برج خنک کننده

برج خنک کننده (برج خنک کن) یکی از تجهیزاتی است که وظیفه تعادل حرارتی بین هوا و آب را بر عهده دارد و در مراکز و صایع متعددی مورد استفاده و بهره برداری قرار می گیرد. این برج های خنک کننده که به کولینگ تاور نیز معروف هستند، از جنس های متفاوتی طراحی و تولید می شوند و همچنین در پالایشگاه های هسته ای به شکل غول پیکری ساخته و مورد استفاده قرار می گیرند. این برج ها در انواع مختلفی موجود هستند که هر کدام کارایی خاصی دارند.

تاریخچه یپدایش برج های خنک کن

کاربرد برج های خنک کن به قرن نوزدهم باز می گردد. زمانی که از موتور بخار استفاده می شده، برای این که بتوانند حرارت ایجاد شده را تبخیر و دفع نمایند برج خنک کننده ایجاد کردند. ماشین های صنعتی اصولا در حین کار حرارت بسیار زیادی تولید می کنند و برای این که در عملکرد آن ها اختلالی پیش بیاید باید دمای ایجاد شده در محیط ماشین های صنعتی کاهش یابد. برج خنک کننده وظیفه کاهش دما در محیط این ماشین های صنعتی را بر عهده دارد. قیمت برج خنک کننده در طول زمان با توجه به تکامل تجهیزات و کارایی دستگاه رشد داشته است.

انواع مختلف برج خنک کننده

برج خنک کننده یک دستگاه تهویه مطبوع مورد استفاده در صنعت تأسیسات ساختمان است که در سازمان ها، کارخانجات، پالایشگاه ها، آپارتمان ها و ساختمان های بزرگ جهت دفع حرارت و ایجاد برودت استفاده می شود. از لحاظ شکل ظاهری، برج های خنک کننده به دو دسته برج خنک کننده مکعبی و برج خنک کننده مدور یا مخروطی تقسیم بندی می شوند و معمولاً بر اساس نوع عملکرد به انواع برج خنک کننده مدار باز یا مدار بسته و یا هیبریدی تقسیم بندی می شوند. برج خنک کننده برای عمل خنک کردن، از آب و یا سیالات دیگر استفاده می کند که معمولاً استفاده از آب در این دستگاه ها بیشتر است. دلیل این امر هم این است که قدرت سرد کنندگی آب نسبت به سایر سیالات در حجم برابر، بیشتر است.

• برج خنک کننده مدار باز
• برج خنک کننده مدار بسته
• برج خنک کننده هیبریدی

برج خنک کننده مدار باز

در این نوع برج خنک کننده، آب توسط یک پمپ به بالای آن منتقل می شود و توسط نازل ها بر روی سطوح خنک کننده پاشیده می شود. هوایی که از پایین برج به داخل برج خنک کن وارد می شود، توسط مجموعه فن و الکتروموتور که در بالای برج قراردارد، از میان سطوح خنک کننده عبور کرده و به سمت بالا مکیده می شود. به این صورت بر اثر تماس مستقیم آب و هوا، بخشی از آب تبخیر می شود. تبخیر آب یک فرآیند گرماگیر است و گرمای مورد نیاز را از جریان آب داخل برج خنک کننده جذب می کند. این نوع برج خنک کن برای محیط هایی که از رطوبت نسبی کمی برخوردار است یا به اصطلاح هوا خشک است، بسیار مناسب است. عمده ترین عیب این نوع برج خنک کننده هدر رفت بیش از حد آب در اثر تبخیر است.

برج خنک کننده مدار بسته

تفاوت اصلی که این نوع برج خنک کننده با نوع باز دارد این است که در این نوع برج خنک کن هیچ تماس مستقیمی بین آب و هوا برقرار نمی شود و عملکرد این نوع برج خنک کننده به این صورت است که آب یا هر سیالی که قرار است در برج خنک کننده سرد شود از داخل یک کویل عبور می کند. هوا نیز توسط مجموعه فن و الکتروموتور از پایین به بالا مکیده می شود و در اثر برخورد هوا با سطح بیرونی کویل، حرارت از کویل و در نتیجه از سیال داخل کویل جذب و توسط جریان هوا به محیط اطراف منتقل می شود.  این نوع برج خنک کن برای خنک کردن آب با دمای بالا و یا محیط  با هوای سرد بسیار مناسب است.

