برج خنک کننده - کولینگ تاور - برج خنک کن | پایاسرداب

شکل 1.1 - اجزای اصلی سیستمهایخنک کننده تراکم بخار

اصول اولیه خنک کننده

همانطور که در شکل 1.1 نشان داده شده، سیستم خنک کننده بخار فشرده شامل چهار جزء اصلی است که این  چهار مرحله چرخه خنک کننده را شامل میشود.

·       کمپرسور ابتدا فشار گاز خنک شده را افزایش می دهد.

·    کندانسور یک مبدل حرارتی است که گاز با فشار بالا را خنک کمی کند . در نتیجه گاز به مایع تغییر شکل میدهد .

·    شیر انبساط ، نرخ فشار و نرخ جریان را بین دو ناحیه با فشار کم و زیاد را کنترل می کند.

·    اواپراتور یک مبدل حرارتیست که مایع کم فشار را گرم می کند تا به بخار تبدیل شود و تغییر شکل دهد.

به صورت ترمودینامیکی ، معمول ترین چرخه ساده خنک کننده با استفاده از چارت فشار آنتالپی مطابق شکل 1.2 نمایش داده میشود.برای هر خنک کننده خط تغییر فاز، نشان دهنده شرایط فشار و گرمای کل(آنتالپی) است  که در آن از مایع به گاز تغییر شکل داده است و بالعکس.

شکل 1.2 – رابطه فشار آنتالپی خنک کننده ساده

بنابراین هر یک از مراحل چرخه تراکم بخار به راحتی می تواند برای نشان دادن فرآیندهای ترمودینامیکی واقعی در محل کار رسم  شود . در  شکل 1.3 نشان داده شده است.

نقطه 1 نشان دهنده شرایط ورود کمپرسور است.فشرده سازی گاز ، فشار را از نقطه p1 به p2 افزایش میدهد. بنابراین"کار" که توسط کمپرسور انجام شده گرمای سیستم خنک کننده را بالا میبرد، درجه حرارت افزایش می یابد و محتوای آن آهسته گرم می شود.

نقطه 2 نشان دهنده وضعیت خنک کننده  ،ترک کمپرسور و ورود به کندانسور است. در کندانسور، گاز سرد می شود، آنتالپی خود را از نقطه h2 به h3 کاهش میدهد.

نقطه 3 به نقطه 4 نشان دهنده کاهش فشار است که در فرایند توسعه رخ می دهد. با توجه به تبخیر درصد کمی از مایع هنگام کاهش فشار ، دما و انتالپی مایع باقی مانده اندکی کاهش می یابد. نقطه4، پس از آن، نشان دهنده شرایط ورود به اواپراتور است. نقطه 4به نقطه 1نشان دهنده افزایش گرما توسط مایع، افزایش آنتالپی خود از نقطه h4 به h1 می باشد. تغییر فاز از مایع به گاز در نقطه 1 تکمیل میگردد.

شکل 1.3 - چرخه خنک کنندهایده آل که بر رویچارتفشارآنتالپی اعمال شده

برای هر خنک کننده که خواص آن شناخته شده است، یک نمودار فشار آنتالپی می تواند ساخته شود و میزان بهره وری چرخه تراکم بخار با افزایش یا کاهش فشار در سیستم می تواند مورد تجزیه و تحلیل قرار بگیرد . (توجه داشته باشید که شکل 1.3 نشان دهنده یک چرخه "ایده آل" است و در واقعیت خروج های مختلفی به دلیل  ناکارآمدی قانون- دوم وجود دارد )