برج خنک کننده

  • ۰
  • ۰

مقاله بررسی مطالب مهم و تخصصی برج های خنک کننده

 

از آنجایی که در پست های قبل اطلاعات لازم در مورد این دستگاه را ارائه کرده ایم، در اینجا مستقیما میریم سر اصل مطلب، یعنی توضیح پارامترهای مهم کولینگ تاور، اولیش همین پایینه و لطفا تا انتهای مطالب همراه ما باشید که در پایان یک جمع بندی هم انجام داده ایم.

  1. تنظیم دبی آب

یکی از مهم ترین نکاتی که برای نگهداری از برج های خنک کننده در برابر یخ زدگی باید رعایت کرد، تنظیم دبی آب می باشد. در بسیاری از محیط های صنعتی به دلیل کاهش نیاز به چیلر و کولینگ تاور مقدار آب موجود در آنها را کاهش می دهند. این مساله می تواند شرایط را برای یخ زدن آب روی پکینگ ها فراهم کند. توجه داشته باشید که به جای کاهش مقدار دبی، بهتر است سطح توزیع آنها روی پکینگ کمتر شود. هر چه آب روی سطح بزرگتری گسترده باشد، به همان نسبت بیشتر در معرض یخ زدگی قرار خواهد گرفت.

  1. تنظیم روشن و خاموش بودن فن

از دیگر مواردی که برای نگهداری از برج خنک کن یا کولینگ تاور باید مد نظر قرار داد، تنظیم روشن و خاموشی فن ها به شیوه صحیح است. برای خنک سازی هوای در دستگاه های خنک کننده از چند فن استفاده میشود. در روزهای سرد زمستان روشن بودن تمام فن ها می تواند منجر به فراهم شدن شرایط برای یخ زدگی چیلر شود. به همین دلیل لازم است برخی از فن ها خاموش و تعدادی روشن باشند.

علاوه بر خاموش شدن برخی از فن ها، بهتر است برای تغییر جهت هوای گرم به قسمت هایی از خنک کننده که دچار یخ زدگی شده اند، جهت چرخش آنها عکس شود. با تغییر جهت چرخش فن، هوای گرم به قسمت های انتهای برج خنک کن منتقل شده و روش ایده آلی برای نگهداری از آنها در سرما به شمار می رود.

 

  1. روش تخلیه آب

از دیگر روش های بسیار مناسب برای جلوگیری از یخ زدن برج های خنک کننده، استفاده از این روش می باشد. برای پیاده سازی این شرایط ابتدا تانک های مخصوص با ظرفیت مناسب در قسمت پایین برج خنک کن قرار گرفته و آب درون آن به تانک منتقل می شود. تخلیه آب برج خنک کن مانع از یخ زدن آن خواهد شد و البته توجه داشته باشید که آب موجود در لوله ها نیز باید به طور کامل تخلیه شوند. به عبارت دیگر، آب جبرانی برج باید قطع شود و لوله ها تخلیه گردند. به این روش تشت خشک نیز در انگلیسی گفته می شود که در معنا به منظور خالی کردن آب برج می باشد.

توجه: استفاده از پیمایش گرمایی الکتریکی در شرایطی که امکان تخلیه آب درون تشت و لوله ها وجود ندارد، با استفاده از هیترهای فلنچی و سیستم های گرمایی الکتریکی نیز می توان از یخ زدگی آنها جلوگیری نمود. به کمک این تجهیزات می تواند شرایط را به گونه ای تنظیم کرد که دمای آب به یکباره کاهش پیدا نکند و دچار یخ زدگی نشود.

 

  1. روش بای پس آب

یکی از روش های بسیار کاربردی برای جلوگیری از کاهش دمای آب در برج خنک کننده و ممانعت از یخ زدن آنها، بای پس آب می باشد. در این شرایط برای پیاده سازی این روش کافیست آب با دمای بالا با سرعت زیاد در جهت عکس و به صورت مستقیم به تشت منتقل شود.

 

در ادامه نیز چند مورد مهم برای بررسی و نظارت عملکرد برج در فصل زمستان ارائه خواهیم داد تا به هیچ عنوان مشکلی برای شما پیش نیاید و البته این نظارت ها آنچنان وقت گیر نبوده و خیلی سریع صورت خواهند گرفت، پس بیایید ما نیز به سرعت مطالب مرتبط را بیان کنیم.

نظارت مداوم

در بسیاری از مواقع به دلیل عدم استفاده از برج های خنک کننده به صورت طولانی مدت ممکن است مجموعه در شرایط یخ زدگی پایدار قرار گیرد. این یخ زدگی آسیب های زیادی را به بخش های مختلف برج وارد می کند و به همین دلیل لازم است تمام بخش ها و قطعات دستگاه به صورت دوره ای و هر یک یا دو روز یک مرتبه بررسی و نظارت شوند.

 

بررسی قطعات پس از خاموشی

به دلایل مختلف ممکن است برج های خنک کننده در فصل زمستان به طور کامل خاموش شوند. در این صورت باید توجه داشته باشید که قطعات فلزی و چوبی ممکن است تغییر حجم داده و کوچک تر شوند. به همین دلیل باید پیچ و مهره ها، قطعات چوبی و فلزی و نردبان و پله ها همگی با دقت بررسی شوند.

 

استفاده از هیتر ترموستات

قطعات و سیستم های گرم کننده از قبیل هیتر ترموستات یکی از گزینه های کاربردی در روزهای سرد سال می باشد. با روشن شدن این قطعات دمای آب داخل برج افزایش پیدا نموده و از یخ زدگی لوله و اتصالات جلوگیری می شود.

علاوه بر هیتر ترموستات، از هیتر سنسوردار نیز می توان برای این منظور استفاده نمود. در مسیر عبور آب دو سنسور قرار گرفته و حداقل و حداکثر دمای آب روی آنها تنظیم میشود. در شرایطی که سنسور اول دمای آب را کمتر از حد استاندارد تشخیص دهد، هیتر روشن میشود. اگر سنسور دوم دما را بیش از مقدار استاندارد تشخیص دهد، فرمان خاموش شدن هیتر را ارسال می کند. استفاده از این تجهیزات برای نگهداری از برج خنک کننده در زمستان و جلوگیری از یخ زدن آنها کاربرد زیادی دارد.

