بشكل عام ، تتكون كل صناعة واسعة النطاق من محطة طاقة مثل المحرك الحراري. المكونات الأساسية لمحطة توليد الطاقة هي المرجل ، التوربينات ، المكثفات ، برج التبريد ، وما إلى ذلك ، حيث يكون لكل مكون وظائفه الفردية. المكثف هو وحدة تكثف البخار إلى الماء عند ضغط أقل من الضغط الجوي (وتتمثل وظيفتها في توفير التبريد المستمر لمحطة الطاقة). يُصنف المكثف إلى نوعين ، على سبيل المثال بناءً على تدفق الاتجاه (التدفق المتوازي ، والتدفق المتقاطع ، والتدفق العكسي) وبناءً على إجراء التبريد (النوع النفاث ومكثف السطح أو النوع غير المختلط). تقدم هذه المقالة نظرة عامة على مكثفات السطح.
ما هو مكثف السطح؟
تعريف: تستخدم المكثفات السطحية بشكل أساسي في محطات الطاقة الكبيرة وأنظمة التبريد. الغرض الرئيسي هو تكثيف البخار المستنفد من أجل الحصول على كفاءة عالية وتحويل البخار إلى ماء خالٍ من الشوائب يمكن استخدامه في مولد البخار أو المراجل البخارية . يطلق عليه أيضًا اتصال غير مباشر أو مكثف من النوع غير المختلط. من مزايا المكثفات السطحية أنها تستخدم في منطقة يكون فيها استخدام المياه أقل شبهاً بالسفينة وتركيب الأرض.
مكونات مكثف السطح
يتم تزويد المكثف بحديد الزهر الأفقي لوعاء أسطواني الشكل ، وأنابيب مياه حيث تتدفق المياه ، ومدخل بخار العادم الذي يسمح بتدفق البخار إلى الأسطوانة ، وحاجز ، ولوحين أنبوبيين عموديين موجودان على جانبي مكثف. تم تصميم التصميم بطريقة تمنع تسرب الماء من الدخول إلى الفضاء المركزي للمكثف.
مكثف السطح
يسمح مدخل التبريد الموجود في الجزء السفلي من الوعاء بتدفق مياه التبريد ، ويمرر أنبوب الماء الماء أفقيًا عبر مساحة التكثيف الرئيسية ، والتي يتم تمثيل اتجاه حركة المياه داخل الأنبوب على شكل أسهم. يتم توفير مخرج الماء في أعلى يمين الوعاء للسماح للمياه غير النقية بالتدفق من المكثف ، ويدفع مدخل البخار المتوفر في الجزء العلوي من الوعاء البخار بالمرور لأسفل فوق الأنابيب. يتدفق ماء التبريد في اتجاه واحد في النصف السفلي من الأنابيب ويتحرك في الاتجاه المعاكس في النصف العلوي من الأنابيب.
عمل مكثف السطح
يمكن لمكثف السطح أن يكثف البخار بطريقتين.
- أولاً عن طريق السماح لمياه التبريد بالتدفق عبر سلسلة الأنابيب والسماح للبخار بالمرور فوق الأنابيب.
- ثانيًا ، عن طريق السماح للبخار بالمرور عبر سلسلة من الأنابيب وتدفق الماء خارج الأنابيب.
يتم تعبئة مياه التبريد من مدخل مياه التبريد داخل الأنابيب ويدخل بخار العادم من مدخل بخار العادم إلى الأسطوانة المحيطة ، وبالتالي يرفض الحرارة ويكثف البخار في الماء الذي يتم تجميعه في قاع المكثف والنجس يتم إرسال الماء من مخرج المياه. هذه هي الطريقة التي يعمل بها المكثف.
كفاءة مكثف السطح
يتم تعريفه على أنه نسبة ارتفاع درجة حرارة مياه التبريد داخل المكثف إلى الفرق بين درجة حرارة الفراغ ودرجة حرارة مدخل مياه التبريد.
المكثف= ارتفاع درجة حرارة مياه التبريد داخل المكثف (∆T) / (درجة حرارة التفريغ ودرجة حرارة مدخل مياه التبريد) ............. (1)
فيما يلي المعلمات التي يجب الحفاظ عليها للحصول على كفاءة أفضل لمكثف السطح ،
درجة حرارة ماء التبريد = 320ج
درجة حرارة مخرج مياه التبريد = 400ج
ضغط مقياس الفراغ = 0.92 كجم / ماثنين
لحساب درجة حرارة الفراغ ، يجب أن نحسب الضغط المطلق.
أين
مطلق ضغط صإلى= الضغط الجوي - ضغط مقياس الفراغ Pص…..(اثنين)
نحن نعرف ذلك الضغط الجوي = 1.0322 كجم و ضغط مقياس الفراغ = 0.92
لذلك ، عند الاستبدال في المعادلة 2 أعلاه نحصل عليها
مطلق ضغط صإلى= 1.0322 - 0.92 = 0.1122 ………. [3)
من جدول درجة الحرارة القياسي ، يمكننا ملاحظة ذلك عند صإلى= 0.1122 درجة حرارة الفراغ المراد الحفاظ عليها داخل المكثف 480ج لتحقيق كفاءة أفضل.
