6 أسباب لنزول ماء من اسفل الثلاجة (بعضها غير متوقع)

المكثف في دوائر التبريد وتكييف الهواء

المكثف (Condensers) او الشبكة السوداء او السربنتينة احد الأجزاء الرئيسة في دوائر التبريد والتكييف.

فيعمل المكثف على طرد الحرارة التي اكتسبها غاز وسيط التبريد من المبخر ومن الضاغط أثناء عملية الانضغاط، حيث يتحول غاز وسيط التبريد (الفريون) من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة خلال مروره داخل مواسير المكثف. 

 فيتم طرد الحرارة من وحدات التبريد و تكييف الهواء بمكثفاتها.

المكثف في دوائر التبريد وتكييف الهواء

المكثفات في دوائر التبريد وتكييف الهواء

تشكل المكثفات جزءا أساسيا من الأجزاء الأربعة الأساسية لأى دورة تبريد وهي  الضاغط والمبخر ، صمام التمدد والمكثف والمكثف مثل المبخر فهو سطح تبادل حرارى ففي المكثف يتخلص مركب التبريد من الحرارة التي امتصها المبخر بالإضافة إلى الحرارة الناتجة من شغل الضاغط ويطرد هذه الحرارة إلى الوسط المحيط وإذا كان الوسط المحيط هو الهواء سمى المكثف بالمكثف الهوائي (أو المكثف المبرد بالهواء) وإذا كان الوسط المحيط هو الماء سمى  المكثف بالمكثف المائي (أو المكثف المبرد بالماء) أما إذا كان التبريد بالمكثف بالهواء والماء سمى بالمكثف التبخيري . 

 

وظيفة المكثف

يعمل المكثف على تحويل بخار مركب التبريد الساخن القادم من الضاغط إلى سائل مركب التبريد ذو ضغط عالي وذلك عن طريق انتقال الحرارة من مركب التبريد إلى وسيط التبريد (هواء - ماء - ماء وهواء معا) المحيط بالمكثف.


والمكثف المستخدم في دوائر التبريد عبارة عن مبادل حراري ينقل الحرارة من وسيط التبريد إلى المحيط الخارجي، يسمى هذا المبادل الحراري في نظام التبريد المكثف، لأنه يعمل على تكثيف وسيط التبريد القادم من الضاغط (تغيير حالته من الغازية إلى السائلة) عند نفس الضغط.


أقرأ أيضا وظيفة المكثف في دائرة التبريد

 

تعريف المكثف في دائرة التبريد

المكثف هو مبادل حراري تنتقل فيه الحرارة من وسيط التبريد ( الأعلى في درجة الحرارة او الساخن ) إلى المائع المحيط بوحدة التبريد كالهواء او الماء ( الأقل حرارة او البارد)، حيث يتم التخلص من كمية الحرارة المحسوسة والكامنة لبخار وسيط التبريد، وتحويله إلى سائل تحت ضغط مرتفع عند درجة حرارة التشبع .

تعريف آخر 

المكثف هو مجموعة من الأنابيب تشكل سطح تبادل حراري، حيث تنقل الحرارة من بخار مركب وسيط التبريد الساخن - من خلال جدران الأنابيب - إلى وسيط التكثيف، ونتيجة لذلك يبرد مركب وسيط التبريد إلى درجة التشبع، ثم يتكاثف ويتحول إلى سائل.

أنواع المكثفات المستخدمة في التبريد والتكييف Types Of Condensers

يمكن تصنيف المكثفات المستخدمة في دوائر التبريد وتكييف الهواء تبعا لوسيط التكثيف إلى الأنواع التالية:

• المكثفات المبردة بالهواء (الحمل الحر- الحمل القسري) Air- Cooled Condensers
• المكثفات المبردة بالماء Water Cooled Condensers
• المكثفات التبخيرية Evaporative Condensers

المكثفات المبردة بالهواء 

يمر الهواء الجوي او المحيط بوحدة التبريد في هذه المكثفات على السطح الخارجي لها مؤديا إلى تكثيف وسيط التبريد داخلها. وتنتقل الحرارة بهذه الطريقة إما عن طريق الحمل الحر واما عن طريق الحمل الجبري او القسري:

مكثفات الحمل الحر او الطبيعي

حيث يدور الهواء بشكل طبيعي، وفي هذه الحالة تكون كمية الهواء التي تمر على سطح المكثف قليلة، وعليه نحتاج إلى مساحة سطح مكثف كبيرة. وعادة يتم تركيب زعانف وتركب في وضع رأسي وفي مكان يسمح بحركة الهواء خلال الأسطح الخارجية للمكثف.

