برج خنک کننده چیست و چگونه کار می کند؟

برج خنک کننده، نوعی مبدل حرارتی تخصصی که برای حذف گرما از آب، عمدتاً از طریق اتلاف گرمای نهان ناشی از تبخیر در هنگام تماس با جریان هوا طراحی شده است. علاوه بر خنک کننده تبخیری، آب با انتقال حرارت محسوس نیز خنک می شود که به دلیل اختلاف دمای هوا و آب رخ می دهد. برخلاف مبدل‌های حرارتی سنتی که از رسانش و همرفت استفاده می‌کنند، مانند مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله یا صفحه، برج‌های خنک ‌کننده با تسهیل تماس مستقیم بین آب و هوا، خنک‌سازی می‌کنند.

برج خنک کننده چه اجزایی و چه وظایفی دارد؟

قطعات برج خنک کننده ممکن است بیشتر به ساختاری، مکانیکی و الکتریکی تقسیم شوند. اجزای سازه تجهیزات ثابت مانند حوضچه، چارچوب برج، عرشه فن، پوشش و لوورها هستند. از طرف دیگر، قطعات مکانیکی تجهیزات دوار هستند: فن ها، میل های محرک و کاهنده سرعت. قطعات الکتریکی از موتورها و کنترل آنها تشکیل شده است.

• پکینگ یا پرکننده (Fill)
• سیستم توزیع (Distribution System)
• حذف کننده های دریفت (Drift Eliminators)
• لوور برج خنک کننده (Louvers)
• فن استک برج خنک کننده (Fan Stack)
• عرشه فن برج خنک کننده (Fan Deck)
• شیرآلات (Valves)
• حوضچه جمع آوری (Collection Basin)
• حوضچه توزیع (Distribution Basin)
• قاب سازه برج (Tower Structural Frame)

انواع برج های خنک کننده کدامند؟

طبقه بندی برج های خنک کننده بر اساس تولید جریان هوا: برج های خنک کننده در نحوه ورود هوا به سیستم متفاوت هستند که می تواند از طریق روش های طبیعی، مکانیکی یا ترکیبی باشد. برج های خنک کننده جریان مکانیکی بیشتر به دو نوع جریان اجباری و جریان القایی طبقه بندی می شوند.

• برج خنک کننده جریان طبیعی
• برج خنک کننده جریان مکانیکی
• برج خنک کننده جریان اجباری
• برج خنک کننده جریان القایی
• برج خنک کننده جریان ترکیبی

طبقه بندی برج های خنک کننده بر اساس جریان هوا به آب

این طبقه بندی برج های خنک کننده را بر اساس روشی که آب با جریان هوا برهم کنش دارند، به عنوان انواع جریان متقاطع یا ضد جریان متمایز می کند.

• برج خنک کننده جریان متقاطع
• برج خنک کننده جریان متضاد (جریان مخالف)

جدول زیر ویژگی های انواع برج خنک کننده را نشان می دهد.

ویژگی های جریان متقاطع و جریان متقابل
	حوزه های مورد توجه	جریان متقاطع	جریان مخالف
۱	اندازه	• فضای بیشتری را اشغال می کند اما می تواند کمتر از جریان مخالف ساخته شود.	• مساحت کمتری نسبت به جریان متقاطع می گیرد.
۲	نگهداری و بهره برداری	• دسترسی به نازل‌ها در هر زمان در دسترس است. • برای برج‌هایی که از فن‌های بادکش القایی استفاده می‌کنند، دسترسی به برج‌های پر و حذف کننده رانش در هر زمان ممکن است.	• بازرسی پر و حذف کننده رانش فقط در حین خاموش شدن قابل انجام است. • عدم دسترسی به سیستم توزیع در حین کار
۳	نرخ جریان آب	• جریان را می توان با تعویض روزنه های نصب شده در نازل ها در حین کار تغییر داد.	• جریان را نمی توان تنظیم کرد زیرا دسترسی به نازل ها وجود ندارد.
۴	انرژی پمپاژ	• سیستم آب تحت فشار مورد نیاز نیست، که هزینه برق را کاهش می دهد.	• فشار آب برای اطمینان از اتمیزه شدن مناسب قطرات آب مورد نیاز است.
۵	توزیع آب	• گرفتگی دهانه بالقوه • حوضه توزیع مستعد رسوب بیولوژیکی است.	• توزیع اسپری اندازه قطرات آب را بهبود می بخشد که انتقال حرارت را افزایش می دهد.

