يعد المكثف البخاري السطحي جهازًا يقوم بتبريد وتكثيف البخار المستخرج من التوربين البخاري في محطة توليد الطاقة الحرارية أو التطبيقات الأخرى التي تستخدم البخار. الهدف الرئيسي من المكثف البخاري السطحي هو زيادة كفاءة التوربين من خلال خلق بيئة ضغط منخفض عند مخرج التوربين واستعادة الماء النقي من البخار لإعادة استخدامه كمياه مغذية للغلاية.
يتكون المكثف البخاري السطحي من قشرة تحتوي على عدد كبير من الأنابيب يتدفق عبرها الماء البارد. يمر البخار المستخرج فوق الأنابيب ويقوم بنقل حرارته إلى الماء البارد، مما يؤدي إلى تكثيف البخار إلى ماء سائل. يتم جمع الماء المتكاثف، المعروف أيضًا باسم المكثف، في قاع القشرة ويتم ضخه بواسطة مضخة استخراج المكثف. يخرج الماء البارد، الذي يمتص الحرارة من البخار، من القشرة ويتم تدويره عبر برج تبريد أو نظام رفض حراري آخر.
يتطلب المكثف البخاري السطحي أيضًا مضخة استخراج الهواء التي تقوم بإزالة الهواء والغازات غير القابلة للكثف من القشرة. هذا يخلق فراغًا داخل القشرة، مما يخفض الضغط والحرارة للبخار المستخرج ويحسن عملية نقل الحرارة وتكثيف البخار.
هناك أنواع وأشكال مختلفة للمكثفات البخارية السطحية، اعتمادًا على اتجاه تدفق البخار والماء البارد، وعدد المرور للماء البارد، والعوامل الأخرى. في هذه المقالة، سنناقش بعض الأنواع الشائعة للمكثفات البخارية السطحية ومزاياها وعيوبها.
المكثف السطحي ذو التدفق الثنائي هو نوع من المكثفات السطحية حيث يتدفق الماء البارد عبر الأنابيب مرتين، مرة من طرف إلى آخر، ثم مرة أخرى من الطرف الآخر إلى الطرف الأصلي. يدخل البخار المستخرج من أعلى القشرة ويتدفق فوق الأنابيب كما هو موضح في الشكل أدناه.
مزايا المكثف السطحي ذو التدفق الثنائي هي:
لديه تصميم وبنيان بسيط.
لديه معامل نقل حرارة عالي بسبب ترتيب التدفق المعاكس للبخار والماء البارد.
لديه انخفاض ضغط منخفض عبر الأنابيب بسبب طول الأنبوب القصير.
عيوب المكثف السطحي ذو التدفق الثنائي هي:
يتطلب المزيد من الماء البارد أكثر من المكثف السطحي ذو التدفق الواحد لنفس كمية البخار.
له خطر أعلى من تلوث الأنابيب بسبب وقت الاتصال الأطول بين الماء البارد وجدار الأنبوب.
له كفاءة فراغ أقل بسبب الفرق الكبير في درجة الحرارة بين الماء البارد الداخل والماء البارد الخارج.
المكثف السطحي متعدد التدفقات هو نوع من المكثفات السطحية حيث يتدفق الماء البارد عبر أكثر من مرورتين بشكل متوازي عبر أقسام مختلفة من الأنابيب. يدخل البخار المستخرج من جانب واحد من القشرة ويتدفق فوق جميع أقسام الأنابيب كما هو موضح في الشكل أدناه.
مزايا المكثف السطحي متعدد التدفقات هي:
لديه معدل نقل حرارة أعلى من المكثف السطحي ذو التدفق الثنائي بسبب مساحة الاتصال الأكبر بين البخار والماء البارد.
لديه انخفاض ضغط منخفض عبر الأنابيب بسبب طول الأنبوب القصير في كل مرور.
لديه كفاءة فراغ أعلى بسبب الفرق الصغير في درجة الحرارة بين الماء البارد الداخل والماء البارد الخارج.
عيوب المكثف السطحي متعدد التدفقات هي:
لديه تصميم وبنيان أكثر تعقيدًا من المكثف السطحي ذو التدفق الثنائي.
يتطلب المزيد من الماء البارد أكثر من المكثف السطحي ذو التدفق الثنائي لنفس كمية البخار.
له خطر أعلى من تلوث الأنابيب بسبب المزيد من المرورات للماء البارد.
المكثف السطحي ذو التدفق الهابط هو نوع من المكثفات السطحية حيث يدخل البخار المستخرج من أعلى القشرة ويتدفق هبوطيًا فوق الأنابيب. يدخل الماء البارد من طرف واحد من القشرة ويتدفق عبر الأنابيب في اتجاه واحد. يتم جمع الماء المتكاثف في قاع القشرة ويتم ضخه بواسطة مضخة استخراج المكثف. توجد مضخة استخراج الهواء في نقطة أدنى القشرة كما هو موضح في الشكل أدناه.
المكثف السطحي ذو التدفق المركزي هو نوع من المكثفات السطحية حيث يدخل البخار المستخرج من أعلى القشرة ويتدفق بشكل شعاعي نحو مركز مجموعة الأنابيب، حيث توجد مضخة استخراج الهواء. يدخل الماء البارد من طرف واحد من القشرة ويتدفق عبر الأنابيب في اتجاه واحد كما هو موضح في الشكل أدناه.
مزايا المكثف السطحي ذو التدفق المركزي هي:
لديه توزيع أفضل للبخار على سطح الأنابيب من المكثف السطحي ذو التدفق الهابط، حيث يمكن للبخار الوصول إلى كامل محيط الأنابيب.
لديه خطر أقل من تراكم الهواء والتآكل من المكثف السطحي ذو التدفق الهابط، حيث يتم استخراج الهواء من مركز مجموعة الأنابيب.
لديه انخفاض ضغط منخفض عبر الأنابيب من المكثف السطحي ذو التدفق الهابط، حيث طول الأنبوب أقصر.
عيوب المكثف السطحي ذو التدفق المركزي هي:
لديه تصميم وبنيان أكثر تعقيدًا من المكثف السطحي ذو التدفق الهابط، حيث يتطلب صبًا حلزونيًا حول مجموعة الأنابيب لتوجيه تدفق البخار بشكل شعاعي داخليًا.
لديه معامل نقل حرارة أقل من المكثف السطحي ذو التدفق الثنائي أو متعدد التدفقات، حيث يتدفق البخار والماء البارد بشكل متوازي بدلاً من التدفق المعاكس.
لديه خطر أعلى من تلوث الأنابيب من المكثف السطحي ذو التدفق الثنائي أو متعدد التدفقات، حيث يتدفق الماء البارد مرة واحدة فقط عبر الأنابيب.
المكثف السطحي ذو التدفق العكسي هو نوع من المكثفات السطحية حيث يدخل البخار المستخرج من قرب قاع القشرة ويتدفق صعوديًا فوق الأنابيب. يدخل الماء البارد من طرف واحد من القشرة ويتدفق عبر الأنابيب في اتجاه واحد. يتم جمع الماء المتكاثف في قاع القشرة ويتم ضخه بواسطة مضخة استخراج المكثف. توجد مضخة استخراج الهواء في أعلى القشرة كما هو موضح في الشكل أدناه.
مزايا المكثف السطحي ذو التدفق العكسي هي:
لديه معامل نقل حرارة أعلى من المكثف السطحي ذو التدفق المركزي أو الهابط، حيث يتدفق البخار والماء البارد بشكل معاكس بدلاً من التدفق المتوازي.
لديه كفاءة فراغ أعلى من المكثف السطحي ذو التدفق الم