برج خنک کننده هیبریدی

این نوع برج خنک کننده در واقع، حاصل ترکیب دو نوع برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته می باشد. در این نوع برج خنک کن، آب یا سیال خنک شونده از داخل کویل حرکت می کند و بر روی کویل توسط مجموعه نازل آب پاشیده می شود. مزیت این نوع برج خنک کننده بهینه سازی مصرف آب است. چرا که در شب یا روز هایی که دمای هوا پایین است، برج خنک کننده فقط به صورت خشک کار می کند ولی در ساعاتی که هوا گرم است، آب بر روی کویل پاشیده می شود و هر دو نوع روش انتقال نهان و محسوس جهت سرمایش سیال خنک شونده مورد استفاده قرار می گیرد.

برج خنک کننده از نظر جنس و شکل در انواع مختلفی تولید می شود از جمله این برج های خنک کننده عبارت است از:

برج خنک کننده مکعبی، برج خنک کننده گرد، برج خنک کننده مارلی(مدور)، برج خنک کننده مارلی(ذوزنقه ای)، برج خنک کننده مدل سانتریفیوژی، برج خنک کننده مدل مارلی(مکعبی)، و برج خنک کننده کانتر فلو فلزی می باشد. جنس بدنه بر قیمت برج خنک کننده تاثیر گذار می باشد.

استفاده از برج های خنک کن

در تمامی صنایع بزرگ از برج های خنک کننده استفاده می‌ شود. کلیه صنایعی که در روند تولید محصولات خود به آب خنک نیاز دارند از قبیل صنایع نفت، پالایشگاه‌، پتروشیمی، نیروگاه حرارتی، صنایع تولید لاستیک و پلاستیک، صنایع رنگ، کارخانه های تولید خودرو، تولید مواد غذایی، لبنیات و ...

نحوه عملکرد برج خنک کننده در سیستم های تهویه مطبوع

مثال بارز استفاده از برج خنک کننده فرآیند خنک سازی آب ورودی از چیلر است. آب داغ خروجی از کندانسور واقع در چیلر، توسط لوله کشی به برج خنک کن منتقل می شود. این انتقال آب و برگشت آن توسط پمپ سیرکولاتور صورت می گیرد.

آب داغ توسط نازل روی صفحه هایی که می تواند به شکل تخت یا لانه زنبوری باشد، اسپری می شود. جنس این صفحه ها از چوب، فلز یا پلاستیک است. با جریان یافتن آب روی این صفحه ها، هوایی که به شکل طبیعی یا توسط فن در برج خنک کننده جریان یافته است با آن در تماس بوده و بخشی از آن را تبخیر می کند. این آب خنک در بخش پایینی پس از عبور از یک فیلتر جمع آوری می شود و دوباره توسط پمپ سیرکوله وارد سیستم می شود.

به دلیل تبخیر بخش زیادی از آب در این پروسه، سختی آب ممکن است بالا رود. به این جهت از یک سختی گیرد در سیستم استفاده می شود. همچنین به دلیل تبخیر و فرآیند سختی گیری، آب موجود در سیستم کاهش می یابد. معمولاً جهت حفظ مقدار کافی آب در سیستم از یک فلوتر مکانیکی استفاده می شود.

مجموعه تولیدی و صنعتی مهتاب گستر از بزرگ ترین تامین کنندگان تمامی اجزاء تاسیسات و تهویه مطبوع در ایران بوده و با انجام پروژه های بزرگ در سطح کشور، بسیاری از فعالین در این صنعت آن را می شناسند.

موارد ایمنی

در بسیاری از کشور های سردسیر، آب در زمستان، زمانی که دما زیر 0 درجه سانتی گراد بیاید، یخ می زند. استفاده از مواد ضد یخ و هیتر گرمایی برای این زمان ها مورد نیاز است. لوله ها لازم است عایق کاری شوند تا گرمای آب از دست نرفته و مواد شیمیای جهت جلوگیری از رشد جلبک، قارچ و سایر میکرو اورگانیسم ها الزامی است.

این روز ها موارد مورد استفاده در برج های خنک کن بسیار حائز اهمیت است. معمولاً جنس های مورد استفاده شامل ورق های گالوانیزه، و یا استنلس استیل است که تعمیرات راحت تری دارند. برج های خنک کننده غیر فلزی به مرور زمان در محیط های سخت، کیفیت خود را از دست می دهند. حتی اجزای داخلی برج خنک کننده. مانند پره های فن از جنس فایبر گلاس، پلی استر تقویت شده یا FRP هستند. رنگ اپوکسی نیز جهت جلوگیری از آسیب اشعه فرابنفش مورد استفاده قرار می گیرد.