مكثفات الحمل الطبيعي او الحر

وتتكون هذه المكثفات إما من مواسير عارية أو مواسير مزعنفة أو لوح وملف تركيبها .

• مواسير عارية: وتتركب من ملف مواسير فقط ولذلك يكون سطح التبادل الحرارى صغيرا وكفاءة التكثيف قليلة 
• مكثف مواسير مزعنفة : يتركب من ملفات المواسير عليها زعانف متصلة اتصالا جيدا بالمواسير وذلك لزيادة سطح التبادل الحرارى بين المواسير والهواء والماء حولها .
• مكثف لوح وملف : ويتركب من لوح مسطح ومشكل عليه زعانف ومتصل بسطحه ملف مواسير

وتستخدم مكثفات سريان الهواء الحر مع وحدات التبريد الصغيرة مثل الثلاجات المنزلية والمجمدات (Deep Freezers) وهي عادة من النوع السطحي أو من الأنابيب المركب عليها زعانف وتركب في وضع رأسي خلف الثلاجة وفي مكان يسمح بحركة الهواء رأسيا خلال الأسطح الخارجية للمكثف أو داخل غلاف الثلاجة حديثا.

وتصنع تلك المكثفات غالبا من أنابيب نحاس، وأحيانا أنابيب ألمنيوم في حالة أنظمة تكييف الهواء، وتصنع الزعانف المركبة على هذه
الأنابيب من الألمنيوم أو النحاس، أما إذا كان وسيط التبريد المستعمل الأمونيا، فتصنع المكثفات من أنابيب من الصلب الذي لا يصدأ والزعانف من الألمنيوم، وفي أنظمة التبريد المنزلي (الثلاجة) تصنع الأنابيب من الحديد وتثبت بأسلاك حديدية أيضا.

مكثفات الحمل الجبري او القسري

حيث تنشا حركة الهواء جبريا نتيجة استخدام مروحة، ويستخدم هذا النوع في المكيفات ومبردات الماء والثلاجات التجارية. ويتم تصنيف مكثفات الهواء ذات السريان القسري إلى نوعين:

• مكثفات مبردة بالهواء مركبة على قاعدة مع الضاغط. 
• مكثفات مبردة بالهواء مركبة عن بعد من الضاغط. 

مكثفات مبردة بالهواء مركبة على قاعدة مع الضاغط: 

وفي هذه الحالة يوضع المكثف مع مروحته والضاغط على قاعدة معدنية وتسمى المجموعة بوحدة التكثيف  والضاغط قد يكون من النوع المفتوح أو شبه المقفل أو المقفل. 

مكثف مبرد بالهواء مركب على قاعدة مع الضاغط

مكثفات مبردة بالهواء مركبة عن بعد من الضاغط
وهي مكثفات مبردة بالهواء مركبة بعيدا عن مكونات نظام التبريد و في هذا النوع هناك إمكانية لتركيب المكثف في أماكن مختلفة، خارج المبنى مثلا، حيث يتم تزويد المكثفات بكمية كافية من هواء التبريد عند أقل درجة حرارة ممكنة. ويتم في هذا النوع اختيار المكان المناسب للضاغط. ويتم تركيب أجزاء دورة التبريد خارج المبنى من أجل تقليل الصوت. وفي حالة وضع المكثف داخل المبنى يجب استخدام وسيلة لتغذية المكثف بالهواء مثل مجرى الهواء .


وتعتبر مكثفات الهواء المركبة عن بعد واسعة الاستخدام لإمكانية وضعها في أماكن مختلفة بعد اختيار أنسب مكان للضاغط، فعند وضع المكثف داخل المبنى يلزم تركيب مسلك هوائي لتغذية المكثف بالهواء الخارجي.

