کنترل ظرفیت در برج خنک کننده

ظرفیت برج خنک‌ کننده را به وسیله تن تبرید بیان می‌ کنند. یک تن تبرید برابر میزان گرمای لازم برای تبدیل یک تن (907 کیلوگرم) یخ صفر درجه به آب صفر درجه در مدت زمان 24 ساعت می‌ باشد. همچنین یک تن تبرید برابر 12000 Btu/hr یا 3.5 کیلووات می‌ باشد. در نتیجه وقتی بیان می‌ شود که یک کولینگ تاور به طور مثال برابر 100 تن است، یعنی مقدار قدرت خنک کردن آن برابر 350 کیلو وات می‌ باشد.

محاسبات برج خنک کننده

نحوه محاسبه ظرفیت برج خنک کننده چیلر در ادامه تشریح خواهد شد. با گسترش چشمگیر استفاده از چیلرهای جذبی و تراکمی و نصب و راه اندازی برج های خنک کن، محاسبه ظرفیت برج خنک کن همواره از دغدغه‌های اساسی سازندگان و کارفرمایان بوده است. در ادامه به این سوال پاسخ داده می شود که این سیستم با چه ظرفیتی برای سیستم سرمایشی شما (چیلر) مورد نیاز است. برای کارکرد بهینه چیلر، نیاز به برج خنک کن با ظرفیت مناسب، به منظور خنک سازی سیال مبرد می باشد.

قیمت برج خنک کن

برج خنک کننده مدار بسته بدلیل این که تجهیزاتی مانند: کویل تبادل حرارت، پکینگ ، پمپ فشاور قوی و … قیمت و هزینه های آن گرانتر از برج خنک کننده ی مدار باز می باشد. هر نوع از برج های خنک کننده مشخصات و اطلاعات فنی مربوط به خود را دارند، به همین دلیل نمی توان قیمت برج خنک کننده را به صورت معینی بیان کرد. همچنین صاحبان صنعت و پروژه های ساختمانی با توجه به نوع فعالیت خود باید برج های خریداری نمایند. حتی ممکن نیاز به سفارشی سازی محصول باشد که هزینه ها کمی متفاوت خواهد بود.

محاسبات سرانگشتی ظرفیت برجهای خنک کن

براساس تجربه، معمولا سازندگان این مدل سیستمهای خنک کاری، توان برج خنک کننده را در چیلرهای تراکمی ۳۰درصد بیشتر از توان چیلر و در چیلر های جذبی دو برابر توان چیلر در نظر می گیرند. دلیل انتخاب این ضرایب، ریشه در ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی و جذبی دارد. ضریب عملکرد چیلرهای جذبی به عنوان یک ماشین حرارتی غالبا کمتر از ۱ بوده در حالی که این میزان در چیلرهای تراکمی به عنوان یخچال به ۳ نیز می رسد. بنابراین از نتایج حاصل از تجربه داریم:

ظرفیت مورد نیاز برج خنک کننده = توان چیلر جذبی × ۲

ظرفیت کولینگ تاور = توان چیلر تراکمی × ۱.۳

با اینکه این مقادیر دقیق نیست اما آستانه امنی در اختیار شما قرار خواهد داد تا چیلر برای فرآیند خنک سازی دچار مشکل نشود. اکنون با نگاه علمی تر سعی بر بدست آوردن مقدار دقیق ظرفیت مورد نیاز برج خنک کن خواهیم کرد.

پکینگ برج خنک کننده چیست؟

پکینگ برج خنک کننده یکی از مهم‌ترین اجزای کولینگ تاورها به شمار می‌رود. پکینگ کولینگ تاور در طول مدت زمان عمر مفید هر دستگاه، ممکن است بارها نیاز به تعویض داشته باشد. دلیل اصلی آسیب دیدن این پکینگ‌ها البته، به تماس مستمرشان با آب درون برج‌های خنک کن برمی‌گردد. به دلیل همین تماس مستقیم آب در قسمت خروجی نازل‌ها با پکینگ برج خنک کننده، این قطعه باید از طراحی و کیفیت ساخت مناسبی برخوردار باشد.

این شبکه‌ها در مدلهای ضدرسوب (پکینگ اسپلش ضد رسوب) نیز تولید می‌شوند. همچنین با توجه به تولید این فیلینگها در بیش از 10 مدل کاربردی با ویژگی های مختلف، میتوان گفت که پکینگ برج خنک کننده برای تمامی نیازها و کاربری های متنوعی که در دماهای مختلف کار می کنند، ساخته شده است. بنابراین باید انواع قطعه پرکاربرد از مرغوب‌ترین متریال‌های موجود تولید گردد. زیرا یکی از مهم ترین قطعات سیستمهای خنک ساز، بدون شک انواع پکینگ برج خنک کن است.

انواع رایج پکینگ اسپلش در برج خنک کننده

1-پکینگ نت اسپلش

وظیفه اصلی تیپ نت اسپلش (net splash) افزایش سطح تماس و زمان تبادل حرارت بین آب و هوا که به دلیل طراحی منحصر به فرد آن آب پس از بخورد با سطح پر کن به قطرات بسیار ریزی تبدیل شده و راندمان خنک کاری سیستم را تا حد بسیار زیادی افزایش می‌دهد. ویژگی های منحصر به فرد پکینگ نت بلوکی عبارتند از:

ابعاد بلوک 30*100 سانتی متر در ارتفاع 30 سانتی متر

سطح ویژه اسمی 170 متر مربع در متر مکعب

نحوه اتصال ورق‌های مدیا به صورت پیم نر و مادگی

افت فشار کمتر نسبت به سایر پکینگ ها

تحمل دمایی تا 90 درجه سانتی گراد

2-پکینگ گرید اسپلش

پکینگ مدیا grid splash به دلیل دارا بودن ساختار مشبک یا شبکه ای شکل به آن اسپلش شبکه ای اطلاق می‌گردد. در صنایع پتروشیمی، نیروگاهی و پالایشگاهی و یا مواردی که آب در دسترس آنان کثیف و سخت است‌‌ کاربری دارد. ویژگی های رایج و مرسوم سطوح خنک کننده شبکه ای عبارتند از:

مهمترین ویژگی: کاملا ضد رسوب

دارای دو مدل FC7034/HP600

ابعاد HP600 به صورت شبکه 60*60

ابعاد FC7034 به صورت شبکه‌ای 70*70 و ماژولار

قابلیت نصب به صورت ماژولار توسط اسپایدر و پکیج چارتایی

تحمل دمایی بسیار بالا تا 120 درجه سانتی گراد

بیشترین میزان کاربری در برج های بتنی

چرخه(سیکل) خاموش و روشن شدن فن برج خنک کننده

ساده ترین روش کنترل دمای آب ورودی کندانسور، تغییر جریان هوا از طریق چرخه خاموش و روشن شدن فن برج خنک کننده است. تنظیم دمای رفت آب کندانسور و کنترل تفاضلی معقول در 2 تا 3 درجه فارنهایت ضرورت دارد. بنابراین، افزایش دمای رفت آب کندانسور تا نقطه تنظیمی به اضافه نصف دمای تفاضلی باعث روشن شدن فن می شود و کاهش دمای رفت آب کندانسور تا نقطه تنظیمی منهای نصف دمای تفاضلی، خاموش شدن فن را به دنبال دارد.

بنابراین، با نقطه تنظیم 75 درجه فارنهایت و دمای تفاضلی 3 درجه فارنهایت، فن در دمای 5/76 درجه فارنهایت آب کندانسور روشن و در دمای 5/73 درجه فارنهایت خاموش می شود. توجه کنید که تفاضل واقعی بیشتر از تفاضل کنترل کننده هاست که از جرم حرارتی سیستم و تأخیر زمانی در شروع و پایان فرآیند انتقال حرارت در برج و کندانسور ناشی می شود. در زمان انتخاب کنترل کننده تفاضلی، معقول بودن انتخاب مقدار تفاضلی اهمیت دارد. ( 2 تا 3 درجه فارنهایت).

تفاضل خیلی زیاد باعث کنترل نامنظم وغیرعادی از طریق ایجاد تغییرات دمای زیاد و تفاضل خیلی کم منجر به یک چرخه خاموش و روشن شدن سریع یا کوتاه فن برج و معیوب شدن سریع موتور، شفت موتور و فن می شود.

عیب کنترل فن:

عیب کنترل چرخه خاموش و روشن شدن فن آن است که تحت شرایط بار جزئی، ظرفیت برج در مقایسه با بار تحمیلی در حدی است که احتمال رخ دادن چرخه خاموش و روشن شدن سریع فن وجود دارد. بنابراین، همان طور که گفته شد; موتورهای فن دو سرعته برای برج های خنک کننده توصیه می شوند; زیرا بهبود چرخه خاموش و روشن شدن فن در یک ظرفیت متوسط را به همراه دارند، یعنی زمانی که موتور با سرعتی معادل نصف سرعت اولیه بچرخد.

یک مرحله کنترل ظرفیت به دو مرحله روشن یا خاموش بودن اضافه می گردد که این امر موجب بهبود کارایی برج و کنترل ظرفیت بهتر می شود. با در اختیار داشتن موتور دو سرعته یا موتور کم سرعت، یک تأخیر زمانی کوتاه (تقریباً 15ثانیه ای) باید برای محرک گیربکسی در نظر گرفته شود تا از آسیب دیدگی چرخ دنده ها (که ناشی از تغییر ناگهانی سرعت است) جلوگیری کند.

دمای ورود آب گرم به برج خنک کن و دمای خروج آب سرد از برج خنک کن

دمای ورود و خروج آب از برج خنک کن یکی دیگر از پارامترهای مهم در طراحی می‌ باشد. انتخاب این دماها بر بار حرارتی برج خنک‌ کننده تأثیرگذار است. اختلاف دمای آب ورود و خروج را به اصطلاح (Range) و اختلاف دمای خروج از کولینگ تاور و دمای مرطوب را (Approach) می‌ گویند. میزان (Approach) در کمترین حالت می‌ تواند 3 درجه سانتیگراد باشد. یعنی برج خنک‌ کننده می‌ تواند تا میزان 3 درجه بالاتر از دمای مرطوب آب را خنک کند. هر چه میزان (Range) بیشتر باشد، بار حرارتی برج خنک‌ کننده بیشتر و هر چقدر میزان (Approach) کمتر باشد، بار حرارتی برج خنک‌ کننده بیشتر خواهد شد. بنابراین دمای ورود و خروج بر بار حرارتی تأثیرگذار می‌ باشد.