برج خنک کننده

برج خنک کننده

برج خنک کننده یا همان کولینگ تاور،در واقع یک مبدل حرارتی به شمار می رود که از طریق ایجاد تماس میان آب و هوا، شرایط خنک سازی آب داغ را فراهم می کند. به عبارت دیگر میتوان گفت که تماس میان آب و هوا، فرآیند تبخیر را به وجود می‎‌آورد و این تبخیر گرمای ایجاد شده توسط آب داغ را جذب نموده و به فضای خارج از تاور، هدایت می‌کند. این ویژگی از آنجایی مورد اهمیت است که تقریباَ تمامی فرآیندهای صنعتی و سیستم های تهویه ای، نیاز به خنک سازی آب پرحرارت خود دارند.

عملکرد

وظیفه اصلی کولینگ تاور خنک کردن آب با تماس دائمی با هوای آزاد و ایجاد درصد کمی تبخیر می باشد. البته باید دقت نمود که در مناطق مختلف کارایی برجهای خنک کننده نیز متفاوت خواهد بود.

○ برج خنک کننده مدار باز: یکی از مرسوم ترین انواع پر کاربرد کولینگ تاور نوع مدارباز یا مرطوب( برج تر) قلمداد شده که در دو شکل مکعبی و مخروطی تعبیه می شود. این مدل با عملکردی یکنواخت در فصول مختلف تابستان و زمستان توسط ارتباط مستقیم آب داغ با هوای خشک سبب خنکتر شدن آب می گردد. آب توسط نازلهای اسپری کننده بر روی پوشالهای خنک کننده(پکینگها) پاشش شده و هوا نیز با گذر از میان پکینگها گرمای آب را جذب و به بیرون انتقال می دهد. 

○ برج خنک کننده مداربسته:  نوع دیگری از انواع برجهای خنک کننده نوع مداربسته (close cooling tower) به شمار می آید که وابسته به نوع کارایی به دو دسته خشک و هیبریدی تقسیم بندی می شود. برجهای خشک با تماس کاملاً غیر مستقیم هوا با جریان آب داغ در کویلهای فیندار موجب کاهش دمای این سیال می شوند. برجهای خنک کننده هیبریدی نیز با عملکردی مشابه و البته با پاشش یک سیکل ثانویه آب به خنک کاری این سیال گرم می پردازند و عملاً با عملکردی دوگانه وظیفه خود را انجام می دهند. 

موارد استفاده برج خنک کننده

هر کارخانه بزرگ و کوچک امروزه نیاز مبرم به استفاده از تجهیزی با نام کولینگ تاور می باشد چرا که بواسطه آن می تواند گرمای اضافی تجهیزات خود را به بیرون انتقال دهد. کارخانجات قند، کارخانه رب، کارگاه های تزریق پلاستیک، شرکتهای فولاد و نیروگاه از مهمترین مصرف کنندگان این دستگاه حساب می شوند. لازم به ذکر است که هم اکنون کمتر صنعتی را می توان نام برد که از وجود برج خنک کن در مجموعه خود بهره نجسته باشد.

رشد و نموی صنعت تولید برج خنک کننده هم به واسطه همین موضوع پیشرفت چشمگیری داشته است. برجهای خنک کننده امروزه در محیط بیرون و در هوای آزاد قرار می گیرند و دلیل اصلی این موضوع هم نحوه کارکرد کولینگ تاور قلمداد می شود. یک برج خنک کننده با جذب هوای آزاد و ایجاد درصدی تبخیر موجب خنک کاری آب می شود.

ساختار

○ فن برج خنک کننده

به طور کلی این تجهیزات دارای دو نوع فن، «فن محوری» و «فن سانتریفیوژ» هستند. به عبارت بهتر، معمولاَ در برجهای خنک کننده از یکی از انواع فن استفاده میشود. این فن های خنک ساز، در حقیقت مکانیزمی به منظور جابجایی اجباری هوا در درون این تجهیزات هستند. اما در رابطه با کارکرد هریک از انواع فن محوری و سانتریفیوژ میتوان گفت که:

فن های محوری که با نام مکنده نیز شناخته می شوند، در سطح بالایی تاور نصب میگردند.

همچنین فن های سانتریفیوژ که در قسمت جلویی تاور قرار میگیرند.

○ نازل های توزیع آب

نازلهای توزیع آب از اجزای مهم این دستگاه به شمار می رود. این نازل ها در کلکتور آب ورودی به تاور قرار گرفته اند و وظیفه پخش آب گرم وارد شده را بر روی پکینگ ها بر عهده دارند. اتمیزه شدن آب بوسیله نازلها، به کاهش فشار آب کمک نموده و دمای تبخیر را شدیداَ کاهش میدهد. همچنین این امر به پراکنده سازی بهتر آب بر روی سطح پکینگ کمک میکند. البته بادی اشاره نمود که با تبدیل شدن آب به قطرات متعدد، سطح تماس میان آب و هوا نیز افزایش می‌یابد.

○ قطره گیر

قطره گیرها عنصر کاهش دهنده اتلاف آب در برج خنک کننده محسوب میشود. این قطعات همچنین با نام دیریفت الیمیناتور نیز شناخته میشوند. قطره گیر به لحاظ فنی به قسمتی از تاور خنک ساز گفته میشود که وظیفه جلوگیری از دریفت یا پرتاب قطرات آب به بیرون از دستگاه را بر عهده دارد. مدلهایی از برجهای خنک ساز که دارای قطره گیر می‌باشند، شدیداَ دارای خاصیت صرفه جویی در مصرف آب هستند. این در حالیست که مدلهایی از تاورها که قطعه قطره گیر در آنها نصب نشده است، با معضل مصرف زیاد آب و وارد سازی مداوم آب جبرانی روبرو هستند.

