کندانسرها همچون اواپراتورها وسایل تبادل حرارت در چیلرها و سیستم های برودتی هستند. با این تفاوت که آن ها حرارت جذب شده در اواپراتور و حرارت حاصل از عمل تراکم کمپرسور را بایستی به سیال عامل تقطیر منتقل و نهایتا به محيط دفع کند. با توجه به شرایط آب و هوایی، در نقاط مختلف عمل کنترل ظرفیت و به تبعیت از آن، فشار کندانسر، بایستی در حد متعارف نگهداری شود. بنابراین در این قسمت فشار تقطیر در شرایط مختلف کار کمپرسور در طی شبانه روز یا روزهای کاری دستگاه ها و یا سیستم های مختلف برودتی کنترل فشار در سه نوع کندانسر متداول (خنک شونده با آب، خنک شونده با هوا و ترکیبی یا تبخیری) به تفکیک مورد بررسی قرار می گیرد. ضرورت این عمل بخاطر کاهش فشار در اواپراتور و لوپرش کردن سیستم برودتی یا چیلر تراکمی خصوصا در اوایل صبح و مواقع خنکی هوا با عملکرد چیلر یا سیستم های برودتی مختل میگردد.
ضرورت کنترل فشار در کندانسرها
فشار نرمال کار کندانسرهای چیلر تابع عواملی چون نوع ماده مبرد و فشار تقطير مبرد، سیال عامل انتقال حرارت، شرایط آب و هوایی، ظرفیت برودتی اواپراتور و تجهیزات مورد استفاده در سیستم های تبرید می باشد. به طوری که هر گاه هر یک از پارامترهای فوق تغییر کند فشار کار کندانسر چیلر نیز تغییر خواهد کرد، بنابراین ضرورت دارد افزایش و یا کاهش فشار کندانسر سیستم برودتی کنترل گردد. معمولا کندانسرها را نیز همانند سایر دستگاه ها برای بدترین شرایط و حداکثر ظرفیت اواپراتورها طراحی می کنند لذا در شرایطی که مقدار حرارت دفع شده بیشتر یا کمتر از مقادیر مورد نظر باشد مشکلاتی برای سیستم ایجاد می کند که هر یک به نوبه خود برای کمپرسور برودتی مضر خواهند بود.
الف: مشکلات ناشی از افزایش فشار کندانسرها
هر چند کنترل کننده فشار بالا به عنوان یک کنترل حفاظتی و یا شیر های اطمینان نصب شده بر روی کندانسر بعنوان کنترل های حد بکار گرفته می شوند، لذا برای جلوگیری از خسارت ناشی از افزایش فشار بایستی فشار تقطیر کندانسور کنترل گردد زیرا:
1- افزایش فشار در کندانسر توان مصرفی کمپرسور چیلرتراکمی را بالا برده و باعث می شود که سیم پیچی های کمپرسور برودتی جریان بیشتری مصرف کنند و آسیب ببینند.
۲- گرم شدن بیش از حد کندانسر موجب افزایش دمای تقطیر شده که در نتیجه باعث افت ظرفیت برودتی و کاهش راندمان حجمی کمپرسور چیلر می شود.
3- افزایش فشار یا درجه حرارت در کندانسرچیلر تراکمی و جذبی باعث می شود که درجه حرارت قطعات مکانیکی کمپرسور بالا رود و فیلم روغن بین قطعات متحرک از روی سطوح روغنکاری جاروب شود و نهایتا افزایش اصطحکاک باعث آسیب دیدگی این قطعات گردد.
همچنین افزایش فشار در کندانسر باعث می شود چنانچه کنترل های فشار بالا عمل نکند، سوپاپ اطمینان روی کندانسر عمل نموده مقدار زیادی از مبرد به اتمسفر تخلیه گردد که علاوه بر مشکلات زیست محیطی از نظر اقتصادی نیز هزینه ای را در بر خواهد داشت.
ب: مشکلات ناشی از کاهش فشار در کندانسر
گاهی لازم است که دستگاه های برودتی در فصل زمستان نیز فعال باشند مانند سردخانه ها و سالن های دستگاه های مخابراتی و یا چیلر های صنعتی، بنابراین کاهش درجه حرارت محیط کندانسر باعث می شود که مقدار گرمای دفع شده از کندانسر افزایش یابد و فشار کاهش یابد و به طور کلی پایین بودن فشار تقطیر ناشی از دو عامل زیر می باشد:
الف- درجه حرارت محیط پایین باشد.