یک جمع بندی کلی در مورد این دستگاه:

برج خنک کن سیستمی بسیار کارآمد در صنعت

دستگاهی که مورد بررسی است، در قرن بیستم طراحی و تولید شد. با گذشت زمان مهندسین با توجه به کاربردهای فراوان آن، تصمیم به بهینه سازی آن گرفتند. البته این بهینه سازی در قسما های مختلف برج صورت گرفت و شکل ظاهری آن تقریبا از زمان پیدایش آن یکسان و بدون تغییر است. همچنین امروزه با توجه به گسترش استفاده از سیستم های گرما زا در صنایع مختلف، انتخاب و خرید یک سیستم دفع گرما تقریبا یک عمل غیر قابل انکار است و سیستم برج خنک کننده به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله صنعتی، تجاری و HVAC استفاده می شود. این سیستم گرما را از تجهیزات، مواد فرآیند داغ و سایر منابع در یک محیط صنعتی حذف می کند (به هوای محیط دفع می کند).

دلیل اهمیت کولینگ تاور

بدون شک اگر فردی با تجربه در مورد صنعت باشید، می دانید یک نرخ انتقال حرارت منظم برای عملکرد کارآمد فرآیندهای صنعتی و ماشین آلات مورد نیاز است زیرا این دستگاه ها حجم عظیمی از گرما را ایجاد می کنند که باید توسط یک سیستم جامع از آن ها گرفته شود. در واقع گرما باید وارد محیط بیرونی محل قرارگیری دسستگاه ها شود. برای انجام این کار از تکنیک تبادل حرارت استفاده می شود که تکنیک برج خنک کننده بر روی این پایه طراحی و ساخته شده است.

 

کاربردها

به طور خاص، برج های خنک کننده صنعتی در کارخانه های فرآوری مواد غذایی، پالایشگاه های نفت، کارخانه های پالایش و تولید گاز طبیعی و کارخانه های پتروشیمی رایج هستند.

به عبارتی می توان اشاره کرد که شرکت‌های فرآوری مواد غذایی، پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های گاز طبیعی، و پتروشیمی‌ها همگی از استفاده کننده های عمده برج خنک‌کننده هستند.

البته در کنار گزینه های بالا که عمده ترین مصرف کننده برج هستند، باید اشاره کرد که ساختمان های بزرگ و مجموعه هایی که نیاز به یک تهویه مطبوع دارند نیز از کولینگ تاور استفاده می کنند تا با صرف هزینه کم عملیات خنک کاری موتور خانه و همچنین هوای داخلی را ممکن سازند.

برج های خنک کننده کوچک برای مصارف خانگی مناسب هستند زیرا فقط چند لیتر آب را مدیریت می کنند، اما برج های خنک کننده غول پیکر می توانند چندین لیتر آب بیشتری را به گردش در بیاورند و برای مصارف صنعتی مناسب هستند. توجه داشته باشیم که برج خنک کننده یک سیستم انتقال حرارت است که به حذف گرمای تولید شده توسط فرآیندهای کرما زا به کمک یک سیال مبتنی بر آب کمک می کند. وظیفه اصلی برج خنک کننده جلوگیری از جذب گرما توسط سیستم خنک کننده مورد استفاده در محل مورد نظر شما است که می تواند یک موتورخانه و یا یک سیستم تهویه مطبوع باشد.

در ادامه برخی از کاربردهای برج خنک کننده را که سیستم های تقریبا کوچکی هستند، نام می بریم:

کمپرسور هوا با سیستم خنک کننده آب

دستگاه قالب گیری دمشی و قالب گیری فشرده

ماشین آلات ریخته گری

دستگاه انجماد عمیق و آندایزینگ

کارخانه تولید برق

ماشین آلات VAM و سیستم های تهویه مطبوع مایع

ماشین هایی که گاز طبیعی را پردازش می کنند

ایستگاه هایی که برق تولید می کنند

تاسیسات نفت و گاز

دستگاه هایی برای تولید نیمه هادی هستند

تاسیسات هیدروکربنی

خنک کردن دیگ بخار

ساختمان و یا مراکزی که چیلر دارند

کارگاه های ریخته گری قالب

کارگاه های دارای کوره

تولید گالوانیزه

سیستم های که دارای دستگاه فشار هیدرولیکی هستند

طبقه بندی جزئی

برج های خنک کننده بر اساس نحوه عبور آب یا هوا از آنها به سه دسته طبقه بندی می شوند که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند و مشاور شما با توجه به موقعیت مکانی شما و همچنین کاربری دستگاه، به شما بهترین نوع را پیشنهاد خواهد داد، فلذا بی شک بهترین مشاور کسی است که با داشتن دانش فنی و تجربه کافی در این زمینه بتواند محصول درستی را با حجم درست برایتان پیشنهاد کند که در این مورد شرکت ما به خوبی این فعالیت و مراحل را انجام می دهد. سه طبقه بندی برج به این صورت است: جریان متقاطع، جریان مخالف و هذلولی که نمونه هایی از این سیستم خنک کاری هستند. برج خنک کننده حاوی دستگاه کشش هوا (فن) و برج خنک کننده غیرفعال (بدون فن) دو نوع برج خنک کننده هستند که صرفاً بر اساس نحوه جریان هوا در داخل برج طبقه بندی می شوند.

 

  • Er_Fun
  • ۰
  • ۰

قطعات برج خنک کن

برای اینکه یک مرجع تخصصی و کامل در مورد کولینگ تاور داشته باشید تصمیم گرفتیم در اینجا یکی از مهمترین صحبت ها در مورد کولینگ تاورها، یعنی اجزای اون مطلبی ارائه کنیم که خیلی جامع باشه، در انتها نیز به یک نوع دسته بندی دیگه این دستگاه اشاره کرده و توضیحاتی ارائه دهیم، پس خوشحال میشم که مطالبمون برای شما مفید واقع بشه.

