چیلر

برج خنک ‌کننده‌ چیست و چگونه عمل می‌ کند؟

برای آنکه تجهیزات صنعتی مختلف را خنک ‌کنیم، از لوله‌ های حاوی جریان آب خنک در اطراف این تجهیزات استفاده می‌ کنیم. این آب با گردش در اطراف تجهیزات، گرمای آن ‌ها را جذب کرده و آن ‌ها را خنک می‌کند. اما در نهایت باید این آبگرمای خود را به شکلی از دست بدهد تا دوباره با گردش در سیستم، برای خنک کردن تجهیزات مورد استفاده قرار بگیرد. این آب از طریق لوله‌ کشی به برج‌ خنک خنک‌ کننده منتقل می ‌شود. برج‌ خنک ‌کننده معمولاً ابعاد بزرگی دارند که حجم زیادی از آب را می‌توانند در طول شبانه ‌روز خنک کنند.

آب توسط یک پمپ به بالای برج خنک کننده رسیده و از بالای برج به سمت پایین توسط افشانه‌ های مختلف رها می ‌شود. آب در مسیر خود با صفحات منفذداری به نام آکنه برخورد می‌کند که به پخش شدن قطرات آب کمک می‌کند. در همان زمان هوای تازه توسط صفحات شیاردار دیواره‌ ی برج خنک کننده، وارد برج خنک کننده شده و در مسیر جریان آب قرار می ‌گیرد.

آب در برخور‌د با هوای خنک، گرمای خود را ازدست ‌داده و تبادل گرمایی بین آب و هوا صورت می‌گیرد. در نهایت آب به پایین برج خنک کننده می ‌رسد و در یک محفظه ‌ی بزرگ به نام حوضچه جمع ‌آوری می‌شود. سپس از طریق لوله ‌کشی دوباره به داخل سیستم برمی‌گردد. هوای داغ شده‌ی داخل برج خنک کننده نیز به دلیل چگالی بالا، به سمت بالای برج خنک کننده حرکت کرده و از آنجا خارج می ‌شود.

انواع برج خنک‌کننده

دسته ‌بندی برج‌ خنک ‌کننده به چند صورت انجام می‌گیرد.

بر اساس سیکل گردش آب، برج خنک کننده را به دو دسته مدار باز و مدار بسته تقسیم می ‌کنند. در برج‌ خنک ‌کننده مدار باز، آب از طریق نازل‌ ها بر روی سطوح خنک‌ کننده توزیع می ‌شود و در مجاورت با هوا خنک می‌شود. در برج خنک‌ کننده مدار بسته، آب از داخل کویل جریان پیدا می‌کند و هوا بر روی کویل دمیده می ‌شود. جهت افزایش راندمان در بعضی مواقع نیاز به پاشش آب بر روی سطح کویل نیز می ‌باشد. بزرگترین مزیت برج‌ خنک کننده مدار بسته کم بودن مصرف آب می ‌باشد. در مناطق خشک و کم ‌آب، استفاده از برج خنک‌ کننده مدار بسته، علی ‌رغم سرمایه‌گذاری اولیه بیشتر، نسبت به برج خنک‌کننده مدار بسته ارجحیت دارد.

بر اساس شکل ظاهری، برج خنک‌کننده به دو شکل مخروطی یا گرد و مکعبی تقسیم می ‌شوند. در کولینگ تاورهای مخروطی توزیع آب توسط آب پخش کن یا اسپرینکلر صورت می‌گیرد. در کولینگ تاور مکعبی، توزیع آب توسط نازل‌های ثابت انجام می‌شود. با توجه به توزیع مناسب آب در برج‌ خنک‌ کننده مکعبی، راندمان این نوع برج‌ خنک‌ کننده بیشتر از برج‌ خنک‌ کننده مخروطی می‌ باشد. مشکل عمده برج‌ خنک‌ کننده مخروطی، رسوب گرفتگی اسپرینکر می ‌باشد که نیاز به تعمیرات و نگهداری بیشتری دارد.

برج خنک‌کننده فایبرگلاس:

برج خنک‌کننده فایبرگلاس دستگاهی است که برای انتقال انرژی حرارتی از آب به هوا طراحی شده ‌است، این عمل برای خنک ‌سازی مکرر آب (در گردش) در فرایندهای مختلف صنعتی، کندانسورهای چیلر یا تهویه‌ مطبوع (HVAC) و موارد بسیار دیگر استفاده می ‌شود. به این نکته باید توجه کرد که خنک ‌سازی و کاهش دمای آب یا سیال موردنظر نزدیک دمای حباب تر در نظر گرفته می ‌شود.