وحدة تكثيف مبردة بالهواء داخل المبني

ويمكن وضع المكثف الهوائي خارج المبنى على هيكل مع الضاغط ومحركه وتسمى المجموعة بوحدة التكثيف، وقد يركب المكثف على السقف، وفي كل الأوضاع يجب أن يكون اتجاه الريح في وضع يساعد حركة الهواء خلال المكثف بواسطة المروحة، ويتم ذلك بعمل موجهات للرياح. وتركب المكثفات أيضا على الحائط، ويفضل تركيب المكثفات الهوائية
خارج المبنى لأنه يسمح باستخدام هواء درجة حرارته منخفضة. ويحتاج المكثف الهوائي حوالي L_air /s/TR  500( 500لترمن الهواء لكل ثانية لكل طن تبريد)، لذا يفضل استخدام مراوح رفاسيه ذات ريش عريضة وتدار بمحرك كهربائي من خلال سير للمكثفات المركبة على شاسيه، ويكون أداء المراوح الرفاسيه جيدا مع انخفاض صغير للضغط الإستاتيكي، ويمكن تركيب المكثفات الهوائية على بعد عند منسوب عال للحصول على أداء جيد، نظرا لنظافة الهواء في الأماكن المرتفعة، وعلى ذلك فإن المكثفات المركبة على قاعدة أرضية تحتاج زعانفها إلى تنظيف دائم من الأتربة.

والمكثفات الهوائية متوفرة بتصميمات مختلفة ذات أحجام مختلفة . والمكثفات الهوائية واسعة الانتشار لأن أداءها بسيط، وسعرها رخيص، ولا تحتاج إلى مياه تبريد. ومن عيوب المكثفات الهوائية الحاجة إلى طاقة كبيرة لأن درجة التكثيف عالية عند مقارنتها بالمكثفات المائية وكذلك حجمها الكبير نسبيا. وأهم العوامل المؤثرة على أداء المكثفات الهوائية هو سرعة الهواء خلالها للحصول على أحسن أداء مع أقل انخفاض للضغط.


خصائص المكثفات المبردة بالهواء 

• يمكن تركيبها على الأسقف والجدران، ويفضل تركيبها خارج المبنى .
• يتم استخدام مراوح ذات ريش عريضة، لأن المكثف يحتاج إلى حوالي ٠٠ ٥ لتر/ ثانية لكل طن تبريد.
• متوفرة بتصميمات مختلفة وذات أحجام مختلفة وسعات تبريد من طن واحد حتى ما يزيد على ثلاثمائة طن تبريد. 
• ثمنها قليل، ولا تحتاج إلى مياه تبريد، ولا يصيبها الصدأ.
• بحاجة إلى طاقة كبيرة، لأن درجة حرارة التكثيف عالية عند مقارنتها مع المكثفات المائية.
• تعتمد سرعة الهواء في المكثف على مساحة السطح الذي يمر من خلاله، وكذلك كمية الهواء حسب المعادلة التالية : سرعة الهواء= كمية الهواء / مساحة السطح. 
• أفضل أداء لهذه المكثفات عندما تكون سرعة الهواء من ٢.٥ إلى ٥ متر/ ثانية
• تقدر سعتها عادة بالكيلوواط، وتتوقف سعتها على فرق درجة الحرارة بين درجة تكثيف سيط التبريد ودرجة الحرارة الجافة للهواء لحظة دخوله المكثف.

المكثفات المبردة بالماء

تستخدم المكثفات المبردة بالماء مع ضواغط تتراوح قدرتها أكثر من واحد كيلوواط، وفي حالة توفر مصدر مياه نقي وقليل التكلفة، وعندما يكون هناك إمكانية للتخلص من المياه الساخنة او إعادة تبريدها واستخدامها مرة أخرى. و تصنع المكثفات المائية من أنابيب من الصلب مع الأمونيا ومن النحاس مع الفريون. ويفضل استخدام الزعانف لزيادة مساحة سطح التكثيف.

دورة التكثيف المفتوحه

وقد تكون دورة مياه التكثيف مفتوحة، إذا كانت مياه التبريد متاحة بوفرة ورخيصة الثمن  ويكون أحسن أداء للأنظمة المفتوحة  يكون بمعدل سريان الماء5.1 لتر/ ثانية/ طن تبريد.
أما في النظام المقفل حيث يتم إعادة استخدام مياه التبريد فأحسن أداء لهذه الدورة عندما يكون معدل سريان الماء 5.2 لتر/ ثانية/ طن تبريد.