لوازم یدکی برج خنک کننده

پنجره

اولین بخش از لوازم یدکی برج خنک کننده، لوور و یا پنجره های آن هستند.

لوور ورودی هوا و بخشی از برج خنک کن است که به عنوان یک بلوک جلوگیری کننده از پاشش آب به بیرون و همچنین سدی برای سر و صدا عمل می کند. آنها همچنین از نفوذ نور خورشید به برج خنک کننده نیز محافظت می کنند. همچنین می توانند جریان هوای برج خنک کننده را افزایش داده و در عین حال ظاهر دستگاه را حفظ کنند. اگر این پنجره به درستی نصب نشود، برج خنک کننده مدار باز به خوبی کار نخواهد کرد. در صورت نیاز به تعویض لوور، شرکت مهتاب گستر مدل های مختلفی را ارائه می کند که می توانند با هر برند و نوع برج متناسب باشند.

 

پکینگ

یکی از بخش‌های مهم برج همین پکینگ مدیا و یا بخش پرکننده است. به این بخش سطح مرطوب نیز گفته می شود. عملکرد اصلی آن در برج های خنک کننده تسریع سطح تماس قطرات آب با هوا است تا امکان تماس بهینه بین هوا و آب برای طولانی ترین مدت ممکن را فراهم کند. این قسمت همچنین باعث می شود که آب، ورقه های نازکی تولید کند که می تواند سطح آب زیادی را با هوا در تماس قرار دهد. این امر می تواند منجر به نرخ تبخیر بیشتر شود. دو نوع پکینگ را ما برای مشتریان خود ارائه می دهیم که عبارتند از اسپلش و فیلم. هر دوی آنها کارآمد، محافظت شده در برابر اشعه ماوراء بنفش و بادوام هستند. نصب آنها نیز به آسانی صورت می گیرد.

 

فن

انواع برج های خنک کننده مانند جریان مخالف، جریان متقاطع و کشش مکانیکی دارای فن می باشند. وظیفه اصلی این فن ها فشار دادن هوا به داخل برج خنک کن است. اکثر فن های برج پر سر و صدا هستند. با این حال، فن هایی در بازار هستند که کم سروصداتر فعالیت می کنند. همچنین می توانید به دنبال فن هایی باشید که بادوام بوده و می توانند فشردگی ساعات استفاده از دستگاه را تحمل کنند.

 

جعبه دنده برج خنک کننده

گیربکس های برج خنک کننده برای فن های بزرگ و موتورهای قدرتمند برج خنک کننده مورد نیاز است. آنها به عنوان کاهنده عمل می کنند، که در آن سرعت چرخش را از موتور به طرف فن برج خنک کننده کاهش می دهند.

 

گیربکس های برج خنک کننده نیز به عنوان یک ضرب کننده گشتاور عمل می کنند که موتور را در اندازه خوبی نگه می دارد. آنها همچنین سیستم مکانیکی را مقرون به صرفه تر می کنند. بدون این گیربکس ها، موتور بزرگ و سنگین، گشتاور مورد نیاز فن را کنترل می کند. و این بسیار گران خواهد بود.

 

شیر شناور برج خنک کننده مدار باز

شیرهای شناور برج خنک کننده برای حفظ سطح مناسب آب در داخل برج خنک کننده مورد نیاز هستند. آنها سطح آب را تنظیم و کنترل می کنند که می تواند به طول عمر برج خنک کننده کمک کند.

 

این شیرهای شناور نیز نگهداری کمی دارند. معمولاً کیت کامل شیرهای شناور شامل بازوی شناور، شیر و شناور است.

توجه:

نصب تنظیم شیر شناور نیاز به آزمون و خطا دارد که در آن نیاز به تنظیم برای متعادل کردن آب آرایش با برج دارد. به خاطر داشته باشید که در سرریز در زمان بسته شدن پمپ نباید آب هدر رود.

قطره گیر

یکی دیگر از بخش های ضروری لوازم برج خنک کننده، حذف کننده رانش یا قطره‌گیر برج خنک کن است. این قسمت قطرات بزرگ آب را از جریان هوای خروجی برج خنک کننده می گیرد. قطرات آب حاوی مواد شیمیایی و مواد معدنی است که بر محیط زیست می تواند تأثیر بگذارد. به همین جهت، حذف کننده های رانش مانع از خروج قطرات آب از برج خنک کننده می شوند. این بخش جهت قطرات آب را تغییر می دهد که در نتیجه بر دیواره های کولینگ تاور برخورد کرده و به آب کلی سیستم خنک کننده باز می گردد. یک قطره گیر کارآمد اتلاف نامطلوب آب مایع را به کمتر از 001/0 درصد نرخ جریان آب در گردش مجدد نگه می دارد.

 

هم اکنون که این لوازم را شناختید، بهتر است یک توضیحات جامع در مورد خود محصول کولینگ تاور نیز ارائه کنیم که در ادامه به صورت کامل مورد بررسی قرار گرفته است.

