ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  ~

            კონდენსატორი (თბოტექნიკა)

მაცივრის კონდენსატორის კოჭა

კონდენსატორი (გათბობის ინჟინერიაში) (ლათ. condenso - კონდენსირება, კონდენსაცია) არის სითბოს გადამცვლელი, სითბოს გადამცვლელი, რომელშიც მიმდინარეობს კონდენსაციის პროცესი, გამაგრილებლის ფაზური გადასვლის პროცესი ორთქლიდან თხევად მდგომარეობაში მოცილების გამო. სითბოს უფრო ცივი გამაგრილებლის საშუალებით.

მოქედების პრინციპი

კონდენსატორი ჩვეულებრივ იღებს ზედმეტად გახურებულ გამაგრილებლის ორთქლს, რომელიც გაცივდება გაჯერების ტემპერატურამდე და კონდენსაციის დროს გადადის თხევად ფაზაში. ორთქლის კონდენსაციისთვის აუცილებელია სითბოს ამოღება მისი მასის თითოეული ერთეულიდან, რომელიც ტოლია კონდენსაციის სპეციფიკურ სითბოს. გამაგრილებელი გარემოდან (გამაგრილებელი) მიხედვით, კონდენსატორები შეიძლება დაიყოს შემდეგ ტიპებად: წყლის გაგრილება, წყალ-ჰაერი (აორთქლებადი) გაგრილება, ჰაერით გაცივებული, გაცივებული აორთქლების კონდენსატორში დუღილის გამაგრილებით, გაცივებული პროცესის პროდუქტით. კონდენსატორის ტიპის არჩევანი დამოკიდებულია გამოყენების პირობებზე.

გამოყენება

კონდენსატორები გამოიყენება თბოელექტროსადგურებში და ატომურ ელექტროსადგურებში ტურბინებიდან გამონაბოლქვი ორთქლის კონდენსაციისთვის. ამ შემთხვევაში, ყოველ ტონა კონდენსატორულ ორთქლზე არის დაახლოებით 50 ტონა გამაგრილებელი წყალი. აქედან გამომდინარე, თბოელექტროსადგურების და განსაკუთრებით ატომური ელექტროსადგურების წყლის საჭიროება ძალიან მაღალია - 600 ათას მ³/საათამდე. დაბალწყლიან რაიონებში ტურბინის კონდენსატორები შეიძლება გაცივდეს ჰაერით (მაგალითად არის ჰაერის კონდენსაციის ბლოკები ჰრაზდანის სახელმწიფო უბნის ელექტროსადგურზე, სომხეთი), მაგრამ ეს აუარესებს ტურბინების ეფექტურობას კონდენსაციის ტემპერატურის ზრდის გამო. უკუწნევის ტურბინებში არ არის კონდენსატორი - ამ შემთხვევაში, ყველა ნარჩენი ორთქლი გამოიყენება წარმოების საჭიროებისთვის.

სამაცივრო ბლოკებში, კონდენსატორები გამოიყენება მაცივრის ორთქლის კონდენსაციისთვის, როგორიცაა ფრეონი. ქიმიურ ტექნოლოგიაში კონდენსატორები გამოიყენება დისტილაციის ან რექტიფიკაციის შემდეგ სუფთა ნივთიერებების (დისტილატების) მისაღებად. კონდენსაციის პრინციპი ასევე წარმატებით გამოიყენება სხვადასხვა ნივთიერების ორთქლის ნარევების განცალკევებისთვის, რადგან მათი კონდენსაცია ხდება სხვადასხვა ტემპერატურაზე.

სახეობები

სითბოს გაცვლის პრინციპიდან გამომდინარე, კონდენსატორები იყოფა შერევით (შერევით) და ზედაპირულ კონდენსატორებად. კონდენსატორების შერევისას წყლის ორთქლი პირდაპირ კონტაქტშია გამაგრილებელ წყალთან, ხოლო ზედაპირულ კონდენსატორებში სამუშაო სითხის ორთქლი გამოყოფილია კედლით გამაგრილებელი სითხისგან. ზედაპირის კონდენსატორები იყოფა შემდეგი მახასიათებლების მიხედვით:

გამაგრილებლის ნაკადების მიმართულებით: პირდაპირი დინება, საწინააღმდეგო ნაკადი და განივი გამაგრილებლის ნაკადით;

გამაგრილებლის მოძრაობის მიმართულებით ცვლილებების რაოდენობის მიხედვით - ერთჯერადი, ორმაგი უღელტეხილზე და ა.შ.;

სერიით დაკავშირებული კორპუსების რაოდენობის მიხედვით - ერთსაფეხურიანი, ორსაფეხურიანი და ა.შ.

დიზაინის მიხედვით: გარსი და მილი, ფირფიტა და ა.შ.

