره با تمام توان کار نکرده و فقط متناسب نیاز درخواستی مصرف کننده و با تغییر دور به صورت اتوماتیک ، توان تولید می کند. در نتیجه مصرف انرژی برق به طور قابل ملاحظه ای در این سیستم ها کاهش یافته است.

همچنین با به کار بردن لوله های فین دار یا همان فین (fin tube) تیوب در کندانسور چیلر و برج خنک کننده به تعداد زیاد ، علاوه بر کاهش ابعاد آن ، موجب افزایش نرخ انتقال گرما بین مبرد و آب می شوند.

پارامترهای متعددی برای طراحی سیستم های برج خنک کننده و چیلر وجود دارد. این پارامترها شامل نرخ جریان سیال ، دماها ، ترکیب سیستم ، آپشن های کنترلی و … هستند.

چیلر خنک کننده آب برای کاربردهای صنعتی

بسیاری از دستگاه های صنعتی وجود دارند که آب خنک کننده برای خنک کاری آن از ضروریات دستگاه محسوب می شود. در چنین مواقعی به چند روش می توان دستگاه را خنک نمود. اگر ظرفیت خنک کاری کمی نیاز باشد، می توان از یک مدار آب ساده به همراه رادیاتور و یا به روش هوا خنک (فن) مدار دستگاه را خنک نمود. اگر به کنترل دقیق درجه حرارت و نیز ظرفیت بالای خنک کاری نیاز باشد باید از چیلر خنک کننده آب (از نوع تراکمی) استفاده نمود و آب سرد شده در چیلر را در مدار دستگاه به گردش در آورد. برای آشنایی با نحوه کار چیلر خنک کننده آب از نوع تراکمی، به طور مختصر در زیر روش کار چیلر تراکمی را توضیح داده ایم.

روش کار چیلر تراکمی

فیلترهای صنعتی

روش کار چیلر تراکمی به این صورت است که کمپرسور (از نوع پیستونی ، اسکرو ، اسکرال و …) یک سیال به نام سیال مبرد(گاز R134A یا R22 و… ) را متراکم کرده و به سوی یک مبدل حرارتی به نام کندانسور جاری می کند. در کندانسور (condensation) که شامل لوله های متعدد پر پیچ و خمی است، مبرد درون لوله ها و هوا یا آب از اطراف لوله ها عبور داده می شود. آب یا هوا گرمای اضافی مبرد را گرفته و آن را از حالت گاز به حالت مایع تبدیل می کند. اگر هوای فن ها، گرما را از مبرد بگیرد به آن چیلر تراکمی هوا خنک و اگر آب، گرما را از مبرد بگیرد به آن چیلر تراکمی آب خنک گفته می شود.

مبرد بعد از آن از شیر یا سوپاپ منبسط کننده (expansion) عبور کرده و وارد یک مبدل حرارتی دیگر به نام اواپراتور می شود. اواپراتور (evaporation) نیز مانند کندانسور از لوله های متعدد پر پیچ و خم تشکیل شده که مبرد از درون لوله ها و آب از اطراف آن عبور می کند. این بار مبرد، گرمای آب را گرفته و درجه حرارت آن را تا نزدیک صفر و یا زیر صفر درجه کاهش می دهد. این آب سرد با پمپ به دستگاه های فن کویل یا هواساز ساختمانی و … و یا به سوی دستگاه های صنعتی فرستاده می شود تا در آنجا عمل سرمایش را انجام دهد.

مراحل طراحی و ساخت چیلر

  1. بازدید محل نصب چیلر توسط مهندسdk در صورت لزوم
  2. جمع آوری داده های مورد نیاز برای ساخت چیلر و تعیین خصوصیات آن از جمله نوع کمپرسور، ظرفیت، نوع مبرد، توان فن های کندانسور، سیستم های کنترلی و ایمنی، آپشن ها و غیره بر اساس احتیاجات پروژه و خواسته های مشتری
  3. تهیه نقشه های اجرایی برای جانمایی دستگاه ها، لوله ها و کانال کشی ها و غیره
  4. انتخاب دستگاه و محاسبه ظرفیت و تعداد دستگاه های به گردش در آورنده هوای برودتی (سرد) و حرارتی (گرم) مانند پکیج یونیت ،هواساز ، فن کویل ها و غیره در یک ساختمان و یا نحوه اتصال و کنترل دستگاه های صنعتی متصل به چیلر خنک کننده توسط مهندسان ما
  1. تعیین قسمت دستگاه چیلر با خصوصیات مورد نظر و اعلام آن به مشتری طبق یک پیش فاکتور
  2. آغاز ساخت چیلر پس از بازدید مشتری از کارخانه و عقد قرارداد بین مشتری و تولید کننده چیلر
  3. ساخت چیلر با مواد اولیه مرغوب و مطابق با استانداردهای روز و استفاده از تجهیزات مهمی مانند کمپرسورهای شرکت های بیتزر، کوپلند و دانفوس و تجهیزات الکترونیکی اروپایی مانند GMC ، Alco ، Schnider و … و در برگیرنده تمامی خصوصیات مورد نظر و ذکر شده در قرارداد
  4. تست های متعدد بر روی چیلر از نظر عملکردی و تحویل و نصب آن در محل پروژه