برج خنک کننده

برج خنک کننده چیست

برج های خنک کن یا کولینگ تاور در اصل وسایل خنک کردن آب می باشند و وسیله ای می باشد که گرمای تولید شده توسط کندانسور را به محیط آزاد منتقل میکند. آبگرم خروجی از کندانسور به بالای خنک کن میشود و از آنجا به تشتک برج میریزد. آب گرم شده برای خنک شدن به برج خنک کن مدار بسته بازمیگردد. آب در برج به گردش در میآید و از بالای برج بطرف پایین ریخته میشود. این آب در حین سقوط از درون پوشش های داخلی به برج با هوا برخورد کرده و گرمای خود را به هوا می دهد .

برج خنک کننده

برج های خنک کننده سیستم توزیع و پخش آب گرم دارند که آب را به صورت یکنواخت روی شبکه مشبک نزدیک به هم می‌پاشد. این شبکه ها آکنه یا پرکننده نامیده می شود. آکنه ها آب سرازیر شده از بالای برج را با هوایی که از میان آن حرکت میکنند کاملا مخلوط کرده به طوری که آب به صورت یک قطره از یک آکنه به سطح آکنه دیگر توسط نیروی ثقل خود می ریزد. هرچند در این برج ها مقداری انتقال حرارت محسوس از آب به هوا وجود دارد ولی تقریباً اثر خنک کنندگی تماماً از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل می‌شود. بخار حاصل از فرایند تبخیر در برج خنک کن توسط جریان هوایی که یک دمنده ایجاد می کند از برج خنک کن مدار بسته خارج می‌شود.با توجه به اینکه دما رطوبت هوای از برج افزایش می یابد بدیهی است که میزان تأثیر برج خنک کن تا حد زیادی به درجه حرارت مربوط به هوای ورودی بستگی دارد با کاهش آن افزایش می‌یابد

عواملی عملکرد برج خنک کن مدار بسته را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از:

سطح و زمان تماس آب و هوا

سرعت هوای عبوری از برج

جهت جریان هوا نسبت به سطح تماس آب(همسو و غیر همسو)

سطح تماس آب با هوا شامل:

سطح آب در تشتک برج

کلیه سطوح خیس شده در برج

سطح کل قطرات آب پاشیده شده در برج می شود

از نظر تئوری پایین ترین دمای قابل حصول برای آب در برج خنک کن مدار بسته دمای مربوط به هوای ورودی می باشد که در آن شرایط هوای خروجی از بخار آب اشباع خواهد بود ولی اغلب دمای آب خروجی از برج 4تا5.5 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب هوای ورودی میباشد. بنابراین هوای خروجی از برج انبار مقداری از حالت اشباع پایین تر خواهد بود.

نکته: دمای مطلوب هوای ورودی برج هر چه کمتر باشد و راندمان برج افزایش می یابد بنابراین در مناطق مرطوب کندانسور آبی مقرون به صرفه نیست و از کندانسور هوایی استفاده می‌شود.

1-    فن یا پنکه

تنها کار مهم خنک سازی را انجام میدهند و در دو نوع فن محوری و سانتریفیوژ هستند.

2-    پکینگ ها

جهت ایجاد افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کننده از پکینگ ها استفاده می شود.المان های انتقال حرارت یا پکینگ جایی است که آب دوزی شده توسط بازوهای توزیع آب و هوای مکیده شده از هواکش ها که در تقاطع با یکدیگر موجب انتقال حرارت شده و مقداری از آب تبخیر می شود.

افزایش میزان تبخیر باعث افزایش ظرفیت برج خنک کن مدار بسته می‌شود. این المان‌ها سبب میشوند که آب در یک لایه نازک با حداکثر سطح جریان داشته باشد که این امر به افزایش میزان انتقال حرارت کمک می‌کند. در صورتی که جریان آب به صورت مناسب عمل کند استفاده از آب نرم درmakeup waterاین المان ها برای مدت 10 تا 15 سال ماندگاری دارند.

همه پیچ و مهره ها و واشر های استفاده در برج از جنس گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل و سایر تکیه گاه های فلزی دستگاه ها از جنس آهن گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل با ضخامت 83 میکرون ساخته می‌شود.پارکینگ ها به صورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی واسپلاش در برج خنک کن ها استفاده می شوند.

3-    حوضچه مخزن برج خنک کن

در قسمت زیرین برج خنک کن مدار بسته قرار دارد که آب عبوری از المان‌های انتقال حرارت در آنجا جمع می‌شود و به وسیله فلنج ها و لوله های ارتباطی که به لوله کشی خارجی متصل است آب خنک شده را به سیستم انتقال می‌دهد.

4-    قطره گیر ها

تیغه های قطره ای برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کن مدار بسته به کار میروند. آب گرم ورودی به وسیله لوله هایی که از جنس pvc مرغوب و فشار قوی هستند ،به مرکز برج انتقال یافته و به وسیله قطعه آبگردان که از جنس abs و یا آلیاژهای آلومینیوم برج و یا برنز ساخته شده ، تقسیم می شود و از طریق بازوها که از جنس پی وی سی هستند ، با زاویه مناسب بر روی سطح المان‌های انتقال حرارت می ریزد بعداز گذشتن از آنها به انجام فرایند خنک کاری در حوضچه جمع‌آوری می‌شوند.

