برج خنک کننده (Cooling Tower) چیست؟
برج خنک کننده دستگاهی برای رد گرما است. با قرار دادن آب بر روی آن، هر چیزی داغی به سرعت خنک میشود. این ماده بخار میشود و بخش مورد نظر به سرعت خنک خواهد شد. مانند رادیاتور یک اتومبیل که وقتی بیش از حد گرم میشود جوش میآورد. اکنون به چیزی احتیاج دارد؟ آبی که روی آن ریخته شود، شروع به بخار شدن کند تا رادیاتور سرد شود.
حالا چرا آب؟
زیرا پتانسیل خنک سازی یک سطح مرطوب بسیار بهتر از سطح خشک است. خنک سازی آبی در فرایندهای سردسازی سیستمهای تهویه مطبوع، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و مواردی از این قبیل مورد استفاده قرار میگیرد.
جالب است بدانید که برای یک نیروگاه بزرگ صدها هزار گالن آب در دقیقه لازم است! اصطلاح عمومی برج خنک کننده برای توصیف تجهیزات، حرارت مستقیم یعنی مدار باز و غیرمستقیم یعنی مدار بسته است.
نحوه ی عملکرد برج خنک کننده :
آبی که توسط یک فرآیند صنعتی یا در یک کندانسور تهویه مطوع گرم شده است ، از طریق لوله ها به برج خنک کننده پمپ می شود .آب از طریق نازل ها روی پره ها اسپری می شود (پخش می شود) که جریان آب را از طریق برج خنک کننده ، خنک میکند. هنگامی که آب در برج خنک کننده جریان می یابد ، در معرض هوا قرار می گیرد که توسط فن موتور الکتریکی به داخل برج خنک کننده کشیده می شود.
هنگامی که آب و هوا در معرض یکدیگر قرار می گیرند کمی آب تبخیر شده و عمل خنک کنندگی ایجاد می کند ، سپس آب سرد شده به کندانسور یا تجهیزات فرآیندی پمپ می شود که در آنجا گرما را جذب می کند ، سپس دوباره به برج خنک کننده پمپ می شود تا یکبار دیگر خنک شود.
همه برج ها برای همه کاربرد ها مناسب نیستند . برج های خنک کنده در انواع مختلفی طراحی و تولید میشوند که دارای تناژ ها و اندازه های متعددی هستند درک انواع مختلف برج خنک کننده همراه با مزایا و محدودیت ها ی آنها ، هنگام تعیین برج مناسب برای یک پروژه مهم است.
انواع برج خنک کن از لحاظ نوع عملکرد
- برج خنک کننده مستقیم یا مدار باز
- برج خنک کننده مدار غیرمستقیم یا مدار بسته
معرفی برج خنک کننده مستقیم (مدار باز)
در این برج جریان آبی که بایستی خنک شود در تماس مستقیم با هوا قرار می گیرد . به نحوی که آب به بالای برج هدایت یافته و از طریق نازل ها روی پکینگ برج توزیع می شود ، آب بصورت لایه های بسیار نازک روی سطوح پکینگ پخش شده و در نتیجه سطح تماس بسیار بزرگی با جریان هوای عبوری ایجاد می گردد.
هوا از 2 طریق آب را خنک می کند . بخشی از گرمای آب به واسطه ی انتقال حرارت دفع می شود ، اما بخش اصلی خنک کاری آب ناشی از فرایند تبخیر می باشد. نهایتاٌ هوای اشباع شده ، از بالای برج در اتمسفر تخلیه می گردد و از طرف دیگر آب سرد انباشته شده از پایین برج خارج می شود.
برج خنک کننده باجابه جایی اجباری هوا : جریان هوا توسط عاملی خارجی ، به شیوه جا به جایی اجباری در برج خنک کننده بوجود می آید. چنانچه به کمک فن های محوری یا سانترفیوژ تعبیه شده ، هوا درون برج خنک کن به جریان در می آید.
برج خنک کننده با جابه جایی طبیعی هوا : جریان هوا از طریق فرآیند جا به جایی طبیعی و به واسطه ارتفاع زیاد برج خنک کننده بدون وجود هیچ گونه نیروی خارجی ایجاد می شود.