شروع بخش تحلیلی این مقاله را با این سوال آغاز کنیم که برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده که در زبان انگلیسی به آن کولینگ تاور Cooling tower گفته می‌شود، یکی از مهمترین تجهیزات صنعتی در صنایع مختلف است. صنایع مختلفی از جمله نیروگاه های تولید برق، پتروشیمی ها، ساختمان ها یا کارخانجات تولید مواد غذایی از این سیستم مبتنی بر فرآیند سرمایش تبخیری استفاده می کنند. برج خنک کننده را منبع تولیدکننده آب خنک در هر صنعتی می دانند، چرا که دمای کاری ماشین‌آلات صنعتی را دائماً ثابت نگه می‌دارد. آب سرد تولید شده توسط این منبع برودتی مجدداً انرژی اضافی تجهیزات را جذب می کند و آن را به هوای اطراف سیستم انتقال می‌دهد. این تجهیز گرمای چیلرها، دیگ ها یا کوره‌ها را می گیرد و استهلاک دستگاه ها را کاهش می دهد. به همین علت است که باید در هنگام خرید دقت لازم را داشته باشید که سیستم مورد نظر پاسخ گوی صنعت شما باشد. در کل می توان گفت کولینگ تاور مدار باز عبارت است از یک سیستم پیشرفته با مکانیزم خنک کنندگی برای سایر سیستم ها و ماشین آلات که گرمای موجود را به آب خنک تبدیل می کند که اصطلاحا به آن سرمایش تبخیری نیز گفته می شود. در این فرآیند ضمن جلوگیری از هدر رفتن آب، با خنک کردن و بازگرداندن آن به چرخه، حجم قابل توجهی از آب صرفه جویی می شود. از این آب در نیروگاه‌ها، پتروشیمی‌ها و کارخانجات مختلف استفاده می شود. البته این فرآیند تنها کاربرد این نوع آب نبوده و از آن در عملیات خنک سازی توسط چیلرها نیز استفاده می شود.

 

طراحی اجزا مختلف و یا همان لوازم یدکی برج خنک کننده به دانش مهندسی بسیار دقیق و حرفه ای در زمینه‌ها و گرایش‌های مختلف دارد. همچنین تجهیزات پیشرفته ای برای تولید و راه اندازی چنین سیستمی مورد نیاز است. با این حال به دلیل نیاز قطعی صنعتی و غیر صنعتی به این سیستم، به نظر می رسد الزاماتی برای راه اندازی آن وجود داشته باشد.

از ابتدای تاریخچه استفاده از کولینگ تاور تا امروز، تغییرات زیادی در ساختار برج اتفاق افتاده و کارایی آن افزایش یافته است. با پیشرفت صنعت و صنعتی شدن دنیای امروز، برج های خنک کننده نیز پیشرفت های چشمگیری در زمینه طراحی، ساخت و راه اندازی داشته اند. همچنین مهندسان این عرصه نیز با تلاشهای فراوان درصدد توسعه و رفع عیبهای این سیستم‌ها بوده اند و تا جای ممکن انها را به بالاترین سطح کارایی ارتقا داده اند. موضوعی که باعث شده در حال حاضر این محصولات، کیفیت بالایی داشته باشند.

حال برای آشنایی بیشتر با کویلنگ تاورها بهتر است مطالب این صفحه را به صورت کامل بخوانید. این آشنایی برای به دست آوردن دیدگاه جامع از نحوه استفاده از این وسایل، کمک شایانی به ما می کند. در همین راستا یک سری جزئیات ریز در مورد برج خنک کننده مدار باز در ادامه ارائه شده است.

 

نحوه کار برج خنک کننده چگونه است؟

همانطور که بیان شد کاهش دما و دفع حرارت از سیستمهای متصل به برج وظیفه برج خنک کننده است. با بیانی ساده میتوان گفت که آب داغ خروجی از سیستم ها وارد کولینگ تاور شده و دوباره وارد سیستم می شود. در مرحله خنک شدن در مجاورت هوا قرار می گیرد. در نتیجه این تماس، مقداری از آب بخار شده و مقداری دیگر خنک شده و داخل دستگاه بازمی گردد.

طراحی کولینگ تاور مدار باز

برج خنک کننده مدار باز از لحاظ ظاهری به دو حالت مکعب و گرد طراحی می‌شوند . جنس این برج ها معمولا گالوانیزه یا فایبرگلاس هستند. قیمت این دو جنس به دلیل تفاوت در کیفیت متفاوت خواهد بود.

 

برج خنک کننده مدار بسته

نوع دیگر کولینگ تاور مدار بسته است. این نوع از برجها در مقایسه با مدل قبلی تبخیر آب خیلی کمتری دارد. در این سیستم ها با استفاده از نقطه تماس با دستگاه خنک کننده، گرما از طریق آب به برج منتقل می‌شود. در مدل مدار بسته هیچ گونه انتقال جرمی بین سیال فرآیندی و هوا صورت نمی پذیرد. مکانیزم سیستم مدار بسته شبیه دستگاه کندانسور خنک کننده هوا می‌باشد. این برج در اکثر فصلها موجب خنکی هوا می‌شود. این سیستم که به برج خنک کننده خشک نیز معروف است دارای دو قسمت اصلی به نام سیستم هوادهی و کویل فین دار می‌باشد.

 

در داخل برج خنک کننده مدار بسته کوئل به کار رفته است و آب سیستم از درون این کوئل ها عبور کرده و خنک می شود. تنها تفاوت در عملکرد برج خنک کننده مدار بسته نسبت برج خنک کننده معمولی ، جلوگیری از تبخیر و رسوب گرفتن در آب سیستم می باشد، به نحوی که آب سیستم با دلیل عبور از داخل کوئل با هوا در تماس نیست، تبخیر نمی شود ولی در برج خنک کننده مدار بسته همزمان در مدار دیگری آب به روی کوئل ها می ریزد، این آب در مجاورت جریان هوای به وجود آمده به وسیله فن، از روی سطح کوئل ها تبخیر می شود، بنابراین کوئل ها را خنک می کند.

 

راندمان سیستم مداربسته در مقایسه با مدلهای مدار باز کمتر است. غیرتبخیری بودن فرآیند خنک سازی باعث میشود تا راندمانشان کمتر باشد و آبها رفته رفته خنک شوند.کاهش مصرف آب یکی از مهمترین ویژگی های عملکرد برج خنک کننده مداربسته است. و نیاز خاصی به تزریق مداوم آب جبرانی نخواهند داشت.

