آشنایی با برج خنک کننده

برج خنک کننده چیست ؟

از لحظه پیدایش صنایع همواره این اندیشه برای بشر وجود داشته که فعالیت بیش از حد ماشین آلات صنعتی، علاوه بر تولید حرارت و آلودگی محیطی در محیط کار موجب گرم شدن و داغ کردن ماشین آلاتی که گاها 24 ساعته روشن هستند، می گردد. از این رو به فکر راهی برای خنک سازی محیط و تهویه دمایی آن و همچنین کاهش دمای ماشین آلات صنعتی افتادند. برج خنک کننده همان راه حل مهندس و مقرون به صرفه ای است که علاوه بر کمک به کاهش و تهویه مطبوع دمای محیطی این صنایع ، با خنک سازی آبی که در چگالنده های صنعتی گرم شده است و بازگرداندن این آب خنک سازی شده به چرخه فرآیندی موجب کاهش دمای این ماشین آلات و افزایش طول عمر دستگاهها و افزایش راندمان و بازده آنها می گردد. برج خنک کننده با استفاده از پدیده تبادل حرارت ، آب گرم شونده را دریافت و آن را تا نزدیک دمای هوای مرطوب و یا هوای خشک خنک سازی می کند.

اجزا برج خنک کننده :

بسته به این که برج خنک کننده ما از کدام مدل باشد ، می توان اجزا و قطعات زیر را برای برج خنک کننده متصور شد :

·        بدنه گالوانیزه یا فایبرگلاس

·        الکتروموتور

·        فن استک

·        الکتروفن

·        سطوح تبادل کننده حرارت ( پکینگ و یا کویل )

·        قطره گیر

·        آب پخش کن

·        لوور

·        تشتک (حوضچه تخلیه آب )

·        اتصالات ورودی و خروجی

·        ترموستات

·        کاهنده دور و ...

انواع برج خنک کننده :

در کارخانجات و کارگاه ای تولیدی شرکت سازآب بسته به سفارشات مشتریان و ظرفیت و حجم برج خنک کننده ، مدلها و انواع مختلف برج خنک کننده به دستان توانمند تکنسین های ما طراحی و تولید می گردد. ما با خرید مواد اولیه جهت ساخت اعم از موتور که ممکن است تولید داخل ( موتوژن یا الکتروژن ) باشد و یا وارداتی ( زیمنس جمهوری چک ) باشد، مواد فایبرگلاس جهت ساخت بدنه ، ورق گالوانیزه و استنلس استیل ، فن ( فن محوری ) و ... اقدام به ساخت برج خنک کننده می کنیم. در فرآیند تولید برج خنک کننده بخشی عظیمی از مراحل تولید توسط نیروی انسانی و نیروی یدی ساخته می شود و برخی از مراحل توسط ماشین آلات صورت می پذیرد. برای طراحی و تولید برج خنک کننده می بایستی تیمی توانمند شامل مهندسان مکانیک و مهندسی مواد و تکنسین های باتجربه و آچار به دست ساعتها با دقت و تمرکز بالا در کنار یکدیگر مشغول به فعالیت باشند تا با فوت کمترین زمان مشتریان را به سفارش خود برسانند. تنها تولید و تحویل به مشتری کار ما تمام نمی گردد، برای ما این یک هدف است که مشتریان بعد از مدتها استفاده از برج تماس بگیرند و رضایت خود را از برجی تولیدی ما اعلام بدارند. پس برای رسیدن به این هدف قطعا در تمامی مراحل تولید تمام تلاش و دانش خود را به کار می بندیم تا بازار تولیدات صنعتی را در قبضه خود نگاه داریم.

اما در ادامه به انواع برج خنک کننده اشاره می کنیم. البته در این مقاله برخی از موضوعات تیتروار بیان می گردد، به شما پیشنهاد می کنیم تا وارد وب سایت برج خنک کننده سازآب گردید و اطلاعات بیشتری کسب نمایید.

طبقه بندی بر اساس جریان هوا به آب  :

1-برج خنک کننده جریان متقاطع ( کراس فلو ) :

برج خنک کننده جریان متقاطع طرحی است که در آن جریان هوا عمود بر جریان آب هدایت می شود . جریان هوا به یک یا چند وجه بصورت عمودی وارد برج خنک کننده می شود تا با مواد پرکننده ( پکینگ ) برخورد کند. جریان آب (عمود بر هوا) از طریق گرانش از میان پر وارد می شود. هوا از طریق پر ادامه می یابد و بنابراین جریان آب را به یک حجم باز باز می گذراند. در نهایت، یک فن هوا را به اتمسفر خارج می کند. توزیع و یا حوضه آب گرم متشکل از یک ظرف عمیق با سوراخ یا نازل در پایین آن است که در نزدیکی نوک یک برج با جریان متقاطع واقع شده است. جاذبه آب را از طریق نازل ها به طور یکنواخت در سراسر مواد پر کننده توزیع می کند.

مزایای برج خنک کننده  جریان متقاطع ( کراس فلو ) :

توزیع آب گرانشی اجازه می دهد تا پمپ های کوچکتر و تعمیر و نگهداری در حین استفاده،

اسپری بدون فشار جریان متغیر را ساده کند.

معایب برج خنک کننده جریان متقاطع ( کراس فلو ) :

·              مستعد یخ زدگی نسبت به برج خنک کننده جریان مخالف است.

·              جریان متغیر در برخی شرایط بی فایده است.

·              در مقایسه با طرح های جریان مخالف، به خصوص در مناطق گرد و غبار یا شنی، بیشتر مستعد تجمع کثیفی در قسمت پکینگ می شود.