 

طبقه بندی بر اساس روش های انتقال حرارت، برج های خنک کننده را بر اساس نحوه استفاده از این اصول متمایز می کند. 

برج های خنک کننده مدار باز یا مرطوب: همه برج های خنک کننده که در این مقاله توضیح داده شد، از برج های جریان طبیعی یا مکانیکی گرفته تا جریان متقاطع یا ضد جریان، از نوع برج های خنک کننده مرطوب هستند. برج های خنک کننده مرطوب عمدتاً بر اساس اصل خنک کننده تبخیری کار می کنند.

برج‌های خنک‌ کننده سیال یا مدار بسته: در این سیستم خنک کننده، آب گرم برگشتی مصرف‌کنندگان از لوله‌ها یا سیم‌پیچ‌ها عبور می‌کند که در آن انتقال حرارت معقول اتفاق می‌افتد. مزیت اصلی برج خنک کننده خنک کننده مدار بسته این است که آب مصرفی مصرف کنندگان بدون آلودگی است.

برج های خنک کننده خشک: این سیستم خنک کننده در واقع همان اصل کارکرد رادیاتور خودرو را دارد. هوای گرم از طریق لوله های پره دار یا سیم پیچ هایی که در معرض هوای محیط هستند، عبور می کند. گرما عمدتاً با انتقال حرارت محسوس حذف می شود.

طبقه بندی برج های خنک کننده بر اساس ساخت

این طبقه بندی برج های خنک کننده را بر اساس روش های ساخت و ساز یا نحوه مونتاژ یا ساخت سازه دسته بندی می کند.

برج خنک کننده ساخته شده در محل (مونتاژ در محل): این برج خنک کننده در محلی که قرار است از آن استفاده شود ساخته یا مونتاژ می شود.

برج خنک کننده ساخته شده در کارخانه: برج های خنک کننده مونتاژ شده در کارخانه از زمان ساخت به صورت مکانیکی کامل هستند. اینها در محل ارسال می شوند و تقریباً هیچ فرآیند مونتاژ مورد نیازی ندارند.

چه عواملی بر عملکرد یک برج خنک کننده تأثیر می گذارند؟

طراحی یک برج خنک کننده شامل در نظر گرفتن عوامل متعددی از جمله سایکرومتری، گرما و تعادل جرم است. فراتر از تجزیه و تحلیل خواص هوا و آب ورودی و خروجی، باید ویژگی های فیزیکی برج خنک کن مانند توانایی آن در ایجاد پیش ران طبیعی، یکپارچگی ساختاری و حساسیت اجزای آن به رسوب و خوردگی را نیز ارزیابی کرد.

دمای حباب مرطوب (Wet-bulb): این دما، یک پارامتر مهم برای برج های خنک کننده با تکیه بر خنک کننده تبخیری است. wet bulb به شرایط موجود سایت پروژه بستگی دارد.

بار حرارتی مصرف کننده (Consumer Heat Load): اندازه و هزینه یک برج خنک کننده متناسب با بار حرارتی است. برج های خنک کننده معمولاً با استفاده از حداکثر بار گرمایی مصرف کننده یا تقاضای خنک کننده طراحی می شوند.

روش های نگهداری مکانیکی برای برج های خنک کننده چیست؟

برج های خنک کننده، مانند هر تجهیزات دیگری، نیاز به بازرسی و تعمیر و نگهداری منظم دارند تا اطمینان حاصل شود که خنک کننده لازم را به طور موثر انجام می دهند و به افزایش عمر مفید آنها کمک می کند. برخی از روش های نگهداری و بازرسی توصیه شده برای برج های خنک کننده عبارتند از.