○ پکینگ

نوعی مبدل حرارتی یا عاملی است جهت افزایش سطح تماس میان آب و هوا که منجر به تشدید فرایند تبخیر میشود؛ بطوریکه پس از پاشش آب توسط نازلها، آب به صورت لایه های نازک در سطوح پکینگ، کاملاً پخش شده و از همین رو، در تماس با هوای بیشتری قرار میگیرد. علاوه بر این، بواسطه به تله افتادن آب درون پکینگ، زمان بیشتری برای تبخیر آن بوجود خواهد آمد.

○ پورت آب جبرانی

این پورت یکی از اجزای پشتیبان و مهم این تجهیزات به شمار می رود. در واقع پورت آب جبرانی به شناوری وصل است که با کاهش سطح آب درون تشتک برج خنک کننده، به تغذیه آب جبرانی میپردازد. شیوه کار شناور متصل به پورت آب جبرانی، دقیقا با شناور موجود در کولرهای آبی یکسان است. به هنگامی که سطح آب تشتک دچار افت میشود (پایین می آید)، شناور به سمت زیرین حرکت کرده و آب بیشتری به درون دستگاه وارد میگردد. این حالت میتواند به صورت کاملاَ برعکس نیز عملی شود. بدین شکل که شناور بر اساس قانون شناوری پاسکال، به سمت بالا حرکت کند. سپس با این کار، مسیر آب ورودی به داخل تشتک را محدودتر میکند. مجموعاَ وظیفه قطعه شناور و پورت آب جبرانی، حفظ سطح آب تشتک در یک وضعیت ایده آل است.

○ پورت آب سرریز

معمولاَ پورت آب سرریز، حکم یک نجات دهنده‌ی واقعی را برای برجهای خنک کننده دارد. چرا که چنانچه شناور خراب شود، تشتک برج پر از آب کنترل نشده میشود و آنگاه است که به وسیله پورت سر ریز، آب اضافی از تشتک سرریز خواهد شد. قطعاَ می دانید که هنگامی که آب تاور بیش از حد ظرفیتش برسد و به سطح پکینگها نیز تجاوز کند، دستگاه دیگر نمی تواند عملکرد عادی از خود ارائه دهد.

○ پورت آب تخلیه

پورت آب تخلیه همیشه در پایینترین بخش تشتک برج تعبیه میشود. در رابطه با عملکرد این قطعه میتوان گفت که تماس آب با هوا (بخصوص در برج خنکساز مدارباز)، موجب آلودگی آب میشود. برای دور شدن فرآیند صنعتی از هرگونه آلودگی، آب کثیف شده به وسیله این پورت آب، تخلیه شده و به کمک پورت آب جبرانی، آب پاک و شفاف وارد چرخه خنک کاری میشود.

○ پورت آب داغ ورودی

این پورت، ورود دهنده‌ی آب گرم به درون برج خنک کننده میباشد می باشد. حال این آب پرحرارت صنعتی میتواند حاصل عملکردهای گوناگونی باشد؛ چه از خروجی کندانسور چیلر تراکمی آب خنک و یا چه از خروجی کندانسور یک چیلر جذبی.

○ پورت آب سرد خروجی

این پورت محل خروج آب خنک شده از دستگاه است. به بیان فنی، آب خنک شده مجدداَ در دستگاه (به عنوان آب جبرانی) یا سیستم مورد نظر (فعال در فرآیند تولید)، مورد بهره وری قرار خواهد گرفت.

ویژگی های ساختاری برج خنک کننده نسیم تهویه مهرگان

Ø     ساخت برج هاي خنک کننده فایبرگلاس در ظرفیت هاي 10 تا 1250 تن تبرید

Ø     ساخت بدنه دستگاه از جنس فایبرگلاس با ضخامت مناسب و تقویت شده با پلی استر

Ø     مقاوم در برابر اشعه هاي UV و رطوبت

Ø     سطوح خیس شونده (پکینگ ها) از جنس  PVC یا پلی پروپیلن با ضخامت 300 تا 350 میکرون و با گام هاي متفاوت

Ø     اتصال بدنه و قسمت هاي مختلف برج توسط پیچ و مهره گالوانیزه

Ø     مجموعه فن دستگاه از نوع اکسیال و به صورت  Airfoilبا بالانس استاتیکی و دینامیکی

Ø     الکتروموتور برج ها از نوع فلنج دار، سه فاز و ساخت شرکت هاي معتبر اروپایی یا ایرانی (زیمنس یا موتوژن بنا به درخواست مشتري)

            با درجه حفاظت  IP55 و عایق حرارتی کلاس F

Ø     سیستم انتقال قدرت از الکتروموتور به فن توسط پولی و یا گیربکس (با توجه به ظرفیت دستگاه)

Ø     استفاده از جدا کننده آب و هوا Drift Eliminator از جنس PVC براي جلوگیري عبور قطرات آب به همراه هوا از قسمت بالاي برج

Ø     استفاده از سیستم پخش آب آلومینیومی و نازل هاي پاشش آب بر روي پکینگ ها

Ø     طراحی و تولید در انواع مکعبی، گرد، جریان متقاطع، جریان مخالف (داراي نازل پاشش آب)، مدار باز، مدار بسته و ترکیبی

Ø     ساخت در دو نوع کاربري تهویه مطبوع و صنعتی (کارکرد در چهار فصل سال)