لازم به ذکر است این سیستم در حالت مدار بسته دارای راندمان حرارتی پایین تری نسبت به برج خنک کننده مدار باز می باشد.مدل مدار بسته توانایی کاهش آب تا دمای مرطوب محیط را ندارد بلکه آب تا نزدیکی دمای خشک محیط کاهش دما پیدا می کند.

  • Er_Fun
  • ۰
  • ۰

انواع کولینگ تاورها

مانند هر وسیله دیگری که برای انجام کار خاصی طراحی و تولید می شود و برای همه کاربردها مناسب نیست، همه برج ها نیز برای همه کاربردها مناسب نیستند. فلذا برج خنک کننده در انواع مختلفی طراحی و ساخته می شود که دارای اندازه های متعددی است. درک انواع مختلف، همراه با مزایا و محدودیت های آنها، هنگام تعیین برج مناسب برای یک پروژه مهم است. لیست مشخصات محصول یک نمای کلی از برج ها را ارائه می دهد تا به شما کمک کند تعیین کنید کدام یک برای صنعت و کاربری شما مناسب است. اما گاهی ممکن است در این میان دچار سردگمی شده و نتوانید که انتخابی بین آن ها انجام دهید، به همین جهت تیم کارشناس برای شما نوع مناسب را معرفی می کند. در حین مشاوره ممکن است کلماتی بشنوید که برایتان تازگی دارد، به همین دلیل در ادامه چند نمونه برج را مورد بررسی قرار داده و سعی می کنیم بخش های مهم را نام ببریم تا در حین سفارش گذاری و یا مشاوره به راحتی گفته های کارشناس را متوجه شوید.

  1. متقاطع

در برج‌های خنک‌کننده جریان متقاطع، آب به‌صورت عمودی از میان بخش خنک کننده جریان می‌یابد در حالی که هوا به‌صورت افقی در سراسر جریان، آب در حال سقوط وزش دارد.

به همین دلیل، نیازی به عبور هوا از سیستم توزیع نیست و استفاده از حوضچه های توزیع آب گرم جریان ثقلی که در بالای واحد بالای برج خنک کننده نصب شده اند، امکان پذیر است. این حوضه ها به طور کلی و پیش فرض بر روی تمام برج های جریان متقاطع اعمال می شوند.

  1. جریان مخالف

برج های خنک کننده ضد جریان به گونه ای طراحی شده اند که هوا به صورت عمودی (برخلاف جریان آب در حال ریزش) به سمت بالا جریان می یابد. به دلیل این جریان هوای عمودی، استفاده از حوضه های باز و جریان گرانشی معمول در طرح های جریان متقاطع امکان پذیر نیست. در عوض، برج‌های جریان مخالف از سیستم‌های اسپری لوله‌ای تحت فشار (نازل) برای پاشیدن آب به بالای پکینگ مدیا استفاده می‌کنند. از آنجایی که هوا باید از سیستم اسپری عبور کند، لوله ها و نازل ها باید از هم دورتر باشند تا جریان هوا را محدود نکنند.

 

همچنین از نظر بهره گیری هوا توسط برج می توان تقسیم بندی خاصی را انجام داد که به صورت زیر خواهد بود.

  • خنک کاری به کمک موتور
  • خنک کاری به صورت وزش باد طبیعی

برج های نوع اول دارای فن هایی هستند که معمولاً در بالای دستگاه نصب می شوند و هوا را وارد برج می کنند. دقیقا برعکس همین قضیه نیز می تواند طراحی شود که در این حالت، هوا توسط دمنده هایی که در پایه ورودی هوا بر روی برج ها قرار دارند رانده می شود.

اکنون که اسامی و مدل های مختلف را شناختید، بهتر است در مورد اصطلاحات مفید نیز بهره ببرید که از آنها بعنوان استااندارد یاد می شود:

اصطلاحات مفید:

  1. BTU (واحد حرارتی بریتانیا) BTU انرژی گرمایی مورد نیاز برای بالا بردن حرارت است
  2. محدوده خنک کننده - تفاوت دما بین آب گرم ورودی برج و آب سرد خروجی از برج محدوده خنک کنندگی است.
  3. رویکرد - تفاوت بین دمای خروجی آب سرد برج و دمای بیرون به عنوان رویکرد شناخته می شود.

(بررسی رویکرد، دمای عملیاتی برج، مهمترین پارامتر در تعیین اندازه و قیمت برج است)

  1. دریفت - قطرات آبی که با فشار هوای ایجاد شده توسط اگزاست فن از برج خنک کننده خارج می شوند

این تلفات رانش شامل آب از دست رفته در اثر تبخیر نیست بلکه قطرات واقعی آب است که به شکل قطره از برج به هوای بیرون خارج می شوند. طراحی مناسب برج می تواند در به حداقل رساندن تلفات دریفت کمک شایانی کند. نرخ رانش معمولاً با استفاده از بافل کاهش می یابد. این دستگاهها حذف کننده های رانش نامیده می شوند، که هوا باید پس از خروج از آن عبور کند و قطراتی که احتمال از دست رفتنشان هست، توسط این دستگاه به دام بیوفتند.

  1. بار حرارتی - مقدار گرمایی که باید از آب در حال گردش توسط کولینگ تاور حذف شود. بار حرارتی برابر است با نرخ گردش آب (gpm) ضربدر سرد شدن بازه زمانی 500 و بر حسب BTU/hr بیان می شود. بار حرارتی نیز یک پارامتر مهم در تعیین اندازه و قیمت برج می باشد.
  2. تن تبرید - یک تن خنک کننده تبخیری، 15000 BTU در ساعت است.

دمای حباب مرطوب (WBT) - کمترین دمایی که آب می تواند از نظر تئوری از طریق تبخیر به آن رسید. این دما در نقاط مختلف کشورمان بسیار متفاوت است و یکی از پارامتر مهم در انتخاب و طراحی برج است و باید توسط یک متخصص اندازه گیری شود.