این تبادل حرارت بسیار پیچیده بوده و علاوه‌بر فرایند انتقال حرارت، فرایند انتقال جرم نیز صورت می ‌پذیرد. برخلاف تصور موجود برج خنک ‌کننده علی ‌رغم ظاهر ساده آن، دستگاهی بسیار پیچیده و دارای محاسبات دقیق و خاص است که متأسفانه بسیاری از تولیدکنندگان، توان انجام این محاسبات پیچیده را نداشته و نرم ‌افزار محاسباتی آن را در اختیار ندارند. ذکر این نکته لازم است که در برج خنک‌کننده، بخش اصلی خنک‌ سازی توسط تبخیر آب صورت می‌پذیرد که در ادامه توضیح ارائه خواهد شد. در طراحی برج‌ خنک‌کننده، تمامی قوانین انتقال حرارت و انتقال جرم مورد استفاده بوده‌است. پس می‌توان نتیجه گرفت که بهترین گزینه انتخاب برج خنک‌ کننده بنا بر نیازهای متفاوت بر طبق تکنولوژی و علم روز دنیا، برج‌ خنک ‌کننده فایبرگلاس هستند.

در برج‌ خنک ‌کننده فایبرگلاس و آن دسته از برج‌ خنک کننده که تبادل حرارت به صورت مستقیم انجام می ‌شود، زمانی‌که آب و جریان هوا به هم می ‌رسند، بخش بسیار کوچکی (۱٪) از آب حرارت الباقی (۹۹٪) را جذب کرده و تبخیر می ‌شود. از آنجایی که گرمای نهان تبخیر نسبت به گرمای محسوس بسیار بیشتر است با تبخیر (۱٪) از آب در گردش (۹۹٪) الباقی حدود ۵٫۵ درجه سلسیوس (۱۰ درجه فارنهایت) خنک می ‌شود.

جهت ساخت برج‌ خنک‌ کننده از مواد مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام دارای مزیت‌ های خاصی هستند. انواع برج‌ خنک کننده از نظر جنس بدنه به برج‌ خنک کننده بتنی (سایز بزرگ)، برج‌ خنک کننده فلزی (گالوانیزه) و برج‌ خنک کننده ساخته‌شده از کامپوزیت ‌های تقویت‌ شده پلاستیکی (که برج‌ خنک کننده فایبرگلاس از این نوع می ‌باشد(FRP)) ساخته می ‌شوند.

عوامل اصلی موثر در قیمت برج خنک کننده یا کولینگ تاور

نوع برج خنک کننده (مکعبی یا مخروطی ، مدارباز یا مداربسته)

ظرفیت برج خنک کننده (از 10 تن تبرید تا 4500 تن تبرید)

قیمت مواد اولیه فایبرگلاس همانند الیاف و رزین

نوع الیاف و رزین بکاربرده شده در تولید و ساخت برج خنک کننده

تعداد لایه های الیاف و رزین و ضخامت نهایی بدنه

نوع پکینگ مدیا بکار رفته و گرید مواد بکار رفته در پکینگ ها

گرید عایق حرارتی و کلاس محافظتی موتور و نوع برند موتور

نوع پروانه با فن ، نوع تیغه های بکار رفته و تعداد پره های فن مکنده

پکینگ برج خنک کننده

جایگزین مدرن و کم خطر برای برج خنک کننده ترکیبی و سنتی | استریلیزاسیون UV به عنوان استاندارد | در رابطه با بهداشت و ایمنی اجرایی توسعه یافته

پکینگ برج خنک کننده یک جایگزین مدرن برای برج خنک کننده سنتی است که شامل تعمیر و نگهداری به مراتب کمتر است.

جزئیات پکینگ برج خنک کننده:

مدیریت بسیار موثر

ویژگی های ایمنی، همراه با مشاوره از پیش بینی کنندگان بر جسته، مدیر اجرایی بهداشت و ایمنی، در نظر گرفته می شوند که پکینگ برج خنک کننده دارای ریسک پایین هستند. از آن جا که برج خنک کننده آب تبخیر شده را جمع آوری یا دوباره چرخه نمی دهند، طبق آخرین قانون تأیید می شوند که نیازی به درمان شیمیایی و ثبت نام های پر هزینه در مرجع محلی ندارند.

