دما تجهیز برج خنک کننده

از برج خنک کننده برای کاهش دمای آب در گردش سیستم های تهویه مطبوع آب خنک و فرآیندهای صنعتی در کارگاه ها و کارخانه ها استفاده می شود؛ در ادامه به بررسی ویژگی های انواع برج خنک کننده مدارباز، مداربسته، مکعبی و دایره ای، مشخصات فنی و بهترین قیمت خرید آنها می پردازیم.

راهنمای بررسی و انتخاب انواع برج خنک کننده

به طور کلی برج خنک کننده یا کولینگ تاور (Cooling Tower) عمل خنک کردن آب در گردش کندانسور سیستم های تهویه مطبوع آب خنک، فرآیندهای صنعتی، نیروگاه ها، پالایشگاه ها و صنایع مختلف (براساس روش انتقال حرارت با انتقال جرم) را بر عهده دارد. در تولید برج خنک کننده مدار باز، ریزش آب روی پکینگ ها یا المان های واسط (مانند تخته ها) باعث پخش شدن آب روی سطوح آنها، افزایش سطوح مرطوب، کاهش سرعت جریان آب و ایجاد فرصت و زمان مناسب برای تبادل حرارت بین جریان آب ورودی از بالای برج خنک کننده و هوای عبوری از داخل برج و نتیجتاً موجب کاهش دمای آب در تشتک برج خنک کننده می شود.

نکات مهم در انتخاب ظرفیت برج خنک کننده

حتی در بهترین شرایط و حتی در آب و هوای خشک نیز نباید از هر برج خنک کننده انتظار کاهش دمای آب خروجی نسبت به آب ورودی بیشتر از 15 درجه سلسیوس را داشت. ضمناً اگر دمای آب خروجی فرآیندهای صنعتی، در کارخانه ای بالا باشد و بخواهید دمای آنرا با یک یا دو و یا حتی سه دستگاه برج خنک کننده مدار باز بصورت سری تا محدوده دمای 26 درجه در تهران کاهش دهید، توجه داشته باشید که دمای آب ورودی به برج اول نباید تا حدی بالا باشد که به پکینگ های برج خنک کننده آسیب وارد گردد.

بنابراین چنانچه از برج خنک کننده مدار باز برای کاهش دمای آب فرآیندهای تولید استفاده می کنید، دمای آب ورودی به کولینگ تاور نباید از ℃55 بیشتر باشد!
و چنانچه دمای آب بیشتر از این مقدار بود باید ابتدا دمای آن را با روش های دیگری مثل نظیر هدایت آب به استخرهای روباز و قرار گرفتن آن در معرض وزش جریان هوای محیط کاهش دهید و سپس آن را وارد کولینگ تاور نمایید.

همچنین، هرچه رطوبت نسبی هوای محل نصب برج خنک کننده کمتر باشد، دمای هوای مرطوب آن محل کمتر و در نتیجه راندمان خنک کنندگی و کاهش دمای آب خروجی از برج، بیشتر خواهد بود.

نکته قابل توجه در خصوص محاسبه ظرفیت و انتخاب برج خنک کننده انواع پروژه های تهویه مطبوع آب خنک و برج های خنک کننده مورد نیاز فرآیندهای خط تولید کارگاه ها یا کارخانجات صنعتی، دقت و بررسی شرایط آب و هوایی و اقلیمی محل پروژه خصوصاً رطوبت نسبی و دمای مرطوب هوای محل در فصل تابستان است.

چنانچه پروژه در منطقه ای با آب و هوای معتدل مانند شهر تهران، کرج، مشهد، شیراز، کرمانشاه، خرم آباد، سمنان، اصفهان، سلیمانیه، اربیل، موصل، حلب، مزارشریف، کابل، کرکوک، تبریز و… باشد، میزان انتقال حرارت و کاهش دمای آب برج خنک کننده براساس دمای مرطوب هوای محیط نسبت به شرایط اقلیمی گرم و خشک مانند شهرهای یزد، کرمان، زاهدان، زابل، بغداد، عمان، مدینه، کربلا، نجف و… تا حدودی متفاوت است.

انواع برج خنک کننده

برج های خنک کننده را می توان از دیدگاه های مختلف به شرح زیر تقسیم بندی نمود:
1. جنس بدنه (گالوانیزه- فایبر گلاس- بتنی)
2. نحوه مکش جریان هوا (طبیعی – اجباری)
3. نحوه برخورد جریان هوا و آب (جریان متقاطع و جریان مخالف)
4. سیستم توزیع آب (نازل – تشتک- بازوهای آبگردان )
5. شکل ظاهری (مدور – مکعبی)
6. نوع عملکرد (برج های خنک کننده مدار باز، مدار بسته و هیبریدی)

تعریف انواع برج های خنک کننده

1. برج خنک کننده مدار بسته

در برج خنک کننده مدار بسته، انتقال حرارت بین آب و سیال درون کویل، از طریق ریزش آب بر روی کویل یا مبدل حرارتی صورت می پذیرد. همچنین از آنجایی که سیال در یک مسیر کاملاً بسته درون کویل، در جریان و تبادل حرارت است، کاملاً پاک و فاقد هر نوع آلودگی خواهد بود؛ به همین خاطر به این سیستم، برج خنک کن مدار بسته گفته می شود.