შერევის კონდენსატორები

შერევის კონდენსატორში სითბოს და მასის გადაცემის პროცესი ხდება მედიის პირდაპირი შერევით. გამაგრილებელი წყალი იფრქვევა შერევის კონდენსატორის სივრცეში. ორთქლი კონდენსირდება წყლის წვეთების ზედაპირზე და მასთან ერთად მიედინება უჯრებში, საიდანაც გამოიყოფა კონდენსატის ტუმბოებით. ორთქლისა და წყლის ნაკადების შედარებითი განლაგება შეიძლება იყოს პარალელური, კონტრასტული ან ჯვარედინი ნაკადი. საპირისპირო ნაკადით, სითბოს გაცვლა უფრო ეფექტურია. ყველაზე გავრცელებული არის ორთქლის წყლის ჭავლური მოწყობილობები რეაქტიული ინჟექტორების გამოყენებით. ვინაიდან გამაგრილებელი წყალი ჰაერით და მასში გახსნილი სხვა მინარევებით შედის კონდენსატში, ასეთი ნარევი არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას თანამედროვე ორთქლის ქვაბებისთვის, რომლებიც დიდ მოთხოვნებს უყენებენ საკვები წყლის მომზადებას. ამიტომ შერევის კონდენსატორები გამოიყენება ან მცირე ორთქლის ძრავებში ან გაგრილების სისტემებში ე.წ. „მშრალი გაგრილების კოშკები“, სადაც გამაგრილებლის როლს ასრულებენ დახურული რადიატორები. აქედან გამომდინარე, რადიატორებში გამავალი გამაგრილებელი წყალი ოდნავ დაბინძურებულია და შეიძლება დაემატოს კონდენსატის ნაკადს.

ზედაპირის კონდენსატორები

ზედაპირულ კონდენსატორებში არ არის კონდენსატის პირდაპირი კონტაქტი გამაგრილებელ წყალთან, ამიტომ ისინი გამოიყენება ნებისმიერი პირდაპირი და საპირისპირო გაგრილების სისტემებისთვის, მათ შორის ზღვის წყლის გაგრილებისთვის.

ზედაპირის კონდენსატორის კორპუსში 1 დამონტაჟებულია მილის ფირფიტები 2, რომელთა ხვრელებს თხელკედლიანი მილები 3 ხვდება. მილები დამზადებულია სპილენძის ან უჟანგავი ფოლადისგან, მათ ჩვეულებრივ აქვთ დიამეტრი 24-28 მმ და სისქე 1-2 მმ. მოძრავი წერტილები კონდენსატში მინარევების შეღწევის მთავარი გზაა. მილის ფურცლებსა და კონდენსატორის გვერდითა კედლებს შორის სივრცე 4 არის წყლის პალატა 5 და შეიძლება დაიყოს დანაყოფებით რამდენიმე განყოფილებად. გამაგრილებელი მოცირკულირე წყალი ზეწოლის ქვეშ მიეწოდება მილის 6-ით წყლის კამერის ქვედა განყოფილებას, გადის მილებით მბრუნავ კამერაში, გადის მილების სხვა შეკვრაში და იხსნება მილის 7-ით. ამ შემთხვევაში წყალი თბება დაახლოებით 10 °C. ასეთ კონდენსატორს ეწოდება ორგადასასვლელი კონდენსატორი. ასევე შეიძლება იყოს ცალმხრივი, სამმხრივი და თუნდაც ოთხმხრივი კონდენსატორები. როგორც წესი, ერთჯერადი გამტარი კონდენსატორები გამოიყენება გემების დანადგარებში, სადაც გამაგრილებელი წყლის ნაკადის გაზრდას არ აქვს პრაქტიკული მნიშვნელობა, ისევე როგორც ატომური ელექტროსადგურის ტურბინის ერთეულების კონდენსატორებში, სადაც ეს ნაკარნახევია ტექნიკური და ეკონომიკური მოსაზრებებით. .

ორთქლი შედის კონდენსატორში ტურბინის დაბალი წნევის ცილინდრის 8 კისრის მეშვეობით, ურტყამს მილების ცივ ზედაპირს 3, კონდენსირდება, მიედინება ქვემოთ და გროვდება კონდენსატის კოლექტორში 9, საიდანაც იგი ამოტუმბულია კონდენსატის ტუმბოებით. ორთქლის უმეტესი ნაწილი (99%-ზე მეტი) კონდენსირდება ე.წ. მასის კონდენსაციის ზონა, სადაც შედარებით მცირე ჰაერი აღწევს. გაჯერებული ორთქლის ტემპერატურა ჩვეულებრივ არ აღემატება 50-60 °C. გაგრილების ზონაში ორთქლის ნაწილობრივი წნევა უფრო დაბალია, ხოლო ორთქლის ჰაერის ნარევის ტემპერატურა დაბალია. ამ ზონაში კონდენსატი შეიძლება იყოს ზედმეტად გაცივებული, რაც უარყოფითად აისახება მთლიანობაში ინსტალაციის ეფექტურობაზე. გაგრილების ზონა გამოყოფილია დანაყოფით.