المان های قطره گیر وظیفه مهار کردن قطرات آب مکش شده توسط نیروی محرکه و بازگشت آن به چرخه خنک کاری را دارند.

5-    جنس ساختاری بدنه

برج خنک کننده مدار بسته بیشتر مواقع از سه جنس فلز ، بتن ، فایبرگلاس ساخته می شود.

 

برج خنک کننده یا برج خنک کن مدار بسته وسیله‌ای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در چگالنده به جو از طریق تبادل حرارتی با هوا است. برج‌ خنک کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیال سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین می‌آورند؛ البته باید در نظر داشت در برخی از برج‌ های خنک کن با چرخه بسته که به برج خنک‌ کن خشک مشهور هستند، کاهش دمای سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به دمای حباب خشک هوا امکان‌پذیر است. به عبارت ساده‌تر، برج خنک‌ کننده سیستمی است که از آن به جهت خنک‌سازی آبی در فرایندهای سردسازی سیستم‌های تهویه مطبوع، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و غیره استفاده می‌گردد.

مشکلات برج خنک کننده مدار بسته

خوردگی قطعات داخلی برج، رشد جلبک‌ها و باکتری‌های بیولوژیکی و همچنین تشکیل رسوب در قسمت‌های مختلف برج عمده‌ترین مشکلات به وجود آمده برای یک برج خنک کن هستند.

انواع برج خنک کن بر اساس سیکل گردش آب

دسته‌بندی برج‌ های خنک‌کننده به چند صورت انجام می‌گیرد.

بر اساس سیکل گردش آب، برج‌ خنک کن مدار بسته را به دو دسته مدار باز و مدار بسته تقسیم می‌کنند.

در برج‌ خنک‌کننده مدار باز، آب از طریق نازل‌ها بر روی سطوح خنک‌کننده توزیع می‌شود و در مجاورت با هوا خنک می‌شود.

در برج‌ خنک‌کننده مدار بسته، آب از داخل کویل جریان پیدا می‌کند و هوا بر روی کویل دمیده می‌شود.

جهت افزایش راندمان در بعضی مواقع نیاز به پاشش آب بر روی سطح کویل نیز می‌باشد.

بزرگترین مزیت برج‌های مدار بسته کم بودن مصرف آب می‌باشد.

در مناطق خشک و کم‌آب، استفاده از برج خنک‌کننده مدار بسته، علی‌رغم سرمایه‌گذاری اولیه بیشتر، نسبت به برج خنک‌کننده مدار بسته ارجحیت دارد.

بر اساس شکل ظاهری، برج خنک‌کن به دو شکل مخروطی یا گرد و مکعبی تقسیم می‌شوند.

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.

هیچ کس نمی خواهد در ساختمانی با تهویه مطبوع نامناسبزندگی کند حتی برای مدت کم. از سوی دیگر، ساختمان‌هایی با سیستم خنک‌کننده عالی باعث می‌شوند که شما بخواهید مدت بیشتری در آنجا بگذرانید، حتی اگر فقط برای لذت بردن از هوا باشد. این تا حد زیادی به لطف مدرن سازی و نوآوری مداوم سیستم برج خنک کن مدار بسته مدار بسته است.

هدف از نصب یک برج خنک کن مدار بسته چیست؟

برج خنک کننده برای خنک کردن آب استفاده می شود و یک مبدل حرارتی بزرگ است که گرمای ساختمان را به هوای بیرون منتقل می کند و آب سردتر را به چرخه باز می گرداند. یک برج خنک کننده مدار بسته، آب گرم را از چیلر دریافت می کند. این آب گرم به آب کندانسور معروف است زیرا در کندانسور چیلر گرما می گیرد. چیلر معمولاً در یک سطح ارتفاع پایین تری است (مانند زیرزمین). نقش برج خنک کن مدار بسته خنک کردن آب است، بنابراین آب خنک شده می تواند برای گرفتن گرمای بیشتر به چیلر بازگردد.

توضیح کلی

تجهیزات تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی می توانند گرما را به شکل آب گرم تبدیل کنند که باید خنک شود. اینجاست که یک برج خنک‌کن صنعتی وارد چرخه می‌شود. آب بیش از حد گرم شده از طریق برج خنک‌کن جریان می‌یابد، جایی که به گردش در می‌آید و در معرض هوای خنک و خشک قرار می‌گیرد. گرما از طریق تبخیر آب برج خنک کننده مدار بسته از بین می‌رود. سپس آب سردتر دوباره وارد تجهیزات یا فرآیند تهویه مطبوع می شود تا آن تجهیزات خنک شود و چرخه خنک کننده بارها و بارها تکرار می شود. هنگامی که آب گرم وارد برج خنک‌کننده می‌شود، آب از چند نازل عبور می‌کند که آب را به قطرات کوچکی در سراسر پر می‌پاشند، که سطح تماس آب را افزایش می‌دهد و از طریق تبخیر بیشتر باعث از دست دادن گرما با سرعت بیشتری می‌شود. هدف از استفاده فن در بالای برج خنک کننده حرکت دادن هوا از پایین برج و حرکت آن به سمت بالا و در نهایت خروج آن در خلاف جهت آب گرم کندانسور تعبیه شده در بالای دستگاه است. هوای گرم از طریق تبخیر آب از برج خنک کن مدار بسته به جو منتقل می کند.