برج های خنک کننده جریان متقاطع ( CROSS FLOW) در برج های خنک کننده جریان متقاطع ، آب به صورت عمودی از میان پره ها جریان می یابد در حالی که هوا به صورت افقی جریان یافته در سراسر جریان آب در حال ریزش جریان دارد.
برج های خنک کننده مخالف ( COUNTER FLOW ) : به گونه ای طراحی شده اند که هوا به صورت عمودی به سمت بالا جریان یابد بر خلاف آب که به سمت پایین جریان دارد.
معرفی برج خنک کننده مدار غیر مستقیم (مدار بسته)
یک مدار غیرمستقیم یا مدار بسته، معمولاً بدون تماس مستقیم هوا و مایعات با آب یا مخلوط گلیکول خنک میشود. برخلاف برج باز، برج غیر مستقیم دارای دو مدار سیال جداگانه است. یکی از مدارها خارجی است که آب درون آن در خارج از مدار دوم چرخانده میشود. سپس برای خنک شدن مایع داغ از جریان لوله ها به ادامه فرآیند متصل میشوند و در یک مدار بسته بازگردانده میشوند.
هوا از طریق آب چرخشی که در خارج از لوله های آبشاری جریان دارد، به بیرون کشیده میشود و خنک کننده تبخیری عملکردی مشابه کولینگ تاور (برج خنک کننده) قبلی را فراهم میکند. گرما از مدار سیال داخلی و از طریق دیواره های لوله سیم پیچها، به مدار خارجی منتقل میشود. سپس با گرم شدن هوا و تبخیر مقداری از آب، به جو منتقل میشود. قرار است در ادامه مطلب، به معرفی برجهای خنک کننده کوچک بپردازیم.
انواع برج خک کن ازنظر جریان هوا
- جریان طبیعی
- جریان مکانیکی
- جریان مرکب
جریان طبیعی
در این نوع برج ها فن و هر گونه موتور الکتریکی برای به جریان انداختن هوا وجود ندارد و این برج ها با استفاده از جریان طبیعی هوا، آ ب را خنک میکنند
این برج ها قابل اطمینان نیسستند زیرا به شدت به شرایط محیطی وابسته هستند
جریان مکانیکی
در این نوع برج ها هوا با استفاده از فن به جریان می افتد و این برج ها کمتر به شرایط محیطی وابسته هستند
این نوع ممکن است القایی یا اجباری باشد
در القایی ،فن ها در قسمت خروج هوا گرم می باشند و در مدل اجباری ،فن ها در قسمت ورود هوا به برج می باشند
جریان مرکب
همانطور که از نامش پیدا است ترکیبی از دو برج قبل است یعنی هم فن دارد هم میتواند به کمک جریان طبیعی کار کند در مواقعی که جریان طبیعی پاسخگو نباشد از فن ها برای به گردش در آوردن هوا کمک گرفته می شود
هدف اصلی برای استفاده از برج خنک کننده چیست؟
از یک برج کوچک خنک کننده برای خنک سازی آب استفاده میشود و در واقع یک مبدل حرارتی عظیم است. این برج گرمای ساختمان را به جو منتقل میکند و آب سردتر را به چیلر برمیگرداند. میتوان این طور بیان کرد که آب گرم را از یک چیلر دریافت میکند.
این آب گرم به عنوان آب کندانسور شناخته میشود.
چرا آب کندانسور؟
زیرا در کندانسور چیلر گرما میگیرد. چیلر معمولاً مانند یک زیرزمین در سطح پایین تری قرار دارد و نقش اصلی را در برج خنک کننده دارد.
برجهای خنک کننده چگونه کار میکنند؟
تجهیزات تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی میتوانند گرما را به شکل حجم عظیمی از آب گرم تولید کنند که باید سرد شود. در اینجا برجهای خنک کننده دست به کار میشوند. آب گرم در آن عبور میکند، دوباره گردش پیدا میکند و در معرض هوای خشک و خنک قرار میگیرد.
