المكثف مقابل المبادل الحراري: الفرق والمقارنة

المكثفات عبارة عن أجهزة كهربائية تحول السائل إلى مراحل غازية للسوائل. تسمح المبادلات الحرارية بنقل الطاقة الحرارية من سائل إلى آخر من خلال الاستفادة من اختلاف درجة الحرارة بين الموائع.

نظرًا لأنها تنقل كل الحرارة في اتجاه واحد، فإن المكثفات أكثر كفاءة من المبادلات الحرارية.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. المكثف هو جهاز يقوم بتبريد وتكثيف المادة من حالتها الغازية إلى الحالة السائلة، ويستخدم في أنظمة التبريد وتكييف الهواء.
2. يقوم المبادل الحراري بنقل الطاقة الحرارية بين سائلين أو أكثر دون خلطهم ويستخدم في صناعات مختلفة لأغراض التدفئة والتبريد.
3. تتعامل المكثفات على وجه التحديد مع تغيرات الطور من الغاز إلى السائل ، بينما تسهل المبادلات الحرارية تنظيم درجة الحرارة بين السوائل في التطبيقات المختلفة.

المكثف مقابل المبادل الحراري

الفرق بين المكثف والمبادل الحراري هو أن المكثفات تحول البخار إلى حالة سائلة. من ناحية أخرى ، تقوم المبادلات الحرارية باستعادة الحرارة الناتجة أثناء عملية تحويل البخار إلى سائل. اعتمادًا على حالتهم الفيزيائية ، يمكن تغيير المواد بعدة طرق مختلفة.

المكثفات هي نوع من المبادلات الحرارية. وهي تعمل عن طريق تبريد المواد الغازية لتحويلها إلى سوائل.

• الحرارة الكامنة يتم إطلاق المادة خلال هذه العملية ونقلها إلى المساحة المحيطة. يحتوي المكثف على الهواء المحيط أو ماء التبريد كمبرد.

تقوم المبادلات الحرارية بنقل الحرارة في نظام. هذا يعني أنه جهاز ينقل الحرارة من وإلى سائلين أو أكثر. يمكن استخدام المبادلات الحرارية للتدفئة أو التبريد حسب احتياجاتك.

يفصل جدار صلب السوائل لمنع اختلاطها أو ملامستها مباشرة.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	مكثف	مبادل حراري
مرحلة التغيير	عن طريق تكثيف المرحلة الغازية ، سيتم إنشاء الحالة السائلة.	يتم الاحتفاظ بالمواد ساخنة أو باردة دون إحداث تحولات طورية بواسطة المبادل الحراري.
الاعداد	يحتوي المكثف على ألواح حاجزة مثبتة على اليسار واليمين.	يتم وضع المبادل الحراري أفقيًا وفي الأسفل.
مستويات	لا يحتوي المكثف على مقياس مستوى السائل أو منفذ ضبط مستوى الماء.	تحتوي المبردات ، مثل المبادلات الحرارية ، على مقياس مستوى السائل ومنفذ ضبط لتغيير مستوى الماء.
أنابيب المدخل / الخارج	يقع أنبوب مخرج المكثف في أسفل الوعاء ، ويختلف قطره بشكل كبير.	يوجد أعلى الوعاء حيث يتم إدخال الغاز وخروجه ، ويكون حجم الأنبوب متماثلًا تقريبًا.
اختراع	تم بناء أول مكثف علمي بواسطة الكيميائي السويدي الألماني كريستيان ويجل في عام 1771.	في عام 1973 ، استخدمت شركة DAF للمركبات في مدينة أيندهوفن بهولندا أول مبادل حراري ، وهو مبرد توربو داخلي.

ما هو المكثف؟

المكثفات ، وتسمى أيضًا مكثفات التيار المتردد ، هي أجزاء من مكيف هواء تقوم إما بتفريغ الحرارة أو تجميعها. هذا يعتمد على الموسم

مكيفات سبليت و مضخة الحرارة كلاهما يستخدم نفس المكثفات ، مما يعني أنهما قابلان للتبادل. تحتوي خزانة المكثف ، في أبسط أشكالها ، على ملف مكثف وضاغط ومروحة ومجموعة متنوعة من أدوات التحكم.