المكثف= [(400- 320) / (480- 320)] * 100 = 50٪ …… .4
ومن ثم فإن مكثف السطح يحقق 50٪ من الكفاءة بناءً على المعلمات المذكورة أعلاه.
أنواع مكثف السطح
مكثف السطح يصنف إلى 4 أنواع هم
نوع التدفق السفلي
في المكثف من نوع التدفق السفلي ، يتدفق البخار المستنفد من أعلى غلاف المكثف إلى قاع المكثف فوق أنابيب المياه (حيث يتم تمرير الماء فوق الأنابيب مرتين). يتدفق الماء البارد إلى أسفل ثم يتدفق لاحقًا في الاتجاه العلوي ، مما يؤدي إلى أقصى قدر من نقل الحرارة.
نوع التدفق
نوع التدفق المركزي
إنها نسخة متقدمة من نوع التدفق السفلي ، حيث تتكون من بخار من الممرات المحيطة بالصدفة. وتتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا في ضخ الهواء بعيدًا عن الجزء المركزي من المكثف. يتحرك الهواء المكثف باتجاه الجزء المركزي من المكثف ويتحرك البخار المستنفد نحو الجزء المركزي لتقليل خاصية التبريد الناقص.
نوع التدفق المركزي
النوع التبخيري
في هذا النوع من المكثفات ، يمر البخار الذي سيتم تكثيفه عبر سلسلة من الأنابيب ويرش بماء التبريد بحيث تكون تحت درجة حرارة مضبوطة. لا يزيد تدفق البخار المستنفد من تبخر مياه التبريد فحسب ، بل يزيد أيضًا من بخار المكثف.
نوع التبخر
الفرق بين Jet و Surface Condenser
الفرق بين المكثف النفاث والسطح هو
مكثف جيت | مكثف السطح |
| يتم خلط كل من البخار ومياه التبريد معًا | لا يتم خلط كل من البخار ومياه التبريد معًا |
| تكلفة التصنيع منخفضة | تكلفة التصنيع عالية |
| تحتل مساحة أقل | تحتل مساحة كبيرة |
| تتطلب مضخة الهواء طاقة كبيرة | تتطلب مضخة الهواء طاقة أقل |
| مطلوب كمية صغيرة من مياه التبريد | مطلوب كمية كبيرة من مياه التبريد |
مزايا
فيما يلي مزايا مكثف السطح
- كفاءتها الفراغية عالية
- تستخدم بشكل رئيسي في منطقة النباتات الكبيرة
- تستخدم مياه منخفضة الجودة
- كما أنها تستخدم المياه غير النقية لغرض التبريد
- نسبة الضغط والبخار متناسبان بشكل مباشر.
سلبيات
فيما يلي عيوب مكثف السطح
- الماء المطلوب بكميات كبيرة
- مجمع في البناء
- صيانة عالية
- تحتل مساحة كبيرة.
التطبيقات
فيما يلي تطبيقات مكثف السطح
- تبريد الفراغ
- تبخر الفراغ
- أنظمة مثل تحلية المياه
أسئلة وأجوبة
1). لماذا يسمى مكثف السطح؟
يطلق عليه مكثف السطح لأن البخار المستنفد ومياه التبريد لا يختلطان.
2). ما هو الفرق بين المكثف النفاث ومكثف السطح؟
في المكثف النفاث ، يختلط البخار المستنفد مع مياه التبريد ، بينما في المكثف السطحي لا يختلط البخار المنضب ومياه التبريد.
3). هل المكثف يرفض الحرارة؟
نعم ، المكثف يرفض الحرارة.
4). هل سيعمل المحرك بمكثف سيئ؟
نعم ، يمكن للمكثف السيئ تشغيل المحرك ، لكن هذا قد يؤدي إلى أضرار جسيمة.
5). ما هي كفاءة مكثف السطح؟
كفاءة مكثفات السطح 50٪.
المكثف هو وحدة تكثف البخار إلى الماء بضغط أقل من الضغط الجوي. يتم تصنيفها إلى نوعين ، بناءً على تدفق اتجاهها وبناءً على إجراء التبريد. مكثف السطح أو النوع غير المختلط هو تصنيف فرعي لمكثف التبريد. يناقش هذا المقال نظرة عامة على مكثف السطح حيث وظيفته الرئيسية عدم خلط البخار المنضب ومياه التبريد مقارنة بمكثف آخر. تستخدم هذه الأنواع من المكثفات بشكل أساسي في منطقة تقل فيها الحاجة إلى كمية المياه ، على سبيل المثال: في السفينة ، بناءً على معايير معينة مثل درجة حرارة مياه التبريد ، ودرجة حرارة مخرج مياه التبريد ، وضغط مقياس الفراغ ، ودرجة الحرارة المطلقة ، وكفاءتها يمكن حسابها.