آیا برج خنک کننده در تمامی چیلر های تراکمی و جذبی کاربرد دارد؟

در پاسخ به این سوال باید گفت خیر و باید این گونه بیان کرد؛ کندانسور چیلر های تراکمی از دو نوع می ‌باشد. حالت اول کندانسور چیلر از نوع هوایی یا هوا خنک بوده و توسط سیال هوای محیط بیرون خنک می شود (توسط فن های جریان القایی) و حالت دوم کندانسور چیلر دارای یک مبدل پوسته و لوله می ‌باشد و وظیفه برج خنک کننده فراهم کردن آب خنک مورد نیاز در چیلر هایی با کندانسور آبی می ‌باشد. بنابراین برج خنک کن فقط در سیکل گردش آب و خنک کاری چیلر با سیستم های کندانسور آبی مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

کاهش مصرف آب در برج خنک کننده

از آنجا که اساس کار این دستگاه بر مبنای فرایند  تبخیر آب است، نمی توان توقع مصرف حجم آب کمی را داشت. اما مواردی وجود دارند که رعایت آن ها تا حدی مصرف آب برج خنک کننده را کاهش می دهند. از جمله این موارد می توان به نصب کنترل هوشمند اینورتر، نصب آفتاب گیر، استفاده از مواد شیمیایی ضد رسوب و ... اشاره داشت.

عوامل موثر در پرتاب آب

قطرات آبی که جریان هوا به بیرون از برج خنک کننده  پرتاب می کند، سبب هدر رفتن آب می شود و آلودگی های زیادی با خود به همراه دارد که منجر به بیماری های متعددی در انسان می شود و صدمات جبران ناپذیری هم به طبیعت وارد می کند زیرا به سرعت در محیط و فضای اطراف پخش می شود.

میزان مصرف آب در برج خنک کننده

طبیعتا عامل اساسی کارکرد دستگاه برج خنک کن، استفاده از آب است. به همین دلیل برای عملکرد صحیح این دستگاه، آب فراوان اولین و مهم ترین نیاز است. اگر بخواهیم مصرف آب را در برج خنک کننده محاسبه کنیم باید چند عامل را در نظر بگیریم:

• دمای مرطوب هوا
• سیکل تغلیظ طراحی شده
• دبی آب در گردش در برج خنک کن
• مقدار نرخ پرتاب آب از برج خنک کننده
• دمای خروج آب سرد از برج خنک کن
• دمای آب گرم وارد شده به برج خنک کننده

میزان تبخیر آب در برج خنک کننده

میزان تبخیر با توان کاری دستگاه رابطه مستقیم دارد هر چه قدر میزان تبخیر بالا باشد، دستگاه عملکرد بهتری خواهد داشت. میزان آبی که در هنگام فعالیت دستگاه به صورت بخار آب در می آید، سطح تبخیر را در برج های خنک کن نشان می دهند. پس با توجه به عملکرد دستگاه که بر مبنای تبخیر آب است، برج های خنک کن دستگاه تبخیری محسوب می ‌شوند.

آیا باد بر عملکرد برج خنک کننده اثر گذار است؟

پدیده نا مطلوب گردش مجدد هوا در برج خنک کننده به دلیل وزش باد اتفاق می افتد. گردش مجدد هوا در برج خنک کن به معنی کشیده شدن و گردش مجدد هوای اشباع خروجی از برج مجددا به درون دستگاه می باشد.

نگهداری از برج خنک کننده در زمستان

مهم ترین نکته برای نگهداری صحیح از برج خنک کننده در زمستان، چک کردن روزانه برج خنک من جهت بررسی و جلوگیری از یخ زدن، بررسی میزان دبی فن و خارج کردن فن از مدار در صورت نیاز، کاهش ندادن میزان دبی آب و .... است. تمامی این نکات برای افرادی است که در فصل زمستان به فعالیت می ‌پردازند و در مناطق سردسیر سکونت دارند. در واقع وقتی در 24 ساعت دمای هوا کم تر از صفر درجه باشد، حالت شرایط یخ زدگی پایدار به وجود می ‌آید.

یخ زدگی در برج خنک کننده

در زمستان میزان یخ قابل قبول در برج خنک کننده لایه نازک از یخ است که در ناحیه ورود هوا و لوور ها می نشیند. این مقدار یخ زدگی در کولینگ تاور قابل قبول است و نگرانی در مورد سازه کولینگ تاور و یا عملکرد برج خنک کننده ایجاد نمی کند. اما اگر مقدار یخ ایجاد شده قابل توجه باشد و بروی پکینگ های برج خنک کن و ساپورت ها پیشروی کند برای سازه برج خنک کننده مشکل ساز می شود. این یخ ایجاد شده روی پکینگ های برج خنک کن (سطوح انتقال حرارت) را پوشانده و عملکرد برج را مختل می کند در برخی اوقات یخ بر روی سازه برج خنک کن پیشروی می کند و ستون ها و بدنه را مورد تهدید قرار می دهد.

سپاس از سایت خوب یو آپلود