لوحة جانبية للمكثف-يسار/يمين
المكثف (Condenser)، أحد مكونات نظام التبريد، هو نوع من التبادل الحراري يُحوّل الغاز أو البخار إلى سائل، وينقل الحرارة من الأنبوب إلى الهواء المحيط به بسرعة فائقة. ولأن عملية عمل المكثف طاردة للحرارة، فإن درجة حرارته مرتفعة نسبيًا.
تستخدم محطات الطاقة العديد من المكثفات لتكثيف بخار العادم من التوربينات. تُستخدم المكثفات في محطات التبريد لتكثيف أبخرة مواد التبريد، مثل الأمونيا والفريون. كما تُستخدم في صناعة البتروكيماويات لتكثيف الهيدروكربونات والأبخرة الكيميائية الأخرى. في عملية التقطير، يُطلق على الجهاز الذي يحول البخار إلى حالة سائلة اسم المكثف. تعمل جميع المكثفات عن طريق إزالة الحرارة من الغاز أو البخار.
أجزاء نظام التبريد عبارة عن مبادل حراري، قادر على تحويل الغاز أو البخار إلى سائل، ونقل الحرارة من الأنبوب إلى الهواء المحيط به بسرعة فائقة. آلية عمل المكثف طاردة للحرارة، لذا فإن درجة حرارته مرتفعة نسبيًا.
تستخدم محطات الطاقة العديد من المكثفات لتكثيف بخار العادم من التوربينات. تُستخدم المكثفات في محطات التبريد لتكثيف أبخرة مواد التبريد مثل الأمونيا والفريون. كما تُستخدم في صناعة البتروكيماويات لتكثيف الهيدروكربونات والأبخرة الكيميائية الأخرى. في عملية التقطير، يُطلق على الجهاز الذي يحول البخار إلى حالة سائلة اسم المكثف. تعمل جميع المكثفات عن طريق إزالة الحرارة من الغاز أو البخار.
في نظام التبريد، يُعد المبخر والمكثف والضاغط وصمام الخانق الأجزاء الأربعة الأساسية فيه. من بينها، يُعد المبخر الجهاز الذي ينقل سعة التبريد. يمتص المبرد حرارة الجسم المراد تبريده لتحقيق التبريد. يُعد الضاغط القلب، الذي يلعب دور استنشاق بخار المبرد وضغطه ونقله. المكثف هو جهاز يطلق الحرارة، وينقل الحرارة الممتصة في المبخر مع الحرارة المحولة بواسطة عمل الضاغط إلى وسط التبريد. يلعب صمام الخانق دور خنق وخفض ضغط المبرد، وفي الوقت نفسه يتحكم ويضبط كمية سائل التبريد المتدفقة إلى المبخر، ويقسم النظام إلى قسمين: جانب الضغط العالي وجانب الضغط المنخفض. في نظام التبريد الفعلي، بالإضافة إلى المكونات الأربعة الرئيسية المذكورة أعلاه، غالبًا ما توجد بعض المعدات المساعدة، مثل صمامات الملف اللولبي، والموزعات، والمجففات، ومجمعات الحرارة، والمقابس القابلة للانصهار، ووحدات التحكم في الضغط والمكونات الأخرى، والتي تهدف إلى تحسين التشغيل. مصممة للاقتصاد والموثوقية والسلامة.
يمكن تقسيم مكيفات الهواء إلى نوعين: مبرد بالماء ومبرد بالهواء، وذلك وفقًا لطريقة التكثيف، ونوعين آخرين: مبرد أحادي، ومبرد ومدفأة، وذلك وفقًا لغرض الاستخدام. وبغض النظر عن تركيب النوع، فإنه يتكون من المكونات الرئيسية التالية:
تعتمد ضرورة المكثف على القانون الثاني للديناميكا الحرارية. ووفقًا لهذا القانون، يكون التدفق التلقائي للطاقة الحرارية في نظام مغلق أحادي الاتجاه، أي أنه لا يمكن أن يتدفق إلا من حرارة عالية إلى حرارة منخفضة، وفي العالم المجهري، لا يمكن للجسيمات المجهرية التي تحمل الطاقة الحرارية أن تتدفق إلا من النظام إلى الفوضى. لذلك، عندما يكون لدى المحرك الحراري طاقة مُدخلة لإنجاز عمل، يجب أيضًا إطلاق الطاقة في اتجاه مجرى النهر، بحيث تكون هناك فجوة طاقة حرارية بين المنبع والمصب، ويصبح تدفق الطاقة الحرارية ممكنًا، وتستمر الدورة.
لذلك، إذا أردتَ أن يبذل الحمل شغلًا مرة أخرى، يجب أولًا تحرير الطاقة الحرارية التي لم تُحرَّر بالكامل. في هذه الحالة، يجب استخدام مُكثِّف. إذا كانت الطاقة الحرارية المحيطة أعلى من درجة حرارة المُكثِّف، فيجب بذل شغل اصطناعي (عادةً باستخدام ضاغط) لتبريد المُكثِّف. يعود السائل المُكثَّف إلى حالة من الرتبة العالية والطاقة الحرارية المنخفضة، ويُمكنه بذل شغل مرة أخرى.
يشمل اختيار المكثف اختيار الشكل والطراز، ويحدد تدفق ومقاومة مياه التبريد أو الهواء المتدفقة عبره. ينبغي مراعاة مصدر المياه المحلي، ودرجة حرارته، والظروف المناخية، بالإضافة إلى السعة الإجمالية لنظام التبريد، ومتطلبات تصميم غرفة التبريد. لتحديد نوع المكثف، تُحسب مساحة نقل الحرارة بناءً على حمل التكثيف والحمل الحراري لكل وحدة مساحة، وذلك لاختيار طراز المكثف المناسب.
