نحوه کارکرد برج خنک کننده​

قبل از تعریف برج خنک کننده به نحوه کارکرد برج خنک کننده (cooling tower)، بایستی بدانید که این دستگاه ها دارای يک ساختمان بتني، فلزي، چوبي و يا با فایبرگلاس شكل هستند. برج خنک کننده براي سرمايش آب گرم صنعتی به صورت طبيعي يا مكانيكي طراحي و ساخته مي شود. درواقع چنانچه آبهای داغ صنعتی خنک نشوند، قابلیت استفاده مجدد در چرخه تولید را نخواهند داشت. بنابراین باید از آبهای جایگزین طبیعت استفاده شود که آسیبها را به محیط زیست افزایش می دهد!!. ازهمین رو آشنایی با نحوه کارکرد برج خنک کننده و چگونگی خنکسازی آبهای داغ صنعتی، بسیار پراهمیت است.نحوه کار برج خنک کننده بدین صورت است که آب داغ وارد شده به سیستم کولینگ، توسط فن های دستگاه سرد می‌شوند. آب گرم از طریق لوله به بالای برج خنک کننده منتقل و از طریق آب پاشهایی که در بالای برج خنک کننده نصب گردیده، از بالا به پایین بر روی پکینگ ها (pp یا pvc) پاشیده می شود. با این کار سطح تماس بیشتری میتواند بین آب و هوا ایجاد شود. بطوریکه سطحی از آب داغ روی پکینگ تشکیل شده و از سوی دیگر، هوایی که توسط فن ها از درون لوورهای اطراف برج خنک کننده وارد می شود با آب برخورد میکند. درنتیجه خنکای هوا به آب منتقل میشود و خنکسازی انجام میشود.کارکرد درست برج خنک کننده در کاربری خود زمانی مشخص خواهد شد که دمای خروجی نزدیک ترین میزان خود به دمای وت بالب را پیدا نماید. در واقع کار اصلی یک کولینگ تاور سرد کردن آب جهت دفع گرمای مازاد تجهیزات به محیط بیرون است. برج خنک کن بر اساس قوانین ترمودینامیک کارکردی بسیار شبیه به یک کولر تبخیری دارد. در کولر هوا از طریق تماس با آب پاشش بر روی پوشالها رطوبتش افزایش یافته و خنک تر می شود و حال این عملکرد در برج های خنک کن معکوس است.

برج خنک کننده (کولینگ تاور) دستگاهی برای کاهش دمای آب گرم می باشد. برج خنک کننده نوعی مبدل حرارت بوده که مسئولیت تولید آب خنک برای ماشین آلات صنعتی را بر عهده دارد. به صورت کلی اساس کار این دستگاه بر پایه ی اصول اولیه فرآیند تبخیر است. در این فرآیند حجم وسیعی از آب خنک می شود تا برای ورود دوباره به تجهیزات مورد نیاز، مورد بهره گیری قرار بگیرد. از این دستگاه ها در صنایعی مثل پالایشگاه ها، نیروگاه ها، پتروشیمی ها و… بهره گیری میشود. بهتر است بدانید که برج های خنک کننده در شکل ها و سایزهای گوناگونی از مدل های کوچک تا خیلی بزرگ با قابلیت حذف هزاران btu انرژی گرمایی از آب، ساخته می شوند. نحوه کارکرد برج خنک کننده به عامل های مختلف بستگی دارد و در ادامه به مفصل به جزئیات میپردازیم 

انواع مکانیزم سیستم کولینگ

بسته به تناژ تبرید، اقلیم و نوع تبادل حرارت، مدلهای مختلفی از برجهای خنک کن تولید میشود. نحوه عملکرد هریک از برج های خنک کننده نیز مسلماَ میتواند متفاوت باشد. بنابراین در ادامه به بررسی اجمالی هریک از این مدلهای کولینگ تاور خواهیم پرداخت.بطورکلی در برج خنک کننده آب گرم به طور مستقيم و يا غيرمستقيم در تماس با جريان هوای طبيعي يا مكانيكي قرارگرفته و گرماي آن به هوا منتقل مي شود و براي مصرف بعدي مورداستفاده قرار مي گيرد.عملکرد برج خنک کننده بر پایه سه عامل اصلی گردش آب، ایجاد جریان هوا و تبخیر استوار است. نحوه کارکرد برج خنک کننده به این صورت می باشد که آب داغ وارد شده به داخل دستگاه، از طریق فن های دستگاه سرد می شود. نحوه کارکرد این دستگاه براساس تماس مستقیم یا غیر مستقیم آب گرم و هوا بوده که در نتیجه حرارت اضافه آب، در هوا تبخیر می شود. هدف اصلی تولید این دستگاه ها ، کاهش دمای آب برگشتی تجهیزاتی مثل چیلر، بویلر و کوره های ذوب فلزها می باشد

انواع برج خنک کننده

1. برج خنک کننده مدار بسته خشک

در این دستگاه، آب در یک چرخه ی کاملا بسته در تماس با هوای خشک محیط سرد میشود. به علت تماس غیر مستقیم آب با هوای خشک، دمای آب تحت تاثیر دمای محسوس اقلیم جوی قرار می گیرد. این مدل از دستگاه ها شامل شبکه های لوله ی مسی و فین های آلومینیوم تحت عنوان کویل فیندار هستند.

