اواپراتور و کندانسور چیست؟ تفاوت‌ها و شباهت‌ها

اواپراتور و کندانسور دو تا از قسمت‌های مهم هر دستگاه تهویه مطبوعی می‌باشد که با توجه به شباهتی که در عملکرد این دو وجود دارد، بسیاری آن‌ها را با یکدیگر اشتباه می‌گیرند. هر دو دستگاه مبدل حرارتی هستند اما کارهای متضادی را انجام می‌دهند. در این مقاله با تهویه آسمان همراه باشید تا به بررسی این دو پرداخته و شباهت‌ها و تفاوت‌های آن را بیان کنیم.

اواپراتور چیست؟

اواپراتور (evaporator) از قطعات اصلی در سیستم‌های خنک‌کننده است. هدف این وسیله سردسازی و سرمایش بوده و این کار را توسط جذب گرما از ناحیه‌ای که نیاز به خنک‌شدن دارد، انجام می‌دهد. در عمل این دستگاه‌ها نوعی مبدل حرارتی هستند که از لوله‌های مارپیچ استفاده می‌کنند تا سطح انتقال دما را بالا ببرند. در این دستگاه سیال (مایع یا گاز) درون این لوله‌های مارپیچ‌شکل حرکت کرده و با جذب گرما از ناحیه‌ی خارجی لوله ها، کار سردسازی را انجام می‌دهد.

سیال مبرد (سردکننده) پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور می‌شود؛ اواپراتور برخلاف کندانسور کار می‌کند، در اینجا مایع مبرد به گاز تبدیل می‌شود زیرا گرما را از هوای محفظه جذب می کند. هنگامی که مبرد مایع به اواپراتور می‌رسد، فشار آن به آرامی کاهش یافته است و محتوای گرمای آن را از بین می‌برد و آن را بسیار خنک تر از هوای فن اطراف آن می‌کند. در این روش، انرژی حرارتی از محیط اطراف جذب شده و محیط خنک می‌شود. به این ترتیب حالت مبرد از مایع به بخار تغییر می‌کند و این بخار (گاز) از طریق لوله‌ی مکش به کمپرسور برمی‌گردد. به همین دلیل به اواپراتور، دستگاه تبخیرکننده (Evaporator) گفته می‌شود. عملکرد مفید اواپراتور به نوع سیال، مقدار سطح تبادل حرارتی، جنس لوله‌ها و تفاوت درجه حرارت سیال با محیط بستگی دارد. از هر دو نوع اواپراتور هوایی و آبی در سیستم‌های برودتی مانند یخچال، کولر گازی، چیلر، آب سردکن و نیز تجهیزات صنعتی مانند سردخانه‌ها استفاده می‌شود.

انواع اصلی اواپراتور عبارت است از اواپراتورهای DX یا Direct Expansion و اواپراتور فلودد (Flooded).

انواع اواپراتورهای DX یا Direct Expansion

1. اواپراتور Finned-Tube Coil
2. اواپراتور صفحه ای (Plate Evaporator)
3. اواپراتور شل اند تیوب (Shell and Tube Evaporator)

اواپراتور در تجهیزات مختلفی مانند چیلر، کولر خودرو و داکت اسپلیت استفاده می‌شود.

در چیلر اواپراتور بخش اصلی سیستم تبرید محسوب می‌شود. اواپراتورهای آبی در چیلر نوع آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این وسیله، اواپراتور آب را خنک کرده و سپس این آب بعد از واردشدن به فن کویل یا هواساز، باعث خنک‌سازی هوا می‌شود. امروزه چیلر موارد استفاده‌ی فراوانی در منازل و اماکن صنعتی پیدا کرده است. به‌طور کلی، ساختار چیلرها در دو نوع تراکمی یا جذبی است و چون وظیفه‌ی چیلر خنک نمودن سیالات است که غالباً این سیال محلول آب با ضدیخ یا افزودنی‌ها دیگر می باشد؛ این عملیات خنک‌سازی آب درون اواپراتور انجام می‌شود. اواپراتور مورد استفاده در چیلرهای تراکمی از نوع آبی بوده و معمولاً از دو مدل پوسته و لوله یا صفحه‌ای مورد استفاده است.