و یا هر دو عامل همراه با هم انجام گیرد مانند عملکرد سیستم برودتی در فصل زمستان که اگر فشار کار کندانسر کنترل نگردد مشکلات زیر را به دنبال خواهد داشت
1- پایین بودن غیر عادی دما و فشار تقطیر در کندانسر باعث ایجاد اختلاف فشار کم در ورودی و خروجی شیر انبساط گشته، در نتیجه مقدار میرد کمتری به اواپراتور تزریق می گردد و ظرفیت سیستم کاهش می یابد.
۲- کاهش فشار در کندانسر باعث می شود دبی جریان مبرد سیستم کاهش یابد و روغن کمپرسور چیلر به حالت فوم در آید و از کارتل كمپرسور خارج گردد و از طرف دیگر بدون روغن مانده عملیات روغن کاری مختل می شود.
3- پایین بودن غیر عادی فشار در کندانسر چیلر باعث می شود که دمای خط مکش نیز کاهش یابد و بخار ورودی به کمپرسور را زیاد کند و به علت عدم تراکم پذیری مایعات به قطعات مکانیکی آسیب می رساند.
روش های مختلف کنترل فشار در کندانسر های آبی
چهار روش متداول و عملی برای کنترل فشار در کندانسرهای آبی وجود دارد که عبارتند از:
۱. خاموش و روشن کردن فن برج خنک کننده با استفاده از فن های با دور متغیر
2. استفاده از شیر موتوری سه راهه
٣. استفاده از شیر رگولاتوری دو راهه یا سه راهه در مسیر آب ورودی یا خروجی از کندانسر
۴. استفاده از گرمکن های الکتریکی کوپل های آب گرم یا بخار در تشک برج خنک کن در فصل زمستان
لازم یادآوری است که در کندانسرهای آبی که از برج خنک کن برای سرد نمودن آب کندانسر استفاده می شود فشار کندانسر به خوبی توسط سیستم کنترل دبی آب برج خنک کن کنترل می گردد. تجهیزات لازم و عملیات رسوب زدایی بایستی در مدار پیش بینی گردد. زیرا هریک از روش های کنترل فشار در کندانسر آبی مستلزم عملکرد صحیح انتقال حرارت در کندانسر می باشد تا مشکلی در زمان پیک بار و فصل گرما بوجود نیاید.
کنترل فشار کندانسر توسط خاموش و روشن کردن فن برج
یکی از ساده ترین و کم هزینه ترین روش های کنترل فشار کندانسر چیلر تراکمی آب خنک یا چیلرجذبی کنترل درجه حرارت آب برج خنک کن می باشد که با خاموش کردن فن برج تا حدود زیادی درجه حرارت آب برج را می توان کنترل نمود در این روش می توان یک یا چند فن برج خنک کن را توسط ترموستات های تابستانی خاموش و روشن نمود به طوری که رنج ترموستات را در حداقل درجه حرارت آب ورودی به کندانسر ۲۴ تا ۳۰ درجه سانتی گراد یا بین ۷۵ تا ۸۵ درجه فارنهایت تنظیم نمود و سنسور ترموستات را در مسیر آب خروجی از برج خنک کن یا ورودی به کندانسر نصب نمود و اگر چنانچه درجه حرارت آب خروجی از برج به میزان تنظیم شده ترموستات برسد فن برج خنک کن را خاموش می کند و با افزایش درجه حرارت مجددأ فن روشن می گردد.
به جای ترموستات تابستانی می توان از کنترل فشار کم نیز استفاده نمود به طوری که به تعداد مورد نیاز کنترل کننده فشار کم را روی خظ مایع مبرد کندانسر نصب و رنج آن ها را بصورت پله ای و با اختلاف نسبت به یکدیگر تنظیم می کند.
کنترل فشار کندانسر آبی توسط شیرهای سه راهه موتوری
استفاده از شیر موتوری سه راهه یکی از مؤثرترین و بهترین روش برای رسیدن به فشار و درجه حرارت ثابت آب ورودی به کندانسور انواع چیلرها می باشد البته در سیستم های تبرید جذبی که نیاز به درجه حرارت ثابتب در کندانسر می باشد این روش توصیه می گردد در این روش موکدا یک ترموستات تدریجی یک فصل در مدار موتور قرار می گیرد و لب آن بر روی لوله ی برگشتی آب از برج خنک کن نصب می شود وقتی که درجه حرارت آب خروجی از حداقل دمای تقطیر پایین تر برود شیر مسیر بای پاس را باز می کند و مقدار آب بیشتری از مسیر میانبر عبور میکند با کم نمودن دبی آب از برج خنک کن می توان فن برج را در این مرحله خاموش نمود و درجه حرارت آب کندانسر افزایش می یابد به این ترتیب درجه حرارت آب خروجی بیشتر از حداقل دما نگه می دارد
یکی دیگر از راه های کنترل فشار کندانسر که از شیر موتوری سه راهه یا شیر رگولاتوری سه راهه استفاده می شود کاهش آب دبی ورودی به کندانسر است یعنی به جای نصب شیر در مدار آب رفت و برگشت به برج در قسمت ورودی یا خروجی کندانسر نصب می شود در حالت قبلی دبی آب ثابت بوده و در برج متغیر ولی در این روش برعکس می باشد. یعنی دبی آب برج ثابت ولی دبی آب کندانسر متغیر می باشد.