عند استخدام مكثفات مبردة بالماء يراعى ما يلي :

• اختيار سرعة المياه المناسبة ومراعاة انخفاض ضغطها داخل الأنابيب 
• اختيار عدد مناسب من مسارات الأنابيب 
• أن تكون المياه نظيفة حيث إنه مع مرور الزمن تترسب على جدران الأنابيب الأملاح المذابة في الماء سلفا، وهذه المواد تمثل مقاومة حرارية لعملية انتقال الحرارة ويزداد ضغط التكثيف. كذلك يحب استخدام أنابيب مقاومة للصدأ.
• الصيانة الدورية لهذه المكثفات وأنابيبها.

أنواع المكثفات المبردة بالماء: يتم تصنيف المكثفات المبردة بالماء إلى الأنواع الآتية:

• مكثف أنبوبة داخل أنبوبة (مكثف الانابيب المزدوجة) .
• مكثف غلاف وملف.
• مكثف غلاف وأنابيب.

وفي معظم الأنواع السابقة، يسري الماء داخل الأنابيب بينما يتكثف سيط التبريد على السطح الخارجي للأنابيب.

مكثف الأنابيب المزدوجة (أنبوبة داخل أنبوبة)

ويتركب هذا النوع من المكثفات من أنبوبة داخل انبوبة لها نفس المحور وهناك فرق بين القطر الخارجي للماسورة الخارجية والقطر الداخلي للماسورة الخارجية وتصنع من الصلب مع استخدام الأمونيا ومن النحاس مع مركب التبريد . 

مكثف الأنابيب المزدوجة

نظرية العمل : يمر الماء داخل الأنبوبة الصغيرة (الداخلية) بينما يمر مركب التبريد في الأنبوبة الكبيرة (الخارجية) وبذلك يسمح لمركب التبريد بالتبادل الحرارى مع كل من الماء والهواء ويكون اتجاه مرور مركب التبريد في عكس اتجاه مرور الماء . 

المكثف ذو الغلاف والملف

مكثف ذو الغلاف والملف

ويتركب من غلاف ملحوم من الصلب بداخله ملف من المواسير العادية أو المزعنفة وتوجد فتحة دخول ماء التبريد على أحد جوانب المكثف بينما فتحة خروج الماء الساخن توجد على الجانب الآخر . أما بالنسبة لبخار مركب التبريد فالدخول من أعلى حيث يتدفق ماء التكثيف داخل الملف وخروج مركب التبريد عن فتحة أسفل المكثف. 

مجالات الاستخدام : تستخدم هذه المكثفات بكثرة وذلك في السعات الكبيرة كما يستخدم هذا المكثف في الحالات التي يكون منها الماء نقيا حيث أن المكثف غير قابل للفك ولا تستطيع تنظيفه ميكانيكيا ويتم تنظيفه بواسطة تمرير سوائل كيماوية داخل ملفات المياه. 

مكثف الغلاف والأنابيب.

وهو عبارة عن أنابيب مستقيمة مع او بدون حواجز داخل أسطوانة، وتكون هذه الانابيب متوازية ومثبتة عند الأطراف في صفائح. ويمر ماء التكثيف داخل هذه الأنابيب بينما وسيط  التبريد خارجها، ويدخل من الأعلى ويتكاثف في الأسفل. وتستخدم هذه المكثفات في وحدات التبريد الكبيرة، ويمكن استخدامها من وحدات ٢ طن حتى آلاف الأطنان من التبريد. يمكن تنظيف هذه المكثفات ميكانيكيا، وبحرص شديد، حتى لا يتم تجريح الأنابيب وإضعافها.

مميزات المكثفات التي تبرد بالماء :

• لا تحدث ضوضاء عند التشغيل 
• كفاءة تبريدها عالية .
• مناسبة للسعات الكبيرة وخصوصا في حالة توافر مصدر مياه .
• تعمل على فروق قليلة في درجات الحرارة تساعد على خفض درجة حرارة المكثفات .