قیمت اواپراتور بر قیمت انواع چیلر مانند قیمت چیلر 300 تن، قیمت چیلر 100 تن و یا قیمت چیلر 60 تن تاثیر می‌گذارد زیرا جز بسیار مهمی در چیلر به حساب می‌آید.

اواپراتور داکت اسپلیت نیز یکی از اجزای اصلی سیستم تهویه مطبوع داکت اسپلیت است. این قطعه، در یونیت داخلی داکت اسپلیت قرار دارد و وظیفه آن، خنک کردن هوای داخل محیط است. عملکرد اواپراتور داکت اسپلیت به این صورت است که هوای گرم داخل محیط، توسط فن به کویل منتقل می‌شود. مبرد که در حالت مایع است، در کویل تبخیر می‌شود و گرمای هوای محیط را جذب می‌کند. هوای خنک شده، توسط فن به محیط بازگردانده می‌شود.

اواپراتور داکت اسپلیت، یکی از قطعات مهم سیستم تهویه مطبوع داکت اسپلیت است و در صورت خرابی آن، عملکرد سیستم تهویه مختل می‌شود. تفاوتی نمی‌کند که از داکت اسپلیت 48000 استفاده می‌کنید یا داکت اسپلیت 36000، در تمام مدل‌ها شما نیاز به اواپراتور دارید و بدون آن عملاً یونیت خارجی داکت اسپلیت توانایی انجام هیچ کاری را ندارد.

کندانسور چیست؟

کندانسور یک جزء ضروری در هر سیستم تهویه مطبوعی (HVAC) است. هدف آن جذب گاز مبرد پرفشار است که از کمپرسور ساطع می‌شود و آن را به حالت مایع تبدیل می‌کند. مبرد خنک می‌شود و سپس در دما و فشار عملاً ثابت متراکم می‌شود. در خروجی کندانسور، مبرد در حالت مایع در فشار بالا و با دمای کمی کمتر از دمای میعان قرار می‌گیرد.

کندانسور یا چگالنده قطعه‌ای در سیستم‌های تبرید است که وظیفه خنک کردن مبرد و تبدیل آن از حالت گاز به مایع را بر عهده دارد. کندانسور معمولاً از لوله‌های مسی یا فولادی تشکیل شده است که در اطراف آن یک محفظه وجود دارد. مبرد در لوله‌ها جریان می‌یابد و گرمای خود را به محیط اطراف منتقل می‌کند. محیط اطراف می‌تواند هوا یا آب باشد.

در کندانسورهای هوا خنک، هوا از بین لوله‌ها جریان می‌یابد و گرمای مبرد را جذب می‌کند. کندانسورهای هوا خنک رایج‌ترین نوع کندانسور هستند و در یخچال‌ها، کولرهای گازی، داکت اسپلیت و سایر سیستم‌های تبرید استفاده می‌شوند.

در کندانسورهای آب خنک، آب از طریق لوله‌ها جریان می‌یابد و گرمای مبرد را جذب می‌کند. کندانسورهای آب خنک معمولاً در سیستم‌های تبرید صنعتی استفاده می‌شوند که ظرفیت بالایی دارند. کندانسور یکی از اجزای اصلی سیستم‌های تبرید است و عملکرد صحیح آن برای کارکرد صحیح سیستم ضروری است.