در صورتی که درجه حرارت آب خروجی از کندانسر گرم باشد مسیر میانبر بسته و دبی آب جریانی تماما از داخل کندانسر عبور می کند تا این که درجه حرارت آب خروجی کاهش یابد که آب بیشتری از مسیر عبور می کند تا به حد ثابت برسد در این روش دبی پمپ ثابت است.
روش دیگر کنترل درجه حرارت که خیلی هم مطلوب نمی باشد ولی عملی است استفاده از شیر بای پاس قطع و وصل در مدار آب برج به کندانسر است که از ترموستات قطع و وصل برای فرمان دادن به شیر استفاده می گردد. زمانی که درجه حرارت آب رفت به کندانسر (C.W.S) بالاتر از دمای تنظیم شده بروی ترموستات باشد شیر مسیر آب ورودی به برج را باز می کند و شیر بسته می شود در این زمان فن برج خنک نیز روشن می شود و در زمانی که دمای آب پایین تر است مقدار تنظیم شده ی ترموستات برسد در این لحظه فن نیز خاموش می شود.
کنترل فشار کندانسر با شیر خودکار رگلاتوری یا ترموستاتیکی دو راهه
این روش کنترل فشار کندانسر در سیستم هایی برودتی که دارای ظرفیت کم هستند و آب به اندازه ی کافی در دسترس باشد مناسب است. یک طرف این شیر به ورودی آب به کندانسر و طرف دیگر آن به آب شهر متصل گردد و فانوسه ی آن توسط یک لوله ی رابط روی لوله ورود گاز داغ به کندانسر نصب می شود هنگامی که کندانسر در حال کار است شیر تنظیم دبی آب عبوری از کندانسر را با تغییرات فشار تقطیر کنترل می کند و با افزایش فشار تقطير فانوسه شیر باز می شود و با فشردن فنر آن محور شیر را بیشتر باز می کند و دبی آب ورودی از کندانسر را افزایش می دهد و با کاهش فشار تقطیر محور شیر توسط نیروی فنر در جهت بسته شدن مسیر آب کندانسر حرکت می کند و دبی آب ورودی به کندانسر کاهش می یابد، زمانی که کمپرسور خاموش است جریان حداقل آب در کندانسر چیلر جذبی ادامه پیدا می کند و با کاهش فشار کندانسور که از پیش تعییت شده شیر کاملا بسته می شود و جریان آب قطع می شود و با توجه به اینکه دمای تقطیر مایع اشباع در کندانسر هرگز نمی تواند از دمای محیط کمتر باشد بایستی نقطه قطع شدن شیر در حدی باشد که مینیموم دمای تقطیر در زمستان بتواند اختلاف فشار کافی برای عملکرد صحیح شیر را فراهم کند.