عيوب المكثفات المائية :

• تعتبر صيانتها مرتفعة نسبيا عن المكثفات الهوائية .
• تكلفتها الأساسية مرتفعة .
• تحتاج إلى مساحات كبيرة .
• تحتاج إلى كميات مياه كبيرة .
• تحتاج إلى صيانة دائمة لمواسير ملفاتها لتنظيفها من الرواسب التي تترسب على سطحها الداخلي .

المكثفات التبخيرية

المكثف التبخيري هو عبارة عن مكثف يقوم بطرد الحرارة عن طريق الهواء بالحمل الجبري وعن طريق سائل له قدرة على التبخر و امتصاص كمية من الحرارة من المكثف مثل الماء. فالمكثف التبخيري عبارة عن مبادل حراري يقوم بعمل المكثف وبرج التبريد معا خلال وحدة واحدة.

المكثف التبخيري

ويستخدم المكثف التبخيري في حالات قلة المياه وتكلفتها العالية . حيث يدخل بخار وسيط التبريد القادم من الضاغط أعلى ملف التكثيف، ويتم تكثيف البخار داخل الأنابيب، ويرش الماء على ملف التكثيف، وتتساقط المياه إلى الأسفل ، ويعاد سحبها بواسطة المضخة. وأثناء هذه العملية يتم سحب الهواء من الأسفل إلى الأعلى، حيث يتبخر جزء من الماء ساحبا حرارته الكامنة من أنابيب
المكثف والهواء مسهما بتكثيف بخار وسيط التبريد. ويتم فصل قطرات الماء عن الهواء عند خروجه من المكثف التبخيري عن طريق موانع خاصة.

ويمكن تسلسل العمليات خلال المكثف التبخيري كالتالي:

• تكثيف وسيط التبريد داخل أنابيب الملف.
• انتقال الحرارة بالتوصيل خلال سمك أنابيب الملف.
• انتقال الحرارة بالتبخير من الماء إلى الهواء.

خصائص المكثفات التبخيرية

• درجة حرارة التكثيف أقل من المكثفات الهوائية.
• يعتمد تصميمها على سرعة الهواء والماء معا.
• تستعمل في الأماكن الحارة والجافة وفي أنظمة التبريد الصناعي .
• المكثفات التبخيرية أقل من المكثفات الهوائية لنفس سعة التبريد.
• لا يتم استخدام زعانف على الملفات نظرا لأن معامل انتقال الحرارة للماء كبير .
• تركب خارج المباني .

حمل المكثف: يعرف حمل المكثف بأنه كمية الحرارة الكلية المطرودة خلال سطح المكثف، وتتكون مما يلي :

• الحرارة الممتصة خلال المبخر .
• الحرارة المكافئة لشغل الضاغط .
• الحرارة الممتصة خلال خط السحب من الهواء المحيط ( بين المبخر والضاغط).

وتتغير الحرارة المطرودة بتغير ظروف تشغيل نظم التبريد المختلفة. ويقدر حمل المكثف حسب المعادلة التالية:

حمل المكثف = سعة الضاغط × معامل الحرارة المطرودة

ويعتمد معامل الحرارة المطرودة على درجة حرارة المبخر والمكثف.

ومن مميزات أبراج التبريد والمكثفات التبخيرية اقتراب درجة التكثيف من درجة الحرارة الرطبة الابتدائية للهواء، وحيث أن درجة الحرارة الرطبة أقل من درجة الحرارة الجافة فإن درجة حرارة التكثيف تكون أقل من نظيرتها للمكثفات الهوائية. ويصنع ملف التكثيف من أنابيب عارية ليسهل تنظيفه والتخلص من القشور التي تترسب على السطح الخارجي لأنابيب الملف. ويتوقف تصميم المكثفات التبخيرية على معدل سريان كل من الهواء والمياه. و يحد من سرعة الهواء القدرة اللازمة للمروحة وسرعة الهواء المسموح بها خلال الموانع والتي تمنع حمل قطرات المياه. ويحد من زيادة معدل سريان المياه القدرة اللازمة لمضخة المياه. ومن عيوب المكثفات التبخيرية ارتفاع تكلفة الصيانة عند مقارنتها بصيانة المكثفات الهوائية.