يعمل المكثف بتمرير الغاز عبر أنبوب طويل (عادةً ما يكون ملفوفًا في ملف لولبي)، مما يسمح بفقدان الحرارة إلى الهواء المحيط. تتميز المعادن، مثل النحاس، بموصلية حرارية عالية، وغالبًا ما تُستخدم لنقل البخار. ولتحسين كفاءة المكثف، غالبًا ما تُضاف مشتتات حرارية ذات خصائص توصيل حراري ممتازة إلى الأنابيب لزيادة مساحة تبديد الحرارة وتسريعها، وتُستخدم مراوح لتسريع الحمل الحراري للهواء وتبديد الحرارة.
للحديث عن مبدأ عمل المكثف، علينا أولاً فهم مفهومه. أثناء عملية التقطير، يُسمى الجهاز الذي يُحوّل البخار إلى حالة سائلة بالمكثف.
مبدأ التبريد في معظم المكثفات: وظيفة ضاغط التبريد هي ضغط البخار منخفض الضغط وتحويله إلى بخار أعلى ضغطًا، مما يؤدي إلى انخفاض حجم البخار وزيادة الضغط. يستنشق ضاغط التبريد بخار سائل العمل منخفض الضغط من المبخر، ويرفع الضغط، ثم يرسله إلى المكثف. يتكثف البخار إلى سائل أعلى ضغطًا داخل المكثف. بعد خنقه بواسطة صمام الخانق، يتحول إلى سائل حساس للضغط. بعد انخفاض ضغط السائل، يُرسل إلى المبخر، حيث يمتص الحرارة ويتبخر ليتحول إلى بخار أقل ضغطًا، وبذلك تكتمل دورة التبريد.
1. المبادئ الأساسية لنظام التبريد
بعد أن يمتص سائل التبريد حرارة الجسم المُبرَّد في المُبخِّر، يتبخر إلى بخار منخفض الحرارة والضغط، يُسحب إلى ضاغط التبريد، ويُضغط إلى بخار عالي الحرارة والضغط، ثم يُفرَّغ إلى المُكثِّف. في المُكثِّف، يُغذَّى إلى وسط التبريد (الماء أو الهواء)، ويُطلِق حرارة، ويتكثَّف إلى سائل عالي الضغط، ويُخنق إلى مُبرِّد منخفض الحرارة والضغط بواسطة صمام الخانق، ثم يدخل المُبخِّر مرة أخرى لامتصاص الحرارة والتبخُّر، مُحقِّقًا بذلك دورة التبريد. بهذه الطريقة، يُكمل المُبرِّد دورة التبريد من خلال العمليات الأساسية الأربع: التبخير، والضغط، والتكثيف، والخنق في النظام.
في نظام التبريد، تُعدّ المبخّرات والمكثّفات والضاغطات وصمامات الخانق الأجزاء الأساسية الأربعة لنظام التبريد. من بينها، يُعدّ المبخّر الجهاز الذي ينقل الطاقة الباردة. يمتصّ المُبرّد الحرارة من الجسم المُبرّد لتحقيق التبريد. الضاغط هو القلب، ويقوم بدور امتصاص بخار المُبرّد وضغطه ونقله. المُكثّف هو جهاز يُطلق الحرارة، وينقل الحرارة المُمتصّة في المُبخّر مع الحرارة المُحوّلة بواسطة عمل الضاغط إلى وسط التبريد. يخنق صمام الخانق المُبرّد ويُخفّض ضغطه، ويتحكّم ويُنظّم كمية سائل التبريد المُتدفقة إلى المُبخّر، ويُقسّم النظام إلى قسمين: قسم عالي الضغط وقسم منخفض الضغط. في أنظمة التبريد الفعلية، بالإضافة إلى المكونات الرئيسية الأربعة المذكورة أعلاه، غالبًا ما توجد معدات مساعدة، مثل صمامات الملف اللولبي، والموزعات، والمجففات، والمجمعات، وقوابس الانصهار، ووحدات التحكم في الضغط، وغيرها من المكونات، تُستخدم لتحسين التشغيل. اقتصادية وموثوقة وآمنة.
2. مبدأ التبريد بالضغط البخاري
يتكون نظام التبريد بضغط البخار أحادي المرحلة من أربعة مكونات أساسية: ضاغط التبريد، والمكثف، والمبخر، وصمام الخانق. تتصل هذه المكونات بالتسلسل عبر أنابيب لتشكل نظامًا مغلقًا. يدور المبرد باستمرار في النظام، ويتغير حالته، ويتبادل الحرارة مع العالم الخارجي.
3. المكونات الرئيسية لنظام التبريد
تُقسّم وحدات التبريد إلى نوعين حسب شكل التكثيف: وحدات تبريد بالماء ووحدات تبريد بالهواء. وحسب الغرض من الاستخدام، تُقسّم إلى نوعين: وحدة تبريد واحدة، ووحدة تبريد وتسخين. وبغض النظر عن تركيبها، تتكون من الأجزاء الرئيسية التالية:
المكثف جهاز يُطلق الحرارة. ينقل الحرارة الممتصة في المبخر، بالإضافة إلى الحرارة المُحوّلة بواسطة الضاغط، إلى وسط التبريد. يعمل صمام الخانق على خنق وخفض ضغط مادة التبريد، وفي الوقت نفسه يتحكم وينظم كمية سائل التبريد المتدفقة إلى المبخر، ويقسم النظام إلى قسمين: قسم عالي الضغط وقسم منخفض الضغط.
وقت النشر: ٢٦ ديسمبر ٢٠٢٣