کنترل فشار کندانسر های آبی با استفاده از گرمکن های حرارتی
یکی از مشکلاتی که همواره سیستم کندانسرهای آبی را در زمستان تهدید می کند انجماد آب برج خنک کن می باشد. در شرایطی که درجه حرارت هوا به دمای کمتر از نقطه انجماد آب برسد بایستی های لازم جهت کنترل دما و فشار کندانسر را پیش بینی نمود راه حل های متفاوتی با توجه به امکانات موجود و در دسترس می توان ارائه نمود:
- قرار دادن گرمکن های برقی و یا کویل های بخار در داخل تشتک برج خنک کن
- استفاده از شیر های سه راهه با قطع کن سریع مدار آب ورودی به برج
- کنترل مقدار هوای ورودی به برج توسط دمپرهای اتوماتیک
5.، جایگزین نمودن گلیکول یا سایر محلول های ضد یخ به جای آب در مدار آب و کندانسر
مشکل انجماد آب برای کندانسر های تبخیری نیز وجود دارد که راه حل های مناسب همان مواردی است که برای کنترل دمای آب برج و جلوگیری از انجماد آن می باشد
روش های کنترل فشار در کندانسر های هوایی
در کندانسور های هوایی سیال عامل انتقال حرارت از کندانسر به محیط هوا می باشد و کنترل فشار هوا اغلب کنترل های برای کاهش هوای عبوری از روی کویل کندانسر می باشد
- استفاده از فن کندانسر با سرعت متغیر
- استفاده از دمیر در مسیر هوایی ورودی به کندانسر
٣. قرار دادن هیتر الکتریکی در درون رسیور
۴. بای پاس نمودن مقداری از گاز خروجی از کمپرسور به رسیور
۵. خاموش کردن فن یا تعدادی از فن های کندانسر
کنترل فشار کندانسر هوایی با الکتروفن سرعت متغیر
در کندانسرهای هوایی با کاهش مقدار هوای عبوری از روی کویل های کندانسر انتقال حرارت کنونی نیز کاهش می یابد و مقدار حرارت دفع شده کم می شود این عمل به وسیله تغییر دور موتور و خاموش کردن موتور انجام می گیرد.
کنترل فشار کندانسر هوایی با دمپر اتوماتیک
در کندانسر های که امکان نصب دمپر در مسیر هوایی ورودی به آن وجود ندارد یکی از ساده ترین روش ها برای کنترل فشار نصب دمپر می باشد که برای فرمان دادن به آن از یک کنترل فشار تدریجی که به موتور دمیر فرمان می دهد استفاده گردیده است و اگر چنانچه ضرورت داشته باشد پس از بسته شدن کامل دمپر می توان موتور فن را نیز در یک مرحله دیگر خاموش کرد این روش کنترل برای سیستم هایی که اجبارا در فصل زمستان نیز فعال هستند پیشنهاد می گردد.
کنترل فشار کندانسر های هوایی با گرمکن رسیور
روش های دیگری برای کنترل فشار کندانسر های هوایی بخصوص در سردخانه های کوچک که فن دانسر همزمان با کمپرسور خاموش و روشن می گردد قرار دادن گرمکن برقی در درون رسیور جهت افزایش درجه حرارت مایع مبرد و فشار تقطیر می باشد این گرمکن از یک ترموستات زمستانی با یک کنترل فشار زیاد فرمان می گیرد و زمانی که فشار یا دمای مایع درون رسیور به مقدار تنظیم شده بر روی کلید کنترل فشار یا ترموستات رسید هیتر را وصل می کند و به مایع مبرد حرارت می دهد و با افزایش دما با فشار مدار أن قطع می گردد.
کنترل فشار کندانسر هوایی با بای پاس گاز داغ
کنترل فشار در کندانسر های هوایی با ظرفیت بالا به دلیل تغییرات زیاد بار حرارتی بایستی با دقت بیشتری انجام گیرد با ضمن کنترل انجام کار کندانسر مقرون به صرفه نیز باشد با میان بر کردن مقداری از گاز خروجی از کمپرسور به درون رسیور ضمن کنترل فشار کندانسر کارش هم کم می شود، یعنی می توان فن های کندانسر را نیز خاموش کرد. وقتی فشار رسیور کاهش می یابد فنر پشت شیر به سوپاپ شیر فشار می آورد و مسیر گاز داغ به بالا رفتن فشار رسیور شیر رگولاتوری مسیر گاز را می بندد به این ترتیب فشار تقطیر در داخل رسیور کنترل می گردد.
کنترل فشار کندانسرهای هوایی با خاموش کردن مرحله ای فن های کندانسر
ادر کندانسر های هوایی که تعداد الکتروفن کندانسر بیشتر از یک فن می باشد می توان با خاموش و روشن کردن منظم فن ها و تقسیم بندی سطح کندانسر به ترتیب فن ها را خاموش نمود. این روش در سیستم های تهویه مطبوعی امکان پذیر است و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است، برای کنترل فشار کندانسر به تعداد فن ها، کلیدهای کنترل فشار مجاز تقطیر شروع به حداکثر فشار مجاز تقطیر ختم شود لازم به توضیح است که فشار کار کندانسر هوایی نسبت به دو نوع کندانسر دیگر آبی و تبخیری بالاتر است.
کنترل فشار کندانسر های تبخیری
کندانسر تبخیری ترکیبی از کندانسرهایی هوایی و آبی و حرارتی دفع شده بیشتر به صورت نهان می باشد که بر اثر تبخیر آب روی کویل ها بوجود می آید. کنترل رطوبت نیز برای کنترل فشار کندانسرهای تبخیری توصیه می شود.