گرما از طریق تبخیر آب برجهای خنک کننده این چرخه را ترک میکند. سپس آب سردتر به تجهیزات تهویه مطبوع وارد میشود. تا زمانی که تمامی تجهیزات خنک شود، چرخه خنک کننده بارها و بارها تکرار میشود. هنگامی که کندانسور گرم وارد کولینگ تاور میشود، آب از طریق چند نازل عبور داده میشود. در این مرحله به صورت قطره های کوچک به بیرون پاشیده میشود.
این اتفاق باعث افزایش سطح آب میشود و از طریق تبخیر بیشتر باعث از بین رفتن گرما خواهد شد. فن که در بالای برج قرار دارد، هوا را از پایین برج به سمت بالا در جهت مخالف آب گرم هدایت میکند. هوا گرما را از طریق آب تبخیر شده به جو منتقل میکند.
چرا به برج های خنک کننده نیاز است؟
برجهای خنک کننده یکی از اجزای اصلی بسیاری از سیستمهای برودتی هستند. میتوان از برجهای خنک کننده برای تأمین هوای خنک ساختمانهای بزرگ تجاری مانند فرودگاهها، مدارس، بیمارستانها یا هتلها استفاده کرد. ماشین آلات و فرایندهای تولیدی صنایعی که مقدار زیادی گرما تولید میکنند، باید به طور مداوم خنک شوند تا بتوانند به شکلی موثر به کار خود ادامه دهند.
برخی تصور میکنند قیمت برج خنک کننده مقرون به صرفه نیست! باید بدانید که کارآمدترین، موثرترین و کم هزینه ترین راه حل برای از بین بردن این گرما، نصب برجهای خنک کننده است. در ادامه انواع برجهای خنک کننده را به شما معرفی خواهیم کرد.
آشنایی با انواع برج خنک کننده
- برج خنک کننده طبیعی: معمولاً برای نیروگاههای بزرگ و صنایع با جریان آب خنک کننده بینهایت استفاده میشود.
- برج خنک کننده مکانیکی: هوا توسط یک فن به گردش در میآید و از طریق سازه خنک شود.
- برج خنک کننده Crossflow: هوا به صورت افقی از طریق ساختار برج به یک قسمت پلنوم باز منتقل شود.
- سیستم های برج خنک کننده Counterflow: هوا به سمت بالا حرکت کند و جریان متناوب با آب گرم برای خنک شدن هوا به سمت پایین بیفتد.
مشکلات رایج در برج های خنک کننده
- رسوب گرفتگی و از بین رفتن پکینگها (نوعی پوشال مخصوص)
- رسوب گرفتن لوله های توزیع آب و بخش های مختلف داخلی کولینگ تاور در تماس با آب
- در زمستان یخ زدن آب برج خنک کن
- مشکل تامین آب
جمع بندی
احداث سیستمهای برجهای خنک کننده برای بسیاری از مشاغل ضروری است. برای خرید این تجهیزات یک نکته مهم را به خاطر داشته باشید. سیستمهای خنک کننده آب در درجه اول از دو ماده مهم ساخته میشوند. این دو ماده فلز یا پلاستیک است. شرکتهای زیادی اقدام به فروش برج خنک کننده میکنند.
همانطور که میدانید، فلز میتواند زنگ بزند و حتی خورده شود و هرچه در داخل آن باشد با گذشت زمان شروع به نشت کند. جای تعجب نیست که برجهای خنک کننده فلزی فقط 15 سال عمر مفید دارند و نیاز به نگهداری با رنگ اپوکسی، درزگیر و موارد دیگر دارند. در نتیجه تعمیر و نگهداری مداوم، میتواند منجر به خرابی آن شود. این یعنی ضرر مالی! بهتر است این موضوع را به عنوان نکته پایانی در نظر داشته باشید.
خیلی مقاله خوب و مفیدی بود خدا قوت دستتون درد نکنه
این موضوع اخرکه در رابطه با ضرر مالی بود خیلی مهم بود فکر میکنم. چطور میتونم ازتون مشورت بگیر؟
سلام کامران عزیز کافیه که با تلفن های شرکت تماس بگیرید و بگید که نیاز به مشاوره دارید.
موفق باشید.