همانطور که گفته شد، نحوه عملکرد کلی این گونه برج ها به این صورت است که با پاشش آب روی کویل و پکینگ برج خنک کننده  همراه با به جریان در آمدن حجم زیادی از هوای درون برج خنک کننده، آب در گردش درون برج خنک می شود. سپس این آب در تماس با کویل حاوی آب (سیال ناقل حرارت)، باعث کاهش دمای آب یا روغن (یا هر سیال دیگر) جاری در کویل مدار بسته این برج ها می گردد. لازم به ذکر است که قیمت برج خنک کننده مدار بسته به دلیل نوع ساختار داخلی آن و دارا بودن تجهیزاتی مانند کویل های تبادل حرارت، پمپ و… گران تر از برج خنک کننده مدار باز است.

2.برج خنک کننده هیبریدی

هیبرید (Hybrid) در لغت به معنی ترکیب دو یا چند رویکرد مختلف برای ایجاد یک رویکرد بهتر است. بنابراین می توان گفت که برج خنک کننده هیبریدی نیز ترکیبی خاص و کامل از برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز است که با هدف بهبود عملکرد کلی و افزایش راندمان و بهره گیری از مزایای هر یک از این دو نوع کولینگ تاور طراحی می شود. کولینگ تاور هیبریدی به دلیل نوع طراحی خاص آن، ابعاد و ارتفاع بلندتر و هزینه اولیه ساخت بالاتری نسبت به انواع برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته دارد.
همچنین میانگین مصرف آب سالانه در برج خنک کن هیبریدی بسیار کاهش یافته است و به همین دلیل به آن برج خنک کننده کم مصرف هیبریدی نیز گفته می شود. در این روش سیال خنک شونده هم از درون کویل برج خنک کننده (مانند برج مداربسته) عبور داده و خنک می شود، سپس از درون مدبل حرارتی یا کندانسور عبور کرده و در مجاورت آب خنک ورودی از تشتک برج خنک کنند هیبریدی نیز مجدداً خنک می گردد.

3.برج خنک کننده خشک

برج خنک کننده خشک به کندانسورهای هوایی سیستم های تبرید تراکمی و یا مبدل های حرارتی هوا به سیال (هواخنک) اطلاق می شود که شبیه به یک مبدل حرارتی بین آب و هوا عمل می کند. در این سیستم، آب و هوا هیچ گونه تماس مستقیمی با هم ندارند و در نتیجه آبی تبخیر نمی شود (به این ترتیب مصرف آب در کندانسور هوا خنک صفر است).

نحوه عملکرد برج خنک کننده خشک یا همان کندانسور هواخنک به صورت زیر است:
• آب گرم حاصل از فرآیندهای صنعتی از طریق پمپ ها و لوله کشی وارد کولینگ تاور می شود.
• این آب گرم درون کویل مسی (یا لوله های مسی جریان رفت و برگشتی) جریان می یابند.
• در این مرحله تماس غیرمستقیم آب و هوا اتفاق می افتد:

به این صورت که هوای محیط بیرون به وسیله فن های قرارگرفته در بخش بیرونی کویل، به داخل برج خنک کننده مکش می شوند. سپس این هوا با سطح لوله های انتقال سیال گرم برخورد می کند و در نتیجه این برخوردهای مداوم، سیال خروجی از برج خنک کننده خشک حرارت خود را تا دمای خشک محیط اطراف کویل از دست داده و خنک می گردد.

4.برج خنک کننده مدار باز

برج خنک کننده مدار باز در واقع همان کولینک تاور معمول سیستم های تهویه مطبوع آب خنک می باشد که آب ( سیال ناقل حرارت ) پس از ورود به پکینگ برج خنک کننده و پاشش روی پکینگ ها (که باعث افزایش سطح تماس با جریان هوای درون برج می شوند) خنک شده و پس از جمع شدن آب در تشتک پایین برج، مجدداً توسط پمپ به سیکل تبادل حرارت در سیستم تهویه مطبوع باز می گردد.

قطره گیر برج خنک کننده

المیناتور یا قطره گیر که معمولا از جنس P.V.C یا P.P است، به منظور کاهش میزان دریفت یا پرتاب قطرات آب از بالای برج خنک کننده و در بخش بالای نازل های برج خنک کن نصب می گردد. طرح المیناتور یا قطره گیر در مدل های P.V.C معمولا لانه زنبوری و در مدل های P.P از نوع وی-بار (V-bar) می باشد که میزان هدررفت آب را به کمتر از 0.02 آب در گردش برج خنک ساز کاهش می دهد.

با توجه به اهمیت بالانس فن گردش هوا در عملکرد برج خنک کننده و ارتباط مستقیم آن با طول عمر فن و الکتروموتور، به منظور تداوم بالانس دینامیکی فن گردش هوا، نسبت به نصب کاملاً افقی و تراز شده انواع برج های خنک کننده در محل نصب خود نهایت دقت را مبذول فرمایید.