روش های مختلف کنترل فشار در کندانسر تبخیری:
- خاموش کردن فن کندانسر یا استفاده از فن با دور متغیر
۲. قرار دادن دمپر اتوماتیک در مسیر هوای ورودی به کندانسر
- بای پاس گاز داغ خروجی از کمپرسور به ورودی رسیور
- تنظیم درجه حرارت مرطوب با استفاده از هوای خروجی
- خاموش و روشن کردن پمپ جریان دهنده آب
- کنترل فشار کندانسر تبخیری با استفاده از خاموش و روشن کردن فن با استفاده از فن با دور متغیر
این روش همانند روش کنترل فشار در کندانسر های هوایی است با این تفاوت که وقتی سرعت فن کم شود و یا خاموش گردد سرعت تبخیر آب نیز کاهش می یابد، یعنی ظرفیت کندانسر به تناسب کاهش می یابد بنابراین در انتخاب دور فن بایستی توجه کافی داشته باشیم. خاموش کردن فن اغلب در فصل سرما که درجه حرارت هوا به میزان قابل ملاحظه ای پایین می باشد مورد استفاده قرار می گیرد.
کنترل فشار کندانسرهای تبخیری توسط دمپر اتوماتیک در مسیر هوای ورودی به کندانسر
همانطور که قبلا اشاره شد ظرفیت حرارتی کندانسرهای تبخیری به سرعت تبخیر بستگی دارد به عبارت دیگر مقدار آبی که در کندانسر تبخیر می شود به دو عامل سرعت هوا و رطوبت نسبی هوا بستگی دارد هرگاه مسیر هوای ورودی به فن گریز از مرکز کم شود در واقع مقدار هوای عبوری از روی لوله های کندانسر تبخیری سرعت تبخیر کم می شود برای کنترل دقیقتر می توان از دمپر های تدریجی در مسیر هوای ورودی به کندانسر استفاده نشود.
برای جلوگیری از انجماد آب در زمستان از یک مخزن که در داخل موتورخانه نصب می گردد استفاده شده است. در شرایطی که دمپر هوا کاملا بسته شود فن کندانسر را نیز می توان خاموش نمود.
کنترل فشار کندانسر تبخیری به روش بای پاس گاز داغ
این روش کنترل هم مانند روش کنترل فشار در کندانسرهای است. کنترل فشار در کندانسر های تبخیری با روش بای پاس مقداری از هوای خروجی به هوای ورودی این روش کنترل ظرفیت کندانسر تبخیری که به تنظیم درجه حرارت مرطوب هوای ورودی به کندانسر معروف است در مسیر هوای خروجی و ورودی نصب می گردد. هوای خروجی از کندانسر گرم و دارای رطوبت نسبی بالایی می باشد اگر این هوا با هوای ورودی مخلوط گردد ضمن گرم کردن آب داخل کندانسر جریانی، به دلیل رطوبت نسبی بالا تبخیر آب نیز کاهش می یابد و در نتیجه ظرفیت کاهش می یابد یعنی با کاهش درجه حرارت تقطیر کندانسر به کمتر از مقدار مینیموم از پیش تعیین شده دمپرهای ورودی و خروجی در جهت بسته شدن و دمپر بای پاس در وضعیت باز قرار می گیرند.
کنترل فشار کندانسر تبخیری با استفاده از خاموش و روشن کرده پمپ آب
یکی دیگر از روش های کنترل ظرفیت در کندانسر های تبخیری خاموش کردن پمپ سیرکولاسیون آب است در این صورت انتقال حرارت فقط با جریان هوا بوده و بصورت محسوس انجام می شود ولی زمانی که پمپ خاموش شود به دلیل درجه حرارت بالای گاز درون لوله لایه رسوب نازکی روی جدار خارجی لوله های کندانسر تشکیل می شود بطوری که هر چه دفعات خاموش و روشن شدن پمپ زیاد گردد شدت رسوبات افزایش می یابد، این عمل علاوه بر افزایش هزینه های نگهداری راندمان آن را کاهش می دهد به همین دلیل این روش کنترل تبخیری توصیه نمی شود و فقط زمانی که درجه حرارت هوای محیط اطراف کندانسر به نقطه انجماد نزدیک باشد می توان برای حفاظت مدار پمپ را خاموش نمود و از روش های دیگر کنترل فشار استفاده کرد.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد
سلام ممنون از توضیحات کامل و بسیار خوبتون