2. برج خنک کننده مکعبی

این سیستم ظاهر مکعب مستطیل دارد و فضای کمی را اشغال می کند. برج خنک کننده مکعبی می تواند به شکل مدار باز، مدار بسته و یا هیبریدی طراحی و تولید شود. برج های خنک کننده مکعبی شامل سیستم پاشش آب ثابت و بسیار کم رسوب هستند. این دستگاه ها به علت داشتن ارتفاع زیاد و سیستم پاشش آب منظم، شامل راندمان بسیار بالایی می باشند.

3. برج خنک کننده مدار باز (خیس یا مرطوب)

این دستگاه با ایجاد یک سطح تبادل تماس مستقیم بین هوا و آب، دمای آب را کاهش میدهد. در این سیستم درصدی از آب تبخیر شده و وارد هوای ورودی می شود. این موضوع باعث مرطوب شدن هوای اطراف آن میگردد.

4. برج خنک کننده مخروطی

این دستگاه یکی از قدیمی ترین طرح های تولیدی بسیاری از شرکت های سازنده محسوب میشود. ابعاد بزرگ استوانه ای شکل و ارتفاع کم نسبت به برج خنک کننده مکعبی از مشخصات بارز این مدل محسوب می شود.

قیمت برج خنک کننده

قیمت برج خنک کننده مانند سایر دستگاه های صنعتی به پارامترها و شاخصه های مختلفی بستگی دارد. هدف از خرید این دستگاه، بهره گیری از آب خنک جهت استفاده در فرآیند تولید است. توجه داشته باشید که هزینه در نظر گرفته شده برای تهیه برج خنک کننده ، فقط هزینه مربوط به خرید آن نیست. هزینه های جانبی دیگری مانند طراحی و اجرای لوله کشی، هزینه تامین آب، هزینه ساخت فونداسیون دستگاه و… را هم باید در نظر بگیرید.

گونگی کارکرد انواع برج های خنک کننده

1-مقایسه کارکرد انواع برج خنک کن بر اساس نوع جریان هوادهی

در این قیاس برجهای خنک کن به سه دسته اتمسفریک، جریان اجباری محوری و جریان القایی حلزونی تقسیم می شوند. برج های خنک کننده امروزه نسبت به نحوه چگونگی انجام کار خنک کاری آب توسط هوا به دسته بندی هوای اجباری و هوای طبیعی تقسیم می شوند. در واقع اگر یک کولینگ تاور با جریان طبیعی هوای اتمسفر محیط آب را سرد کند به آن اتمسفریک می گویند. در صورت استفاده از فن یا پروانه در جریان انتقال سیال هوا به برج خنک کننده، جریان اجباری یا القایی اطلاق می شود. در تصویر زیر نحوه چگونگی عملکرد و طرز کار انواع کولینگ تاورهای مذکور نمایش داده شده است.

2-مقایسه کارکرد برج های خنک کننده بر اساس نوع زاویه جریان هوا

در این تمایز کولینگ تاورها با توجه به نوع نحوه برخورد هوا با آب به دو دسته کانترفلو و کراس فلو تقسیم میگردند. برجهای خنک کن کانترفلو که به آنها جریان مخالف نیز گفته می شود امروزه بیشترین کاربرد را در میان انواع این منبع برودتی پیدا کرده است. در این مدل هوای خشک و خنک از چهار طرف دستگاه از قسمت زیرین وارد شده و از پایین به سمت بالا (خلاف جهت ریزش آب) گذر می کند.

در برج های خنک کننده کراس فلو یا جریان متقاطع هم هوا تحت زاویه عمود بر آب ریزشی جریان می یابد. نتیجه هر دو عمل تماس آب داغ ریزشی با جریان هوای مکشی است ولی تفاوت در روش این کار موجب بروز یک سری مزایا و معایب در هر مدل گردیده است. در تصویر زیر علاوه بر دیدن نحوه کار برج خنک کننده می‌توانید مقایسه ای از عملکرد هر دو تیپ را مشاهده کنید.

3-مقایسه کارکرد انواع برج خنک کننده بر اساس نوع مدار گردشی آب

چنانچه قصد کنیم به طور خلاصه کولینگ تاورها را بر اساس طرز خنک کردن آب دسته بندی کنیم دو ساید مدار باز و مدار بسته را سریعاً می توان انتخاب کرد. برج های خنک کننده مدار بسته با تماس غیر مستقیم بین آب گرم با هوای خشک و سرد موجب کاهش دمای آب درون کویل می گردد.

این در حالی است که در برجهای خنک کن مرطوب یا باز عمل ارتباط هوای اطراف با اب مستقیماً انجام می پذیرد. خروجی هر دو کار کاهش میزان معینی دمای آب بوده ولی چگونگی این عملکرد سبب تمایز اصلی بین این دو مدل می گردد. در تصویر زیر نحوه کارکرد یک دستگاه برج خنک کننده فایبرگلاس را مشاهده می نمایید.

نتیجه گیری