Kondensator (varmeoverføring)

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
(Omdirigert fra Kondensator (damp))
Hopp til navigering Hopp til søk
Kondensatoren på baksiden av et kjøleskap. Romluften sirkuler over kondensatorens rørsløyfe slik at varme avgis til luften.

I systemer som involverer varmeoverføring er en kondensator (eller kondenser) den enheten som brukes til å kondensere arbeidsmediet fra gassform til flytende tilstand, dette skjer ved nedkjøling av mediet. Når dette skjer vil latent varme avgis fra arbeidsmediet og overføres til omgivelsene.

Kondensatorer kan utføres på en rekke måter, og enhetene produseres i mange størrelser fra små enheter i husholdningsapparater til svært store industrianlegg. For eksempel bruker et kjøleskap en kondensator bestående av et langt stålrør lagt i sløyfer for å bli kvitt varmen hentet fra kjølerommet til luften utenfor. I tillegg er det gjerne påsatt utvendige kjøleribber eller lignende for å øke varmeavgivelsen, se illustrasjon. Kondensatorer er brukt i klimaanlegg, industrielle kjemiske prosesser for destillasjon, varmekraftverk og andre systemer som innebærer varmeutveksling. Bruk av kjølevann eller omkringliggende luft for avkjøling er det vanligste for de fleste kondensatorer.

Bruksområder for kondensatorer[rediger | rediger kilde]

Et enkelt laboratorieoppsett for destilasjon av en væske. Væsken som skal destileres varmes opp slik at den koker (15). Dampen ledes gjennom kondensatoren (5) der dampen kjøles ned av kjølevannet som går inn (6) og ut (7) i mantelen som omslutter hele enheten. Den kondenserte væsken ledes ned i en beholder (8).

Det finnes en rekke type kondensatorer alt etter bruksområdet. To hovedtyper er kondensatorer som tillater sammenblanding av kjølevannet eller -luften og dampen (eller gassen) som skal kondenseres.[1] En annen inndeling i hovedtyper har å gjøre med om kondensatoren benytter vann eller luft til nedkjøling.[2]

Kjemiske laboratorier[rediger | rediger kilde]

I kjemiske prosesser er en kondensator et apparatet som kjøler ned varme damper slik at de kondenseres til væske. Det finnes mange typer alt etter bruksområde og krav til oppsettet. Disse typene av kondensatorer blir produsert av glass, og kjølevann tilknyttes via rør eller slanger for å avlede dampens varme. De kan også utføres uten omsluttende rør (mantel) for vanngjennomstrømning, de er da ment for luftavkjøling.[3] Eksempler på slike kondensatorer er:

  • Liebig-kondensatoren; et rett rør innsatt i en mantel med vannsirkulasjon. Dette er en enkel form for kondensator.[3]
  • Graham-kondensatoren; er lik Liebig-kondensatoren, men røret der kondensasjonen skjer er spiralformet.[3]
  • Allihn-kondensatoren; er lik Liebig-kondensatoren nevnt over, men har et rør med varierende diameter for å øke overflaten der dampen kondenseres.[3]
  • Dimroth-kondensatoren; har doble spiraler og utformet slik at inn- og utgang for destillatet er på toppen av enheten.[3]

Prosessen med destillasjon må imidlertid ikke forveksles med en kondensansjosreaksjon der to stoffer reagerer med hverandre og danner en ny kovalent binding og vann.

Kondensator i forbindelse med dampmaskiner og -turbiner[rediger | rediger kilde]

Prinspippskisse av en overflatekondensator tilknyttet en dampmaskin. Kjølevannet (blå) sirkuleres gjennom en mengde rør og kjøler ned dampen som ledes inn i mantelen. Den kondenserte væsken samles i bunnen av mantelen (Hotweel) og pumpes tilbake til damkjelen. Vannet, eller arbeidsmediet som en sier, i et slikt system inngår i en lukket krets, og blir ikke blandet med kjølevannet som for eksempel kan være sjøvann.

Kondensator i forbindelse med dampmaskiner er av typen der kjølevann eller luft på den ene siden og damp på den andre er fysisk adskilt. Disse brukes således der direkte kontakt mellom disse mediene ikke er ønskelig. Typisk benyttes en overflatekondensator (engelsk: surface condensers) installert ved utløpet til både dampmaskiner i for eksempel skip og dampturbiner i varmekraftverk. Disse består av en mengde rør i en beholder eller mantel. Vanligvis strømmer kjølevann gjennom rørene, og dampen ledes inn i mantelen hvor den kondenserer på utsiden av rørene. Varmen overføres til kjølevannet, mens kondensat drypper ned og samler seg på bunnen av kondensatoren i en oppsamlingskum. I kondensatoren drives med delvis vakuum. Vakuumet oppstår på grunn av forskjellen i spesifikt volum mellom damp og kondensat.[4]

Kondensatorer i industrianlegg[rediger | rediger kilde]

Røren i en kondensator i et varmekraftverk fra 1923.