კონდენსაციის დროს კონდენსატორის ორთქლის ნაწილში წარმოიქმნება ვაკუუმი, ანუ წნევა ხდება ატმოსფერულის ქვემოთ. ამავდროულად, წყალში გახსნილი გარე ჰაერი და ჰაერი (ორთქლის მასის ნაკადის დაახლოებით 0,05-0,1%) შეაღწევს კორპუსში არსებული გაჟონვისა და მილების დახვევის ადგილების მეშვეობით. ჟანგბადის შეყვანა კონდენსატში იწვევს აღჭურვილობის კოროზიის შესაძლებლობას. გარდა ამისა, ჰაერის შერევა მნიშვნელოვნად აუარესებს კონდენსატორის თერმულ მახასიათებლებს, რადგან ორთქლის კონდენსაციის დროს სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი არის რამდენიმე ათასი კვტ/(მ²°C), ხოლო ჰაერის მაღალი შემცველობის მქონე ორთქლ-ჰაერის ნარევისთვის - მხოლოდ რამდენიმე ათეული კვტ/(მ²°C). ჰაერი იწოვება ორთქლის ჭავლით ან წყლის ჭავლით ეჟექტორით 10 მილის მეშვეობით. ვინაიდან კონდენსატორში ჰაერი შერეულია ორთქლში, ორთქლის ჰაერის ნარევი უნდა გამოიწოვოს. ნედლი გამაგრილებელი წყლის შეყვანა კონდენსატში იწვევს ორთქლის წყლის მარშრუტის მარილით დაბინძურებას, ამიტომ კონდენსატის ქიმიური შემადგენლობა უნდა იყოს კონტროლირებადი. ელექტროსადგურებში კონდენსატის გამწმენდი სისტემები დამონტაჟებულია კონდენსატის ტუმბოების შემდეგ.

კონდენსატორის თერმული თვისებების გამოსათვლელად გამოიყენება კონდენსატორების ქარხნული მახასიათებლები. ზედაპირის კონდენსატორში სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი დამოკიდებულია ორთქლის დატვირთვაზე, მილების დიამეტრსა და სისუფთავეზე, მილებში წყლის სიჩქარეზე, დარტყმების რაოდენობაზე და სხვა ფაქტორებზე. სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი მკვეთრად ეცემა, რადგან ორთქლის დატვირთვა მცირდება ორთქლის განაწილების პროცესის არათანაბარი გამო. სითბოს გადაცემის კოეფიციენტის დასადგენად, ხშირად გამოიყენება ლევ დავიდოვიჩ ბერმანის (1903-1998) მიერ მიღებული ემპირიული დამოკიდებულებები, რომელიც მრავალი წლის განმავლობაში მუშაობდა VTI-ში.

CHP-ის ტურბინების კონდენსატორებში დამონტაჟებულია ცალკე ჩაშენებული შეკვრა, რომელიც გამოიყენება ზაფხულში გასაგრილებლად, ხოლო ზამთარში ქსელის წყლის წინასწარ გასათბობად. ამ შემთხვევაში, გაგრილების სისტემა შეიძლება მთლიანად გამორთოთ, რადგან ზამთარში თბოელექტროსადგურში მცირე რაოდენობით ორთქლი შედის კონდენსატორში - ის ძირითადად გამოიყენება უბნის გათბობისთვის.

ექსპლუატაციის დროს კონდენსატორის მილების ზედაპირი, რომელშიც წყალი მიედინება წყალსაცავებიდან (მდინარეები, აუზები, ტბები და ა.შ.), ბინძურდება ბიოლოგიური და მინერალური საბადოებით, რაც აზიანებს ტურბინის მუშაობის ეფექტურობას. ბიოლოგიური ორგანიზმების მიერ წყლის ბილიკის დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად, გამაგრილებელი წყალი ჩვეულებრივ ქლორირებულია. დახურულ გაგრილების სისტემებში მიზანშეწონილია "გაწმენდა", ანუ სუფთა წყლის დამატება. გამაგრილებელი წყლის ფილტრაცია ზოგადად არაეკონომიურია წყლის უზარმაზარი მოხმარების გამო. კონდენსატორების თანამედროვე დიზაინის უმეტესობა საშუალებას იძლევა მილების ნაწილის მექანიკური გაწმენდა სამუშაოს შეწყვეტის და ზოგიერთი შეკვრის გათიშვის გარეშე. ასევე ფართოდ გამოიყენება სისტემები ფოროვანი რეზინისგან დამზადებული ელასტიური ბურთულებით კონდენსატორების გასაწმენდად, რომლებიც წყლის წნევით მოძრაობენ მილებში.

იხ. ვიდეო - Shell and Tube Heat Exchanger basics explained