  1. Dry-Bulb Temperature - دمای هوای ورودی یا محیطی که در مجاورت برج خنک کننده است و با یک دماسنج اندازه گیری می شود.
  2. فشار پمپاژ - فشار مورد نیاز برای پمپاژ آب از نقاط مختلف به برج و برعکس
  3. آب پشتیبان - مقدار آب مورد نیاز برای جایگزینی تلفات طبیعی ناشی از تبخیر، رانش و سرریز.
  4. Bleed off – بخشی از آب در گردش است که برای حفظ و یا جلوگیری از میزان زیاد جامدات محلول در آب استفاده می شود. در واقع هدف این بخش این است که میزان آب مورد نیاز برای کارکرد سیستم را مورد بررسی قرار داده و در صورت کمبود، آن را افزایش دهد تا با کاهش میزان آب، گرفتگی هایی در بخش های مختلف ایجاد نشود.

در انتها نیز چند نکته مهم و کاربردی را در مورد سیستم برج به شما ارائه می کنیم.

رابطه بین محدوده، جریان و بار حرارتی

با افزایش بار حرارتی، هم دامنه و هم جریان افزایش می یابد.

با افزایش محدوده دو حالت ممکن وجود دارد:

مورد قابل قبول و اقتصادی:

با افزایش دمای آب خنک کننده ورودی، دمای برج خنک کن خروجی را ثابت نگه دارید.

مورد غیر قابل قبول و غیراقتصادی:

با کاهش دمای آب خنک کننده خروجی، دمای آب برج خنک کن ورودی را ثابت نگه دارید. این روش غیراقتصادی است زیرا رویکرد در حال کاهش است.

رابطه بین رویکرد و WBT

ارزش طراحی WBT بر اساس موقعیت جغرافیایی پروژه تعیین می شود. ثابت نگه داشتن رویکرد و با تغییر WBT به صورت افزایشی خواهد بود و در نتیجه برج خنک کننده کوچکتر خواهد شد.

 

در واقع می توان این دستگاه ها را بعنوان کارآمد ترین وسیله ها برای خنک کاری شناخت

 

آب مورد استفاده در کولینگ تاور چه آبی است؟

یک آب معمولی (یا سیال های مخصوص دیگر) که توسط یک فرآیند صنعتی که در یک کندانسور تهویه مطبوع گرم شده است، از طریق لوله ها به برج پمپ می شود. آب از طریق نازل‌ها روی بخش هایی به نام «پکینگ مدیا» پاشیده می شوند که جریان آب را در دخل برج خنک‌کننده کند می‌کند و تا حد امکان سطح آب را برای حداکثر ارتباط هوا و آب در معرض تماس قرار می‌دهد. بنابراین هنگامی که آب از میان برج جریان می یابد، در معرض هوا قرار می گیرد و توسط عملکرد برج خنک می شود.

هنگامی که آب و هوا به هم می رسند، مقدار کمی آب تبخیر می شود و یک عمل خنک کننده ایجاد می کند. سپس آب سرد شده به کندانسور یا تجهیزات فرآیندی که در آنجا گرما را جذب می کند، پمپ می شود. سپس دوباره به سیستم خنک کاری پمپ می شود تا یک بار دیگر خنک شود، توجه داشته باضشید که این چرخه کلا تکرار می شود.


 

اکنون که به انتهای مطلب نزدیک می شویم، بد نیست اطلاعاتی در مورد عمل و دانش امروزی برج ها نیز مشخصاتی برای شما ارائه کنیم، زیرا در برخی موارد ممکن است دستگاه مورد نظر شما بسیار بزرگ و یا غیر قابل حمل باشد که در این شرایط باید شرکت تامین کننده شما اقدام به مونتاژ سیستم در محل شما روی آورد. در بخش نهایی نیز قرار است در مورد دو نوع مونتاژ شده در کارخانه و محل مورد نظر، صحبت کنیم.

برج‌های مونتاژ شده (FAP) در مقابل برج‌های غیرمونتاژی (FEP)

برج‌های مونتاژ شده در کارخانه (FAP) در چند بخش ساخته و ارسال می‌شوند که نیازمند شیوه های خاص حمل و نقل است که امکان انتقال وجود داشته باشد. برای مثال یک برج نسبتا کوچک اساسا مونتاژ شده و دست نخورده ارسال می شود. درحالی که یک برج خنک کننده بزرگتر و چند سلولی به عنوان ماژول در کارخانه تولید می شود و برای مونتاژ نهایی به محل مورد نظر مشتری جهت نصب ارسال می شود. برج های مونتاژ شده در کارخانه با نام های (FAP) و محصول مونتاژ شده در کارخانه نیز شناخته می شوند. برج های خنک کننده مونتاژ شده در کارخانه بسته به کاربرد، می توانند جریان متقاطع یا جریان متقابل، جریان القایی یا مکشی باشند. در حالی که همه کاربردها متفاوت هستند.

برج‌های مونتاژ شده در محل مشتری عموما با نام میدانی و یا (FEP) شناخته می شوند، یعنی دقیقاً اجزای آنها در محل مشتری و محل استفاده نهایی مونتاژ می‌شوند. همه برج‌های خنک‌کننده بزرگ و بسیاری از برج‌های کوچک‌تر، پیش ساخته، برای سهولت و افزایش سرعت نصب علامت‌گذاری شده‌ و برای مونتاژ نهایی به محل ارسال می‌شوند. فقط توجه داشته باشید که سازنده معمولا نیروی کار و نظارت را برای مونتاژ نهایی فراهم می کند. برج‌های مونتاژی میدانی نیز بسته به کاربردشان، می‌توانند جریان متقاطع یا ضد جریان باشند.

  • Er_Fun
  • ۰
  • ۰

نحوه کار برج خنک کننده چگونه است؟

کاهش دما و دفع حرارت از سیستمهای متصل به برج وظیفه برج خنک کننده است. با بیانی ساده میتوان گفت که آب داغ خروجی از سیستم ها وارد کولینگ تاور شده و دوباره وارد سیستم می شود. در مرحله خنک شدن در مجاورت هوا قرار می گیرد. در نتیجه این تماس، مقداری از آب بخار شده و مقداری دیگر خنک شده و داخل دستگاه بازمی گردد.