مفهوم پشت کندانسورها انتقال حرارت است. یعنی اصل ترمودینامیکی که توضیح می‌دهد چگونه گرما همیشه از محیط‌های گرم‌تر به محیط‌های خنک‌تر حرکت می‌کند. سه فاز مختلف در کندانسور اتفاق می‌افتد. فاز اول، گرما زدایی (desuperheating) نامیده می‌شود. بخار وارد شده به کندانسور، فوق گرم و تحت فشار فوق العاده بالایی است. گرما زدایی به معنای خارج کردن گرما از بخار و تبدیل آن به مایع، فرآیند خنک سازی اولیه است.

فاز دوم تراکم (condensation) است. هنگامی که تمام گرمای مبرد رد شد، فرآیند واقعی چگالش آغاز می‌شود. چگالش شامل تبدیل مبرد گازی به حالت مایع است. فاز سوم و آخر حالت خنک کننده فرعی (sub-cooling state) است. حالت خنک کننده فرعی برای اطمینان از اینکه حتی افزایش دما نیز نمی‌تواند مبرد مایع را دوباره به بخار برساند، وجود دارد.

چهار نوع کندانسور اصلی وجود دارد که در سیستم‌های HVAC استفاده می‌شود، که همگی در نحوه استخراج گرما از سیستم متفاوت هستند: از طریق تماس مستقیم، خنک‌کننده هوا، تبخیر یا خنک‌کننده با آب.

انواع کندانسور با تماس مستقیم (Direct-contact condenser) به دلیل کارایی که دارند، راه حل‌های خنک کننده محبوبی هستند. در این نوع کندانسور گاز داغ و سیال سرد وارد سیستم شده و مخلوط می‌شوند. در این نوع کندانسور، سیالات به جای اینکه توسط مبدل حرارتی تقسیم شوند، مستقیماً مخلوط می‌شوند. به این ترتیب بخار، حرارت خود را آزاد می‌کند و به حالت مایع تبدیل می‌شود.

کندانسورهای هوا خنک (Air-cooled condensers) یکی از رایج‌ترین راه حل‌ها برای قرار دادن کندانسور در خارج از واحد هستند. همان‌طور که از نام آن مشخص است، این نوع کندانسور به سادگی گرمای استخراج شده را به هوای بیرون می‌فرستد. کندانسورهای هوا خنک معمولاً در یخچال‌های خانگی یا فریزرها برای کاربردهای تجاری در مقیاس کوچک نصب می‌شوند.

از سوی دیگر، کندانسورهای خنک کننده با آب (Water-cooling condensers)، گرمای گاز مبرد را با انتقال آن به آب جاری از آن استخراج می‌کنند. این نوع کندانسور برای کار کردن به منبع آب دائمی نیاز دارد.

در نهایت، کندانسورهای تبخیری (Evaporative condensers) معمولاً زمانی استفاده می‌شوند که شرایط برای نصب انواع دیگر کندانسورها مساعد نباشد. به عنوان مثال، اگر منبع آب برای یک کندانسور خنک کننده آب کافی نباشد، یا اگر دمای تراکم مورد نیاز مبرد کمتر باشد، می‌تواند توسط یک کندانسور با هوا خنک شود.

تفاوت ها و شباهت‌های اواپراتور و کندانسور

اواپراتور و کندانسور دو جزء اصلی در سیستم‌های تبرید تراکمی هستند که وظایف متضادی را انجام می‌دهند. در ادامه به بررسی شباهت‌ها و تفاوت‌های این دو می‌پردازیم.

شباهت‌ها:

• مبدل حرارتی: هر دو اواپراتور و کندانسور مبدل حرارتی هستند به این معنی که گرمای یک سیال را به سیال دیگر منتقل می‌کنند.
• ساختار: هر دو از اجزایی مانند پوسته، لوله، پره و فین ساخته شده‌اند.
• سیال عامل: هر دو از سیال عامل (معمولاً فریون) برای تبادل گرما استفاده می‌کنند.
• هدف کلی: هر دو در سیستم‌های تبرید تراکمی برای خنک کردن یک محیط یا سیال استفاده می‌شوند.

تفاوت‌ها: