آشنایی با برج خنک کننده و انواع آن — از صفر تا صد
انواع برج خنک کننده
پس از سال‌ها توسعه این فناوری، برجهای خنک کننده در انواع و اندازه‌های مختلف ساخته شده‌اند. کاربرد هر یک از کولینگ تاورها به ساختمان و نیازهای آن بستگی دارد. توجه داشته باشید که با وجود انواع مختلف برج خنک کننده، عملکرد این دستگاه اتلاف گرما از یک سیستم ساختمانی از طریق تبخیر است. کولینگ تاورها به انواع زیر تقسیم میشوند:
- برج خنک کننده مکانیکی
- برج خنک کننده اتمسفریک
- برج خنک کننده هیبریدی
- برج خنک کننده از نظر برای تأمین جریان هوا
- برج خنک کننده از نظر نوع ساخت
- برج خنک کننده از نظر شکل
- برج خنک کننده براساس روش انتقال حرارت
هر یک از برج‌ها میتوانند خود به چندین نوع مختلف تقسیم شوند. به عنوان مثال، طبقه‌بندی برجهای خنک کننده از نظر روش انتقال حرارت به سه گزینه: برجهای خنک کننده خشک، برجهای خنک کننده مدار باز و برجهای خنک کننده مدار بسته محدود میشوند.
مطلب پیشنهادی:
نحوه کار برج خنک کننده
قیمت پکینگ اسپلش: آب گرم از تجهیزات صنعتی، سیستم AC یا هر منبع گرمایی دیگری وارد برج شده و به طور مساوی در بالای آن پخش میشود. از آنجا که آب از برج پایین میآید، تجهیزات پرکننده این فرآیند را در یک منطقه بزرگ گسترش می‌دهند تا تماس آب و هوا افزایش یابد، سپس انتقال حرارت از طریق تبخیر صورت میگیرد.
حجم زیادی از هوا دائما در امتداد فن‌های بزرگ در داخل برج حرکت میکنند. از آنجایی که تبخیر صورت میگیرد، آب گرما را از دست می‌دهد و سرانجام در انتهای برج وارد حوضچه میشود. سپس آب سرد جهت خنک‌کاری به منبع گرمای اولیه برمی‌گردد و این چرخه مدام تکرار میشود. به منظور رقیق‌سازی سیستم، بخشی از آب از طریق شیر تخلیه میشود. کولینگ تاور را با آب شیرین برای انجام دوباره فرآیند تغذیه میکنند.
وقوع همزمان این فرآیند، یک چرخه مداومِ تکرار شونده را ایجاد میکند. شکل زیر نحوه کار یک پکینگ برج خنک کننده معمولی را نشان می‌دهد.
عملکرد مؤثر برج خنک کننده
برجهای خنک کننده ممکن است در مقایسه با گزینه‌های دیگر برای سرمایش صنعتی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند، اما چالش کارآیی میتواند امری ضروری و ارزشمند باشد. نظارت بر ضریب بهره‌وری بسیار مهم است، زیرا موارد زیر را تضمین میکند:
- کاهش مصرف آب
- ذخیره انرژی
- عمر طولانی تجهیزات
- کاهش هزینه‌های عملیاتی
برای کارآمد نگه داشتن کولینگ تاور، سه عامل مهم است که باید در نظر گرفت: نوع برج خنک کننده مورد استفاده را بشناسید، از مواد شیمیایی به طور کارآمد استفاده کنید و میزان تلفات سیستم را پیگیری کنید.
کاربرد صنعتی برجهای خنک کننده
سیستم برج خنک کننده در بسیاری از صنایع بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد. به طور خاص، برجهای خنک کننده در کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی، پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های گاز طبیعی و نیروگاههای پتروشیمی رایج هستند. سایر کاربردهای صنعتی:
- کمپرسورهای خنک کننده آب
- دستگاه قالب‌گیری تزریقی و پلاستیک
- ماشین ریخته‌گری
- یخچال و فریزر کارخانه
- ذخیره‌سازی سرد
- فرآیندهای آندایزینگ کردن گیاه
- نیروگاه تولید برق
- سیستمهای تهویه مطبوع و دستگاه‌های VAM
کلام آخر
در پایان، برجهای خنک کننده یک عنصر اساسی در هر ساختمان هستند. بسته به نیاز ساختمان، این برج‌ها از نظر اندازه، شکل و نوع متفاوت هستند. تأسیسات بزرگی مانند نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های نفت و کارخانه‌های تولید فولاد دارای واحدهای هیپربولوئید (هذلولی گون دوارِ یک پارچه) هستند، در حالی که بیشتر از برج خنک کننده در HVAC خود استفاده میکنند.
تعمیر و نگهداری روزانه کولینگ تاورها برای به حداکثر رساندن بهره‌وری بسیار مهم است. از آنجا که این برج‌ها انرژی زیادی مصرف میکنند، روش‌های مختلفی وجود دارد که می‌توانید در مصرف انرژی آنها صرفه جویی کنید. با این حال، استفاده از برجهای خنک کننده در عصر حاضر به یک ضرورت مهم بدل شده‌اند، زیرا میتوانند نیاز بسیاری از صنایع را بالاترین بهره‌وری برطرف کنند.
انواع برج خنک کن از لحاظ نوع عملکرد
- برج خنک کننده مستقیم یا مدار باز
- برج خنک کننده مدار غیرمستقیم یا مدار بسته
معرفی برج خنک کننده مستقیم (مدار باز)
در این برج جریان آبی که بایستی خنک شود در تماس مستقیم با هوا قرار می گیرد . به نحوی که آب به بالای برج هدایت یافته و از طریق نازل ها روی پکینگ برج توزیع می شود ، آب بصورت لایه های بسیار نازک روی سطوح پکینگ پخش شده و در نتیجه سطح تماس بسیار بزرگی با جریان هوای عبوری ایجاد می گردد.
هوا از 2 طریق آب را خنک می کند . بخشی از گرمای آب به واسطه ی انتقال حرارت دفع می شود ، اما بخش اصلی خنک کاری آب ناشی از فرایند تبخیر می باشد. نهایتاٌ هوای اشباع شده ، از بالای برج در اتمسفر تخلیه می گردد و از طرف دیگر آب سرد انباشته شده از پایین برج خارج می شود.
برج خنک کننده باجابه جایی اجباری هوا : جریان هوا توسط عاملی خارجی ، به شیوه جا به جایی اجباری در برج خنک کننده بوجود می آید. چنانچه به کمک فن های محوری یا سانترفیوژ تعبیه شده ، هوا درون برج خنک کن به جریان در می آید.
برج خنک کننده با جابه جایی طبیعی هوا : جریان هوا از طریق فرآیند جا به جایی طبیعی و به واسطه ارتفاع زیاد برج خنک کننده بدون وجود هیچ گونه نیروی خارجی ایجاد می شود.
برج های خنک کننده جریان متقاطع ( CROSS FLOW) در برج های خنک کننده جریان متقاطع ، آب به صورت عمودی از میان پره ها جریان می یابد در حالی که هوا به صورت افقی جریان یافته در سراسر جریان آب در حال ریزش جریان دارد.
برج های خنک کننده مخالف ( COUNTER FLOW ) : به گونه ای طراحی شده اند که هوا به صورت عمودی به سمت بالا جریان یابد بر خلاف آب که به سمت پایین جریان دارد.
معرفی برج خنک کننده مدار غیر مستقیم (مدار بسته)
یک مدار غیرمستقیم یا مدار بسته، معمولاً بدون تماس مستقیم هوا و مایعات با آب یا مخلوط گلیکول خنک میشود. برخلاف برج باز، برج غیر مستقیم دارای دو مدار سیال جداگانه است. یکی از مدارها خارجی است که آب درون آن در خارج از مدار دوم چرخانده میشود. سپس برای خنک شدن مایع داغ از جریان لوله ها به ادامه فرآیند متصل میشوند و در یک مدار بسته بازگردانده میشوند.
هوا از طریق آب چرخشی که در خارج از لوله های آبشاری جریان دارد، به بیرون کشیده میشود و خنک کننده تبخیری عملکردی مشابه کولینگ تاور (برج خنک کننده) قبلی را فراهم میکند. گرما از مدار سیال داخلی و از طریق دیواره های لوله سیم پیچها، به مدار خارجی منتقل میشود. سپس با گرم شدن هوا و تبخیر مقداری از آب، به جو منتقل میشود. قرار است در ادامه مطلب، به معرفی برجهای خنک کننده کوچک بپردازیم.
انواع برج خک کن ازنظر جریان هوا
- جریان طبیعی
- جریان مکانیکی
- جریان مرکب
جریان طبیعی
در این نوع برج ها فن و هر گونه موتور الکتریکی برای به جریان انداختن هوا وجود ندارد و این برج ها با استفاده از جریان طبیعی هوا، آ ب را خنک میکنند
این برج ها قابل اطمینان نیسستند زیرا به شدت به شرایط محیطی وابسته هستند
جریان مکانیکی
در این نوع برج ها هوا با استفاده از فن به جریان می افتد و این برج ها کمتر به شرایط محیطی وابسته هستند
این نوع ممکن است القایی یا اجباری باشد
در القایی ،فن ها در قسمت خروج هوا گرم می باشند و در مدل اجباری ،فن ها در قسمت ورود هوا به برج می باشند
جریان مرکب
همانطور که از نامش پیدا است ترکیبی از دو برج قبل است یعنی هم فن دارد هم میتواند به کمک جریان طبیعی کار کند در مواقعی که جریان طبیعی پاسخگو نباشد از فن ها برای به گردش در آوردن هوا کمک گرفته می شود
هدف اصلی برای استفاده از برج خنک کننده چیست؟
از یک برج کوچک خنک کننده برای خنک سازی آب استفاده میشود و در واقع یک مبدل حرارتی عظیم است. این برج گرمای ساختمان را به جو منتقل میکند و آب سردتر را به برمیگرداند. میتوان این طور بیان کرد که آب گرم را از یک چیلر دریافت میکند.
این آب گرم به عنوان آب کندانسور شناخته میشود.
چرا آب کندانسور؟
زیرا در کندانسور چیلر گرما میگیرد. چیلر معمولاً مانند یک زیرزمین در سطح پایین تری قرار دارد و نقش اصلی را در برج خنک کننده دارد.
برجهای خنک کننده چگونه کار میکنند؟
تجهیزات تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی میتوانند گرما را به شکل حجم عظیمی از آب گرم تولید کنند که باید سرد شود. در اینجا برجهای خنک کننده دست به کار میشوند. آب گرم در آن عبور میکند، دوباره گردش پیدا میکند و در معرض هوای خشک و خنک قرار میگیرد.
گرما از طریق تبخیر آب برجهای خنک کننده این چرخه را ترک میکند. سپس آب سردتر به تجهیزات تهویه مطبوع وارد میشود. تا زمانی که تمامی تجهیزات خنک شود، چرخه خنک کننده بارها و بارها تکرار میشود. هنگامی که کندانسور گرم وارد کولینگ تاور میشود، آب از طریق چند نازل عبور داده میشود. در این مرحله به صورت قطره های کوچک به بیرون پاشیده میشود.
این اتفاق باعث افزایش سطح آب میشود و از طریق تبخیر بیشتر باعث از بین رفتن گرما خواهد شد. فن که در بالای برج قرار دارد، هوا را از پایین برج به سمت بالا در جهت مخالف آب گرم هدایت میکند. هوا گرما را از طریق آب تبخیر شده به جو منتقل میکند.
چرا به برج های خنک کننده نیاز است؟
برجهای خنک کننده یکی از اجزای اصلی بسیاری از سیستمهای برودتی هستند. میتوان از برجهای خنک کننده برای تأمین هوای خنک ساختمانهای بزرگ تجاری مانند فرودگاهها، مدارس، بیمارستانها یا هتلها استفاده کرد. ماشین آلات و فرایندهای تولیدی صنایعی که مقدار زیادی گرما تولید میکنند، باید به طور مداوم خنک شوند تا بتوانند به شکلی موثر به کار خود ادامه دهند.
برخی تصور میکنند قیمت برج خنک کننده مقرون به صرفه نیست! باید بدانید که کارآمدترین، موثرترین و کم هزینه ترین راه حل برای از بین بردن این گرما، نصب برجهای خنک کننده است. در ادامه انواع برجهای خنک کننده را به شما معرفی خواهیم کرد.
آشنایی با انواع برج خنک کننده
- برج خنک کننده طبیعی: معمولاً برای نیروگاههای بزرگ و صنایع با جریان آب خنک کننده بینهایت استفاده میشود.
- برج خنک کننده مکانیکی: هوا توسط یک فن به گردش در میآید و از طریق سازه خنک شود.
- برج خنک کننده Crossflow: هوا به صورت افقی از طریق ساختار برج به یک قسمت پلنوم باز منتقل شود.
- سیستم های برج خنک کننده Counterflow: هوا به سمت بالا حرکت کند و جریان متناوب با آب گرم برای خنک شدن هوا به سمت پایین بیفتد.
مشکلات رایج در برج های خنک کننده
- رسوب گرفتگی و از بین رفتن پکینگها (نوعی پوشال مخصوص)
- رسوب گرفتن لوله های توزیع آب و بخش های مختلف داخلی کولینگ تاور در تماس با آب
- در زمستان یخ زدن آب برج خنک کن
- مشکل تامین آب