Store kondensatorer brukes i industrielle sammenhenger for destillasjonsprosesser for å kjøle destillert damp til væske. En vanlig utforming er den samme som for dampmaskiner og -turbiner, nemlig at kjølevæsken (svært ofte kaldt vann) strømmer gjennom en rekke rør omsluttet av en mantel. Ofte ledes dampen inn på toppen av mantelen og kondenserer i direkte kontakt med de kalde rørene, derav navnet overflatekondensator. Den kondenserte væsken drypper ned i bunnen av beholderen, hvor det enten samles opp eller pumpes ut.[1][5] Noen andre hovedtyper er:

  • Strålekondensator[5] (engelsk: Jet Condenser) er en betegnelse på flere forskjellige kondensatorer der dampen som skal kondenseres kommer i direkte kontakt med kjølevæsken (engelsk: Direct-Contact Condensers). Dette er billige kondensatorer med enkel utførelse. Men kan bare brukes i prosesser det det kan tillates at arbeidsmediet kommer i direkte kontakt med kjølevesken. En konstruksjon av denne typen er en som sprayer kjølevæske inn i en beholder eller tank via dyser, og hvor dampen som skal kondenseres ledes inn. Med dyser som skaper spray av små dråper oppstår mange kontaktpunkter mellom damp og kjølevæske. Den kondenserte dampen og kjølevæsken samles i bunnen av beholderen og pumpes ut.[1] En annen type er den såkalte barometer kondensatoren[5] som har et langt vertikalt rør som samler kondensat og kjølevann og leder dette ned i en beholder nedenfor mantelen. Den har ikke pumpe som suger kondensatet ut av mantelen, men gravitasjonen sørger for at vannet strømme gjennom det vertikale røret. Den er konstruert for å lage vakuum i mantelen, og generelt opptar den mindre plass. Generelt har strålekondensatorer ikke så stor kapasitet som overflatekondensatorer, men har lavere vedlikeholdskostnader og krever mindre kjølevann.[6][7]
  • Mangerørskondensatorer[5] (engelsk: Shell-and-Tube Condensers) består av en bunt av rør omsluttet av en beholder eller mantel. Disse brukes i stort omfang i industrien. Disse er konstruert slik at dampen som skal kondenseres strømmer på utsiden av rørene, mens kjølevannet strømmer gjennom rørene som vanligvis er horisontale. Typen ligner på overflatekondensatorer, men en forskjell er at de gjerne har ledeplater for å styre dampstrømmen gjennom kondensatoren. Det finnes også en type mangerørskondensatorer der mediet som skal kondenseres ledes inn i rørene og kjølevannet strømmer i mantelen. Slike brukes der mediet som skal kondenseres er en gass (ved atmosfærisk trykk), for eksempel luft. Denne brukes også der trykket til gassen som skal kondenseres er større enn kjølevannet. Dette fordi det er billigere å konstruere rør som tåler høyt trykk, enn om hele mantelen skal tåle høyt trykk.[1]
  • Platekondensator[5] består av plater istedenfor rør. Fordeler med disse er lavere kostnader og mindre væske- og dampvolum. De kan være konstruert av platter i en ramme eller loddede plater slik at damp og kjøleveske strømmer gjennom uten å komme i kontakt.[1]

I tillegg til det som er nevnt over er det vanlig at en kondensator utstyres med ventilering for å få ut gasser,[1] og om det er vanndamp som skal kondenseres er det innlekket luft som må fås ut. Dette skjer ved hjelp av en vakuumpumpe eller også kalt luftpumpe.[5][4]

Kjøle- fryse- og klimaanlegg[rediger | rediger kilde]

Kondensatorenhet for sentralt luftkondisjoneringsanlegg for en enebolig

En kondensatorenhet som brukes i kjøleskap, frysere og klimaanlegg har til oppgave å avkjøle og kondensere det innkommende kjølemediet fra damp til væske. Videre består systemet av en kompressor for å øke trykket til kjølemediet og samtidig transportere det rundt i systemet. I kondensatordelen går kjølemedium gjennom flere rør som er omgitt av finner eller ribber som skal gi mer effektiv kjøling av luften. I noe større enheter er det også en vifte som blåser luft over kondensatoren for å kjøle denne ned. Enheten blir plassert på baksiden av kjøleskap og frysere, eller for et klimaanlegg, på utsiden av bygningen med rør til resten av systemet.[8] I større systemer for kjøle- og fryseanlegg brukes ofte kondensatorer med vann for kjøling.[9] Vannet kan tas fra en elv eller fra havet.

Se også[rediger | rediger kilde]

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ a b c d e f McNaught, J. M. (2. februar 2011). «CONDENSERS». Thermopedia. Besøkt 1. oktober 2018. 
  2. ^ Hindelang, Man jjhat; Palazzolo, Joseph; Robertson, Matthew, «Condensers», Encyclopedia of CHemical Engineering Equipment, University of Michigan, arkivert fra originalen. Error: If you specify |archiveurl=, you must also specify |archivedate=, https://web.archive.org/web/20121224054052/http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/HeatTransfer/Condensers/Condensers.html, besøkt May 13, 2012 
  3. ^ a b c d e «Laboratory Condensers Information». IEEE GlobalSpec. 2018. Besøkt 1. oktober 2018. 
  4. ^ a b Imsland, Jacob (1966). Skipsmaskinlære. Oslo: Norsk korrespondanseskole. s. 125 – 134. 
  5. ^ a b c d e f Lydersen, Aksel L. (1988). Ordbok for kjemiteknikk. [Trondheim]: Tapir. ISBN 8251908787. 
  6. ^ Mishra, Pankaj (21. februar 2017). «Steam Condenser – Definition, Working, Types and Advantages». Mechanical Booster. Besøkt 2. oktober 2018. 
  7. ^ Ranøyen, Hermann (1967). Inndampningsteknikk. Oslo: Universitetsforl. s. 33. 
  8. ^ Rasmussen, Rolv (1998). Kuldeteknikk. [Oslo]: Yrkesopplæring. s. 16 – 17, 104, 136. ISBN 8258512099. 
  9. ^ Rasmussen: Kuldeteknikk side 158.

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]