بررسی کندانس (چگالش) در خطوط انتقال دیگ بخار

جولای 8, 2013

معنی کندانس چیست؟

به طور کلی به مفهوم مایع شدن است که در آن تبدیل فاز گازی به فاز مایع رخ می‌دهد. بخار بعد از اینکه انرژی خود را از دست می‍‌‌‌‌‌‌‎دهد، از فازی گازی (بخار) به فاز مایع (آب) تبدیل می‌شود.

به آب به دست آمده از میعان، آب کندانس یا چگالیده می‌گویند و توسط تله بخار از تجهیزات تولیدکننده‌ای مانند دیگ بخار تخلیه می‌شود. در ادامه به بررسی کندانس در خطوط انتقال دیگ بخار اشاره می‌کنیم.

كندانس لايه ای بخار

با انتقال حرارت و از دست دادن انرژی بخار، كندانس در خطوط بخار شروع به تشكيل شدن نموده و بصورت قطرات آب در سطوح انتقال حرارت در می آيد.
بعد از مدتی، قطرات به هم پيوسته و لايه يكنواختی از آب كندانس تشكيل می‌شود. اين لايه ممكن است مقاومتی بيشتر از 150 برابر نسبت به سطوح آهنی و 600 برابر سطوح مسی داشته باشد.

كندانس قطره ای بخار

اگر قطرات آب به سرعت به هم پيوسته نشده و لايه كندانس تشكيل نگردد، كندانس قطره ای شكل خواهد گرفت. انتقال حرارت در اين حالت بيشتر از كندانس لايه‌ای است و ضريب انتقال حرارت ممكن است تا ده برابر افزايش پيدا نمايد.

مقاومت كندانس قطره ای در برابر ديگر عوامل مقاوم در برابر انتقال حرارت ناچيز می‌باشد، ولی در عمل ايجاد شرايط مناسب جهت تشكيل اين نوع كندانس مشكل است.

در صورت پوشاندن سطوح با موادی مانند سيليكول، PTFE، موم های خاص و اسيدهای چرب، مي توان كندانس قطره ای را تا فاصله زمانی محدودی حاصل نمود، ولی با گذشت زمان بازده اين مواد تحت تاثير عوامل فرايند مثل رسوب و اكسيد شدن و… كاهش يافته و كندانس لايه‌ای مجددا تشكيل می‌شود.

از آنجا كه هوا عايق مناسبی می‌باشد، مقاومت بسيار بيشتری در برابر انتقال حرارت ايجاد می‌كند. مقاومت حرارتی هوا ممكن است بين 1500 تا3000 بار بيشتر از فولاد و 8000 تا 16000 بار بيشتر از مقاومت حرارتی مس باشد.

اين بدان معنی است كه يك لايه هوا با ضخامت 0.025 mm دارای مقاومت حرارتی لايه مسی با ضخامت 400 mm است. شكل 4، 5، 2 نشان دهنده تاثير لايه های مختلف موجود در سطوح بر ميزان انتقال حرارت است.

اين موانع انتقال حرارت نه تنها ضخامت كلی لايه هدايتی را افزايش می‌دهند، بلكه ضريب هدايت كلی را نيز خواهند كاست. افزايش مقاومت به معنی افزايش اختلاف دما بوده و يعنی از بخار با دمای بيشتری بايد استفاده نمود.

وجود لايه های هوا و آب در اكثر مبدل های حرارتی به چشم می‌خورد و يكی از روش های افزايش انتقال حرارت، كاهش ضخامت لايه های مذكور است.

ضخامت لايه های مذكور با نصب سپريتور بخار شيرهای هواگير، تله‌های بخار، صافی، كنترل سختی و سطح آب بويلر و ديگ بخار، تميز كردن سطوح، كاهش فشار و دمای كاری تجهيزات (كه به كاهش تشكيل رسوب منجر می شود) و …، قابل كاهش می‌باشند و مطمئنا با افزايش انتقال حرارت، راندمان سيستم را افزايش خواهند داد.

کاربرد مخزن کندانس در دیگ بخار

از آنجا که آب استفاده شده در سیستم های بخار همواره آبی است که دیگر نیازی به تصفیه، پیش گرم نمودن و رسوب گیری نداشته لذا همواره طراحان، خطوط بخار را به گونه ای طراحی می کنند که در انتهای خطوط انتقال بخار و پس از اخذ انرژی کامل بخار در دستگاه ها، بخار را بصورت کندانس با تله بخار جمع آوری نموده و سپس به سیکل تولید بخار باز می گرداند.

بدلیل اینکه آب کندانس برگشتی دچار فشار می باشد لذا لازم است پیش از هر چیز آب تحت فشار وارد مخزنی به نام مخزن کندانس گردد.

در این مخزن آب وارد شده از یک سیستم فشار شکن داخلی مخزن عبور کرده و فشار آن به حداقل میزان ممکن تقلیل خواهد یافت.

لازم به ذکر است هر چه فشار آب ورودی به مخزن کندانس بیشتر باشد درصد تبدیل شدن آن به بخار افزایش خواهد یافت.

در مخزن کندانس بخشی از آب تحت فشار در مجاورت اتمسفر تبدیل به بخار شده و قسمت عمده آن جهت ورود به سیکل تولید بخار مورد استفاده قرار می گیرد.

پیشنهاد می گردد ونت مخزن کندانس به فضای بیرون موتورخانه منتقل گردد.

چاله کندانس

اصولا مخازن کندانس در چاله ای که به چاله کندانس معروف است و در سطحی پایین تر از تمامی تجهیزات موتورخانه نصب می گردد تا به روش ثقلی بتوان کندانس جمع آوری شده از تله های بخار را جمع آوری نمود.

طراحان عمدتاً، آب جبرانی خط را به مخزن کندانس اضافه می کنند تا از مخزن کندانس آب مورد نیاز بویلر بوسیله پمپ به دی اریتور و یا بویلر منتقل گردد.

فضای لازم برای چاله کندانس و پمپ کندانس باید بگونه ای باشد که اپراتور به راحتی بتواند به کارهای روزانه در آن بپردازد.

از آنجا که آب مخزن کندانس دارای دمای بالا می باشد لذا احتمال تشکیل کاویتاسیون در آن بسیار بالا بوده لذا پیشنهاد می گردد ارتفاع مکش مناسب در پمپ متناسب با مشخصات پمپ انتخاب گردد.

جهت تعیین ظرفیت مخزن کندانس لازم است اطلاعاتی مانند میزان کندانس برگشتی از خط و فشار آب کندانس ورودی (در صورت وجود) توسط مشتری به شرکت اعلام گردد.