 

با توجه به مطلب گفته شده می توان نتیجه گرفت که کارآمدی آن ارتباط مستقیمی با میزان رطوبت هوای ورودی به داخل برج دارد. بنابراین هرچقدر هوا خنک و خشک تر باشد راندمان مناسب و بالعکس در صورت رطوبت در هوا کارایی پایین خواهد بود. به همین دلیل برج ها در مناطق شرجی و با درصد رطوبت بالا آنچنان قوی پاسخگوی نیازها نیستند و توصیه نمی شوند. شناخت اجزا سازنده که قسمت مهم و حیاتی برج را شامل می شود برای انتخاب درست و راه اندازی صحیح آن بسیار مهم است.

 

کاربرد برج های خنک کن

جهت دانستن مهمترین کاربردهای کولینگ تاور باید بدانیم که به دلیل گستردگی کاربردها قادر به بیان تمام آنها نخواهیم بود. با این حال به چند مورد از مهم ترین آنها اشاره کرده و به تشریح آنها خواهیم پرداخت. صنایع مختلف و سیستم های صنعتی متفاوتی از این برجها استفاده می کنند و نمیتوان مصرف آن را به حوزه ای خاص محدود کرد و آنها را از هم تفکیک کرد. به عبارتی هر صنعتی که دستگاه‌های آن نیاز به خنک شدن دارند از این برج‌ها استفاده می‌کنند.

از جمله این صنعت‌ها پتروشیمی، نفت و گاز، فولاد و ذوب آهن، صنایع پلاستیک، صنایع غذایی، صنعت تولید رنگ، صنایع تولید چسب و رزین است که عموما به انواع برج‌های خنک کننده نیاز دارند. موارد دیگر استفاده از برج‌ها در پاساژها و مجتمع‌های اداری است. در همین راستا ساختمان‌ها نیز از سیستم سرمایشی گرمایشی مرکزی یا همان موتورخانه‌ها استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها برای تنظیم دمای آب موجود در چیلرها نیز مفید هستند. علاوه بر ساختمانهای تجاری، در بعضی از مجتمع‌های مسکونی که سیستم گرمایشی متمرکز ی دارند نیز، کاربرد دارد.

سوال اصلی: برج خنک کننده چیست؟؟؟

برج های خنک کن در اصل وسایل خنک کردن آب می باشند و وسیله ای می باشد که گرمای تولید شده توسط کندانسور را به محیط آزاد منتقل میکند. آبگرم خروجی از کندانسور به بالای خنک کن وارد میشود و از آنجا به تشتک برج میریزد. آب گرم شده برای خنک شدن به برج خنک کن بازمیگردد. آب در برج به گردش در میآید و از بالای برج بطرف پایین ریخته میشود. این آب در حین سقوط از درون پوشش های داخلی برج با هوا برخورد کرده و گرمای خود را به هوا می دهد. بنابراین برج های خنک کننده سیستم توزیع و پخش آب گرم دارند که آب را به صورت یکنواخت روی شبکه مشبک نزدیک به هم می‌پاشد. این شبکه ها آکنه یا پرکننده نامیده می شود. آکنه ها آب سرازیر شده از بالای برج را با هوایی که از میان آن حرکت میکنند کاملا مخلوط کرده به طوری که آب به صورت یک قطره از یک آکنه به سطح آکنه دیگر توسط نیروی ثقل خود می ریزد. هرچند در این برج ها مقداری انتقال حرارت محسوس از آب به هوا وجود دارد ولی تقریباً اثر خنک کنندگی تماماً از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل می‌شود. بخار حاصل از فرایند تبخیر در برج توسط جریان هوایی که یک دمنده ایجاد می کند از برج خنک کن خارج می‌شود.با توجه به اینکه دما رطوبت هوای ازبرج افزایش می یابد بدیهی است که میزان تأثیر برج خنک کن تا حد زیادی به درجه حرارت مربوط به هوای ورودی بستگی دارد با کاهش آن افزایش می‌یابد. اکنون زمان آن رسیده، عواملی که عملکرد برج خنک کن را تحت تاثیر قرار می دهند برایتان توضیح دهیم:

  • سطح و زمان تماس آب و هوا
  • سرعت هوای عبوری از برج
  • جهت جریان هوا نسبت به سطح تماس آب(همسو و غیر همسو)
  • سطح تماس آب با هوا شامل:
  • سطح آب در تشتک برج
  • کلیه سطوح خیس شده در برج
  • سطح کل قطرات آب پاشیده شده در برج

از نظر تئوری پایین ترین دمای قابل حصول برای آب در کولینگ تاور دمای مربوط به هوای ورودی می باشد که در آن شرایط هوای خروجی از بخار آب اشباع خواهد بود ولی اغلب دمای آب خروجی از برج 4تا5.5 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب هوای ورودی میباشد. بنابراین هوای خروجی از برج انبار مقداری از حالت اشباع پایین تر خواهد بود.

نکته: دمای مطلوب هوای ورودی برج هر چه کمتر باشد و راندمان برج افزایش می یابد بنابراین در مناطق مرطوب کندانسور آبی مقرون به صرفه نیست و از کندانسور هوایی استفاده می‌شود.

اکنون مهمترین بخش های این دستگاه را نیز معرفی می کنیم:

  1. فن یا پنکه

تنها کار مهم خنک سازی را انجام میدهند و در دو نوع فن محوری و سانتریفیوژ هستند.

  1. پکینگ ها

جهت ایجاد افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کننده از پکینگ ها استفاده می شود.المان های انتقال حرارت یا پکینگ جایی است که آب دوزی شده توسط بازوهای توزیع آب و هوای مکیده شده از هواکش ها که در تقاطع با یکدیگر موجب انتقال حرارت شده و مقداری از آب تبخیر می شود.