يمكن تشكيل ملفات المكثف من أنابيب نحاسية مغطاة بزعانف من الألومنيوم ، أو يمكن تصنيعها بالكامل من الألومنيوم لضمان نقل الحرارة بأسرع ما يمكن. 

نتيجة لانضغاطه ، يضخ الضاغط الغاز الساخن المحتوي على مادة التبريد إلى الملف.

يخضع المكثف لعملية تبريد ، حيث يتم تحويل مادة التبريد إلى سائل دافئ يتم إرساله عبر قناة إلى ملف المبخر ، حيث يتمدد ويبرد نتيجة للتوسع.

توفر المضخات الحرارية الحرارة عن طريق ضخ الغازات الساخنة مباشرة في ملف المبخر. تعد الثلاجات مثالًا شائعًا للمكثفات التي تزيل حرارة النظام الداخلي وتوزعه في الهواء الخارجي. 

جهاز آخر معروف يحتوي على مكثف هو مكيف الهواء. العمليات الكيميائية الصناعية بما في ذلك محطات الطاقة البخارية والتقطير والعديد من أنظمة التبادل الحراري الأخرى التي تستخدم المكثفات.

ما هو المبادل الحراري؟

لنقل الحرارة بين وسيطين ، يتم استخدام المبادلات الحرارية. يمكن استخدام الغازات أو السوائل أو مجموعات من هذه.

إذا كان هناك حاجز صلب بين الوسائط ، فقد يتم منع الخلط ، ولكن إذا كان هناك اتصال مباشر ، فقد يتم أيضًا منع الخلط.

يمكن استخدام المبادلات الحرارية لنقل الحرارة من نظام إلى آخر حيث يمكن استخدامها بشكل فعال وزيادة كفاءة النظام.

يمكن ، على سبيل المثال ، نقل الحرارة المهدرة من التوربينات الغازية التي تولد الكهرباء إلى مبادل حراري يقوم بغلي الماء لتشغيل التوربينات البخارية بحيث يمكن توليد المزيد من الكهرباء

(هذا هو المفهوم الكامن وراء توربينات الغاز ذات الدورة المركبة).

بالإضافة إلى ذلك ، تُستخدم المبادلات الحرارية بشكل شائع لتسخين السوائل الباردة التي تدخل أنظمة المعالجة الساخنة باستخدام الحرارة من السوائل الساخنة الخارجة من النظام. 

لذلك ، لا يتطلب السائل الوارد قدرًا كبيرًا من الطاقة للانتقال من درجة حرارة المحيط إلى درجة حرارة العمل. اعتمادًا على استخدامها ، تم تصميم المبادلات الحرارية بشكل مختلف.

قد يكون للأنواع المختلفة منها وظائف مختلفة ، وتأتي بأشكال وأحجام مختلفة ، ويمكن استخدامها بطرق مختلفة. هناك أربعة أنواع مختلفة من المبادلات الحرارية: المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب المزدوج والأنبوب.

الاختلافات الرئيسية بين المكثف والمبادل الحراري

1. عندما يتم تكثيف مادة ما باستخدام مكثف ، تتغير مرحلتها ، بينما عندما يتم تسخينها ، فإنها لا تتغير. بين مواد المبادل الحراري ، يمكنك نقل الحرارة بين السوائل والغازات ، بين المواد الصلبة والغازات ، أو بين السوائل والغازات. 
2. تقوم المكثفات بتحويل البخار إلى شكل سائل بينما تستعيد المبادلات الحرارية الحرارة الناتجة أثناء العملية. المبادلات الحرارية هي الأجهزة التي تجمع الحرارة الناتجة في العملية وتعيدها إلى العملية.
3. تعمل المكثفات على تغيير حالة السائل من السائل إلى البخار، بينما تستخدم المبادلات الحرارية لاستعادة الحرارة. في هذا الجهاز تنتقل الحرارة من حالة إلى أخرى، من حالة ذات درجة حرارة عالية إلى حالة ذات درجة حرارة منخفضة.
4. تستخدم المكثفات الطاقة في المواد الغازية الباردة وتحولها إلى سوائل ، بينما تقوم المبادلات الحرارية بنقلها بين سائلين أو أكثر. 
5. توجد المكثفات في الثلاجات، بينما توجد المبادلات الحرارية في المبردات.

مراجع حسابات

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931000002015
2. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01457638108939603

آخر تحديث: 18 يوليو 2023