1. برج خنک کننده را به طور منظم بررسی کنید. برنامه‌های بازرسی را طبق توصیه‌های سازنده یا سیاست‌ها و بهترین شیوه‌های شرکت دنبال کنید.
2. در حین بازرسی، موارد زیر را بررسی کنید:

• حذف کننده های دریفت برای وضعیت کلی خوب (موقعیت مناسب، تمیزی و غیره)؛
• روغن کاری مناسب یاتاقان های تجهیزات دوار؛
• کشش مناسب مجموعه تسمه و قرقره؛
• عملکرد کنترل کننده سطح؛
• وضعیت سیستم پر و توزیع از رسوب، رسوب یا گرفتگی؛
• وضعیت لوله های فلزی، سازه ها و لوازم ناشی از خوردگی؛
• هرگونه نشتی در لوله کشی و شیرهای جداسازی؛
• هرگونه ترک یا آسیب در حوضچه، پوشش، عرشه فن و چارچوب برج. بر این اساس به همه یافته های بازرسی رسیدگی کنید.

1. در صورت امکان تمام فلس ها، رسوبات و رسوبات را بردارید. برای سطوح فلزی خورده، پوشش های مناسب را اعمال کنید تا از خراب شدن بیشتر جلوگیری شود.
2. صافی ها را تمیز کنید و هر گونه زباله را از لگن جدا کنید.
3. برای برج های خنک کننده با فیلترهای جریان جانبی، شستشوی معکوس منظم را اجرا کنید.

روش های تصفیه آب برج خنک کننده

روش های تصفیه آب کولینگ تاور، بسته به کاربرد و پارامترهای کیفیت آب متفاوت است. در زیر چند روش متداول برای تصفیه آب خنک کننده آورده شده است.

• آب دمنده و آب make-up
• فیلتراسیون
• نرم شدن آب
• تصفیه شیمیایی (بازدارنده های خوردگی، کنترل pH، بیوسیدها)

کاربردهای برج خنک کننده کدامند؟

در هر کارخانه صنعتی، گرما توسط تجهیزات مورد استفاده در فرآیندهای مختلف تولید می شود. حذف این گرمای نامطلوب یک نیاز رایج در تولید صنعتی است. همین امر در مورد ساختمان های تجاری و مسکونی نیز صدق می کند؛ یعنی جایی که خنک سازی برای راحتی، ذخیره سازی در یخچال و حفظ تجهیزات ضروری است. بدون حذف یا دفع موثر این گرمای اضافی، ماشین آلات، تجهیزات و سیستم های تهویه مطبوع به درستی کار نخواهند کرد.

برج های خنک کننده به دلیل راندمان بالا، گزینه ای محبوب برای دفع حرارت هستند. آنها بسته به کاربردشان، در اندازه های مختلفی هستند؛ از واحدهای چیلر کوچک برای مصارف مسکونی گرفته تا سازه های بلند ۲۰۰ متری برای نیروگاه های تولید برق.

کاربردهای رایج برج های خنک کننده

• گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)
• تبرید
• نیروگاه های تولید برق
• کارخانه های صنعتی (نفت و گاز، پتروشیمی و …)

نتیجه گیری

برج‌های خنک ‌کننده، در واقع مبدل‌های حرارتی تخصصی هستند که کار خنک سازی را از طریق روش های تبخیری و انتقال حرارت معقول انجام می دهند. انواع برج خنک کننده با توجه به تولید جریان هوا، جریان هوا به آب، روش انتقال حرارت و ساخت و ساز، طراحی و ساخته می شوند. هر کدام از این برج ها، مزایا و معایب خاص خود را دارند. روش های متداول تصفیه آب برج خنک کن عبارتند از دمیدن آب، فیلتراسیون، نرم کردن آب و افزودن شیمیایی.

 

این مطلب توسط جهان صنعت نیوز نوشته نشده و انتشار آن به منزله تایید محتوا نیست

خواندنی