افزایش میزان تبخیر باعث افزایش ظرفیت برج خنک کننده مساوی می‌شود. این المان‌ها سبب میشوند که آب در یک لایه نازک با حداکثر سطح جریان داشته باشد که این امر به افزایش میزان انتقال حرارت کمک می‌کند. در صورتی که جریان آب به صورت مناسب عمل کند استفاده از آب نرم درmakeup waterاین المان ها برای مدت ۱۰ تا ۱۵ سال ماندگاری دارند.

همه پیچ و مهره ها و واشر های استفاده در برج از جنس گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل و سایر تکیه گاه های فلزی دستگاه ها از جنس آهن گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل با ضخامت ۸۳ میکرون ساخته می‌شود.پارکینگ ها به صورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی واسپلاش در برج خنک کن ها استفاده می شوند.

  1. حوضچه مخزن برج خنک کننده

در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد که آب عبوری از المان‌های انتقال حرارت در آنجا جمع می‌شود و به وسیله فلنج ها و لوله های ارتباطی که به لوله کشی خارجی متصل است آب خنک شده را به سیستم انتقال می‌دهد.

  1. قطره گیر ها

تیغه های قطره ای برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کن به کار میروند. آب گرم ورودی به وسیله لوله هایی که از جنس pvc مرغوب و فشار قوی هستند ،به مرکز برج انتقال یافته و به وسیله قطعه آبگردان که از جنس abs و یا آلیاژهای آلومینیوم برج و یا برنز ساخته شده ، تقسیم می شود و از طریق بازوها که از جنس پی وی سی هستند ، با زاویه مناسب بر روی سطح المان‌های انتقال حرارت می ریزد بعداز گذشتن از آنها به انجام فرایند خنک کاری در حوضچه جمع‌آوری می‌شوند.

المان های قطره گیر وظیفه مهار کردن قطرات آب مکش شده توسط نیروی محرکه و بازگشت آن به چرخه خنک کاری را دارند.

  1. جنس ساختاری بدنه

برج خنک کننده بیشتر مواقع از سه جنس فلز ، بتن ، فایبرگلاس ساخته می شود.


مشکلات کولینگ تاور چیست؟

خوردگی قطعات داخلی برج، رشد جلبک‌ها و باکتری‌های بیولوژیکی و همچنین تشکیل رسوب در قسمت‌های مختلف برج عمده‌ترین مشکلات به وجود آمده برای یک برج خنک کن هستند که در دسته بندی های مختلف، عملکردهای متفاوت دیده شده است. در ادامه به توضیح مختصر دسته بندی نیز پرداخته ایم.

دسته‌بندی برج‌ های خنک‌کننده به چند صورت انجام می‌گیرد.

بر اساس سیکل گردش آب، برج‌ خنک کن را به دو دسته مدار باز و مدار بسته تقسیم می‌کنند.

در برج‌ خنک‌کننده مدار باز، آب از طریق نازل‌ها بر روی سطوح خنک‌کننده توزیع می‌شود و در مجاورت با هوا خنک می‌شود.

در برج‌ خنک‌کننده مدار بسته، آب از داخل کویل جریان پیدا می‌کند و هوا بر روی کویل دمیده می‌شود.

جهت افزایش راندمان در بعضی مواقع نیاز به پاشش آب بر روی سطح کویل نیز می‌باشد.

بزرگترین مزیت برج‌های مدار بسته کم بودن مصرف آب می‌باشد.

در مناطق خشک و کم‌آب، استفاده از برج خنک‌کننده مدار بسته، علی‌رغم سرمایه‌گذاری اولیه بیشتر، نسبت به برج خنک‌کننده مدار بسته ارجحیت دارد.

بر اساس شکل ظاهری، برج خنک‌کننده به دو شکل مخروطی یا گرد و مکعبی تقسیم می‌شوند.

در کولینگ تاورهای مخروطی توزیع آب توسط آب پخش کن یا اسپرینکلر صورت می‌گیرد.

در کولینگ تاور مکعبی، توزیع آب توسط نازل‌های ثابت انجام می‌شود.

با توجه به توزیع مناسب آب در برج‌های خنک‌کننده مکعبی، راندمان این نوع برج‌های خنک‌کننده بیشتر از برج‌های خنک‌کننده مخروطی می‌باشد. مشکل عمده برج‌های خنک‌کننده مخروطی، رسوب گرفتگی اسپرینکر می‌باشد که نیاز به تعمیرات و نگهداری بیشتری دارد.

جمع بندی نهایی:

برج خنک کننده یا برج خنک کن وسیله‌ای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در چگالنده به جو از طریق تبادل حرارتی با هوا است. برج‌ خنک کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیال سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین می‌آورند؛ البته باید در نظر داشت در برخی از برج‌ های خنک کن با چرخه بسته که به برج خنک‌ کن خشک مشهور هستند، کاهش دمای سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به دمای حباب خشک هوا امکان‌پذیر است. به عبارت ساده‌تر، برج خنک‌ کننده سیستمی است که از آن به جهت خنک‌سازی آبی در فرایندهای سردسازی سیستم‌های تهویه مطبوع، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و غیره استفاده می‌گردد.

عملکرد برج خنک کننده

گرمای جذب شده توسط مبرد در حال جوش در اواپراتور (مثلا چیلر) از طریق کمپرسور به عنوان گاز داغ به کندانسور پمپ می شود. سپس گاز مبرد داغ به طور غیر مستقیم و از طریق لوله های کندانسور ، با آب خنک پمپ شده از برج خنک کن تماس یافته و گرمای خود را به آن انتقال داده و تبدیل به مبرد مایع می شود. آب کندانسور اکنون حاوی گرمای جذب شده از ساختمان و مقداری گرمای فشرده سازی حاصل از چرخه فشرده سازی در کمپرسور است. سپس آب به برج خنک کن منتقل می شود. جایی که هوا از میان آب عبور می کند تا گرمای آن را جذب نماید تا عمل خنک کاری صورت گیرد.

  • Er_Fun