کم خطر:

حداقل نیاز های نگهداری

سیستم پکینگ برج خنک کننده فقط در اوج تابستان (تقریباً 3٪ از سال) عمل می کند و نیاز های سرمایش برای بقیه زمان تنها در حالت خنک کننده خشک است. در صورت لزوم سیستم به طور خودکار از جمله پاشش، پاکسازی، تخلیه خودکار و عقیم سازی UV کار می کند. به غیر از فن های درایو مستقیم که دارای مهر و موم شده ای برای موتور های زندگی و پمپ اسپری پکینگ برج خنک کننده هستند، هیچ قسمت متحرک وجود ندارد. از آنجا که سیستم پکینگ برج خنک کننده با استفاده از یک حوضچه جمع آوری مجدد آب، چرخه مجدد خود را ندارد و از لنت های مرطوب شده سلولزی استفاده نمی کند، هیچ مشکلی برای تعمیر و نگهداری پیچیده وجود ندارد.

حداقل مصرف آب

حداقل نیازهای نگهداری

بسته بندی پکینگ برج خنک کننده:

بسته بندی پگینگ برج خنک کننده یکی از مهم ترین قسمت های پکینگ برج خنک کننده است. بسته بندی برای ایجاد خنک کننده حداکثر تماس بین هوا و آب را تضمین می کند. بنابراین انتخاب بسته بندی پکینگ برج خنک کننده باید با ترکیب آب خنک شده و هر محیط آلوده سازگار باشد.

تأثیر فرم با بسته بندی راه راه بر روی انتقال جرم و ویژگی های افت فشار در برج های خنک کننده جوی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که با افزایش سطح بسته بندی و افزایش نسبت دنده به ارتفاع دنده، ضریب انتقال جرم کاهش یافته است. عوامل اصطکاک توسط یک معادله بعدی که شامل فاصله و فاصله بین بسته ها است، برای هر دو سطح صاف و زبر بیان شده است. از این نتایج، رابطه بین ضریب انتقال جرم بسته بندی و افت فشار نتیجه گرفته شد.

کولینگ تاور با کشش طبیعی

این نوع برج خنک کننده ابتدا در اروپا توسعه یافتند . نخستین برج خنک کننده با کشش طبیعی در ابتای قرن حاضر در هلند بنا شد که از چوب ساخته شده بود. بعدها جنس این برج خنک کننده از چوب به استیل تغییر یافت و امروزه این نوع برج خنک کننده از بتن مسلح ساخته می شوند. در ابتدا شکل آنها شبیه استوانه های بود که از وارانه کردن یک مخروط ناقص از طرف دیگر آن بدست آمده و لیکن امروزه شکل آنها بصورت هیپربولیکی است . این نوع برج خنک کننده بیشتر در انگلستان استفاده می شوند و در ایالات متحده اولین نوع از این برج در سال ۱۹۷۲ ساخته شده است . یک برج خنک کننده با کشش طبیعی اساساً شامل یک پوسته خالی بشکل دودکش است که ممکن است بالغ بر m 100 ارتفاع و m 90 قطر داشته باشد. در حالیکه در دودکش برج خنک کننده آکنه هایی تعبیه شده که وظیفه پخش بهتر آب را انجام می دهند و ارتفاع بستر آکنه ای به m 9 می رسد.

در حال حاضر در بالای دودکش خنک کننده معمولاًیک حذف کننده نصب می شود تا از خروج قطره آب توسط هوا جلوگیری نماید. در غیر اینصورت قطرات آب توسط جریان هوا به بیرون منتقل شده و در صورت خروج در اطراف برج ته نشین شده و بصورت باران کثیف در می آیند. پوسته این برج خنک کننده از بتن آرمه ساخته می شود که شکل آن بصورت هذلولی تغییر یافته است. این پوسته بر روی پایه هایی که بمنظور ورود هوای آزاد ساخته شده است نگاهداشته می شوند. همچنین این پایه ها جهت داشتن مقاومت لازم در برابر نیروهای شکننده حاصل از جریان هوا در داخل پوسته بصورت شیبدار ساخته می شود.

چون این نوع از برج خنک کننده از پروانه یا فن جهت جریان هوا استفاده نمی کنند می بایست عاملی برای ایجاد جریان هوا وجود داشته باشد .این عامل بصورت فشار توسط اختلاف دانسیته های هوای سرد خارج و هوای گرم و مرطوب داخل ایجاد می گردد. شکل خاص هذلولی مانند دودکش این نوع برج خنک کننده به جریان یافتن بهتر هوا کمک می کند. آب توسط پمپ به دانه های آبفشان که در بالای شبکه ای از چوب قرمز قرار گرفته است وارد شده و ضمن پائین آمدن از روی شبکه های چوب مجددا ًقطرات جدیدی تشکیل می گردد. سپس این قطرات جدید برروی آکنه ها ریخته و این عمل تا پائین برج ادامه می یابد. در اینجا انتقال حرارت بین هوای سرد ورودی از انتهای برج و قطرات آب سرازیرشده صورت گرفته، در نتیجه از حرارت بخاطر گرادیان بین هوا وآب پروسس از آب طرف هوا منتقل میگردد. همچنین اختلاف فشار بخار آب اشباع شده در سطح قطرات با بخارآب در هوایی که در جهت مخالف آب جریان دارد به تبادل حرارتی کمک می کند .