برج خنک کننده جریان مخالف ( کانترفلو ):

دربرج خنک کننده با  طراحی ضد جریان، جریان هوا مستقیماً مخالف جریان آب است . جریان هوا ابتدا وارد یک ناحیه باز در زیر محیط پکینگ می شود و سپس به صورت عمودی کشیده می شود. آب از طریق نازل های تحت فشار در نزدیکی بالای برج پاشیده می شود و سپس برخلاف جریان هوا از طریق سطح پکینگ به سمت پایین جریان می یابد.

مزایای برج خنک کننده ضد جریان ( کانتر فلو ):

·              توزیع آب اسپری برج را در برابر یخ زدگی مقاوم تر می کند.

·              تجزیه آب در اسپری باعث می شود که انتقال حرارت کارآمدتر شود.

معایب برج خنک کننده ضد جریان ( کانتر فلو ) :

·              معمولاً هزینه اولیه و بلندمدت بالاتر، عمدتاً به دلیل نیاز پمپ.

·              استفاده از جریان آب متغیر دشوار است، زیرا ویژگی های اسپری ممکن است تأثیر منفی بگذارد.

·              معمولاً به دلیل ارتفاع بیشتر آب از پایین پکینگ به حوضه آب سرد، پر سر و صداتر است.

جنبه های مشترک برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف :

فعل و انفعالات که در هنگام تماس جریان آب با هوا رخ می دهد باعث یکسان شدن جزئی دما و تبخیر آب می شود. هوا که اکنون با بخار آب اشباع شده است، از بالای برج خنک کننده تخلیه می شود. حوض جمع آوری  یا حوض آب سرد برای جمع آوری و نگهداری آب خنک شده پس از برهم کنش با جریان هوا استفاده می شود.

هر دو طرح جریان متقاطع و جریان متقابل را می توان در برجهای خنک کننده با جریان طبیعی و در برج های خنک کننده با کشش مکانیکی استفاده کرد.

تعادل مواد برج خنک کننده مرطوب :

از نظر کمی، تعادل مواد در اطراف یک سیستم برج خنک‌کننده مرطوب و تبخیری توسط متغیرهای عملیاتی نرخ جریان حجمی آرایش ، تلفات تبخیر و باد، سرعت تخلیه و چرخه‌های غلظت کنترل می‌شود. آب پمپ شده از حوضچه برج خنک کننده ، آب خنک کننده ای است که به سوی خنک کننده ها و کندانسورهای فرآیند در یک تاسیسات صنعتی هدایت می شود. آب خنک گرما را از جریان های فرآیند داغ که باید خنک یا متراکم شوند جذب می کند و گرمای جذب شده آب در گردش را گرم می کند. آب گرم به بالای برج خنک کننده برمی گردد و روی مواد پرکننده داخل کولینگ تاور به سمت پایین چکه می کند. همانطور که به سمت پایین چکه می کند، با هوای محیطی که از طریق برج خنک کننده بالا می رود، با جریا هوای طبیعی ورودی یا با فشار اجباری با استفاده از فن های بزرگ در برج ارتباط برقرار می کند. این تماس باعث می شود مقدار کمی از آب به عنوان باد یا رانش  از بین برود و مقداری از آب  تبخیر شود.گرمای مورد نیاز برای تبخیر آب از خود آب به دست می‌آید که آب را به دمای اولیه آب حوضچه خنک می‌کند و سپس آب آماده گردش مجدد می‌شود. آب تبخیر شده نمک های محلول خود را در قسمت عمده ای از آبی که تبخیر نشده باقی می گذارد، بنابراین غلظت نمک در آب خنک کننده در گردش افزایش می یابد. برای جلوگیری از زیاد شدن غلظت نمک آب، قسمتی از آب را خارج کرده یا به سمت پایین  برای دفع می‌برند. ترکیب آب شیرین  به حوضچه برج خنک کننده عرضه می شود تا از دست دادن آب تبخیر شده، آب تلفات باد و آب خروجی را جبران کند.

در برج خنک کننده جریان مکانیکی  با استفاده از این نرخ های جریان و واحدهای ابعادی غلظت به شرح زیر است :

M = آب آرایش در متر 3 در ساعت

C  = آب در حال گردش در متر 3 در ساعت

D  =برداشت آب در متر 3 در ساعت

E  = آب تبخیر شده در متر 3 در ساعت

W = باد از دست دادن آب در متر 3 / ساعت

 =        X غلظت ppmw )هر نمک کاملاً محلول ... معمولاً کلرید(

X M    = غلظت کلریدها در آب آرایشی (M)، در ppmw

X C      = غلظت کلریدها در آب در گردش (C)، در ppmw

چرخه ها =چرخه های غلظت = X C / X M )بدون ابعاد(

ppmw            = قطعات در میلیون وزن

تعادل آب  در گردش در کل برج خنک کننده  به این صورت است:

M = E + D + W

از آنجایی که آب تبخیر شده (E) نمک ندارد، تعادل کلرید در اطراف سیستم به صورت زیر است:

MX M = DX C + WX C = X C ( D + W )

{displaystyle MX_{M}=DX_{C}+WX_{C}=X_{C}(D+W)}M X_M = D X_C + W X_C = X_C (D + W)

و بنابراین:

از تعادل حرارتی ساده شده در اطراف برج خنک کننده داریم :

{displaystyle E={CDelta Tc_{p} over H_{V}}} E = {C Delta T c_p over H_V}

جایی که:         

H V     = گرمای نهان تبخیر آب = 2260 کیلوژول بر کیلوگرم

ΔT     = اختلاف دمای آب از بالای برج تا پایین برج، بر حسب درجه سانتی گراد

ج ص    = گرمای ویژه آب = 4.184 کیلوژول / (کیلوگرم{displaystyle cdot }cdot درجه سانتی گراد)

تلفات باد (یا رانش)