کار و وظیفه اصلی دودکش خنک کننده افزایش سطح جانبی بین آب گرم و هوای سرد است که این

عمل بوسیله پاشیدن قطرات ریز آب در آکنه های نوع splash یا بوسیله فراهم کردن سطح بزرگی از آب بصورت یک لایه متحرک در آکنه های نوع film صورت می گیرد . همچنین مقطع هیپربولیکی استحکام بیشتری را داراست و در مقایسه با شکلهای دیگر مقاومت بیشتری در برابر جریان باد ایجاد می کند. پس بطور اساسی به مواد کمتری برای ساخت این بدنه ها احتیاج است و می توان ضخامت این دودکش ها را در قسمت میانی به ۶-۷ اینچ رساند . برجهای خنک کننده با کشش طبیعی ممکن است از نوع جریان متقابل (جهت حرکت هوا و قطرات مخالف یکدیگر) و یا از نوع جریان متقاطع (جهت حرکت هوا و قطرات عمود بر یکدیگر) باشند. در برج خنک کننده جریان متقابل آکنه ها بصورت یک سطح وسیع گسترده شده اند و در نتیجه دارای ارتفاع کمی هستند. در برجهای جریان متقاطع آکنه ها بر روی حلقه ای که در خارج از برج خنک کننده قرار دارد سوار شده اند . انتخاب بین انواع مختلف از برجهای خنک کننده به عوامل زیادی بستگی دارد که مهمترین عوامل شرایط اقلیمی، اقتصادی و آب و هوایی می باشد.

انواع کولینگ تاور با کشش مکانیکی هوا:

در برج خنک کننده با کشش مکانیکی ،هوا بوسیله یک یا چند باد بزن که بطور مکانیکی عمل می نمایند بحرکت در می آید . بطوریکه در ژنراتورهای بخار ،باد بزنها که از نوع کشش اجباری هستند در سطح زیرین جهت راندن هوا بداخل برج خنک کننده نصب شده اند .از لحاظ تئوری این نوع برج خنک کننده ترجیح داده می شود ،زیرا فن با هوای برج خنک کننده کار می کنند و بدین جهت نیروی کمتری را تلف می کنند. بهر حال آزمایش و کار با این نوع فن ها دارای بعضی نقطه ضعف ها است که از آنجمله می توان به موارد ذیل اشاره کرد : پخش وتوزیع هوا ، نشت وتراوش، برگشت هوای خروجی مرطوب و داغ به برج خنک کننده و جمع شدن شبنم و سرماریزه در ضمن کار در زمستان

در برج حنک کننده کشش مکانیکی ،فن ها جایگزین دودکش ها در برج خنک کننده کشش طبیعی می شوند. خصوصیات عمل سرمایش قدری متفاوت است .در شرایط آب و هوایی که رطوبت بسیار پائین است برج خنک کننده کشش طبیعی بطور رضایت بخشی عمل می کنند و در برج خنک کننده کشش مکانیکی بسیار اقتصادی تر خواهند بود. برای واحدهای کوچک چند سلولی بدون شک برج خنک کننده کشش مکانیکی ارزانتر از برج خنک کننده کشش طبیعی است ، اما در مورد واحد های بزرگ که تمایل به زیاد شدن هزینه های اصلی و اولیه وجود ندارد بکار بردن برجهای کشش مکانیکی هزینه توان مورد نیاز بادبزن می بایست مورد بررسی قرار گیرد.

یکی از اشکالات کاربرد برجهای کشش مکانیکی تخلیه ذرات پخش شده از برج در ارتفاع کم می باشد که ممکن است این ذرات بداخل ورودی های هوا کشیده شوند . این برگشت مجدد ذرات می تواند سبب نزول ذرات و بدی عملکرد مجموعه بزرگی از تجهیزات سلول های برج خنک کننده کشش مکانیکی گردد. بعلاوه اگر ذرات بطرف زمین کشیده شوند ممکن است اطراف برج خنک کننده مه آلود شود.

جهت کسب اطلاعات بیشتر به صفحه https://holding-bartar.com مراجعه نمایید.