مقدار دبی آب ورودی به برج خنک کننده رابطه مستقیمی با ظرفیت برج دارد. شرکت تهویه سارآفرین تولید کننده انواع برج های خنک کننده با سطوح تبادل حرارت متفاوت بوده و آماده ارائه مشاوره در زمینه طراحی و انتخاب بهترین برج خنک کننده می باشد . خواهشمند است جهت دریافت اطلاعات بیشتر با دفتر مرکزی این شرکت تلفن: 88241872 تماس حاصل فرمایید.
در یک برج خنک کننده ، جریان آب گرم ضمن ورود به برج و ریزش بر روی سطوح تبخیر، طی تبادل حرارتی با هوا سرد شده و سپس از طریق مجرای خروجی، خارج میگردد.
فاکتورهای تعین ظرفیت برج خنک کننده :
• میزان آب در گردش Q
• دمای آب گرم ورودی به برج خنک کنHWT
• دمای آب خروجی برج خنک کنCWT
• دمای مرطوب WBT.
1- طبقه بندی برجهای خنک کننده از نظرچگونگی جریان آب مدار:
بطور کلی برجهای خنک کننده از نظر چگونگی جریان آب سیستم ، به دو نوع جریان باز و جریان بسته تقسیم بندی می شوند:
الف) برج های خنک کننده مدار باز (Open Circuit Cooling Tower )
در این برجها سیال مدار بر روی سطوح تبخیر رها شده و بار گرمایی خود را به هوای عبوری منتقل و خنک می شود و مجددا به مدار باز می گردد.
ب) برج های خنک کننده مدار بسته (Closed Circuit Cooling Tower )
در مناطقی که به علت عدم وجود آب کافی و جلو گیری از هدر رفتن آب از این سیستم استفاده می شود که در آن سیال گرم با عبور از لوله های کنار هم (کویل) با هوای کشیده شده از پایین برج برخورد کرده و کاهش دمای سیال از طریق تماس با هوای سرد با لوله انجام می شود و با تبخیر و گرفتن حرارت از کویل باعث کاهش دمای سیال داخل کویل می شود.
2- طبقه بندی برجهای خنک کننده از نظرچگونگی جریان هوا:
از نظر سیستم ایجاد جریان هوا ، برجها به دو دسته تقسیم بندی می شوند:
الف) برجهای خنک کننده دمشی (Forced Draft Towers )
برج خنک کننده هایی هستند که در آنها یک یا چند فن در بخش ورودی هوا قرار گرفته و هوا را به داخل برج می دمند.
ب) برج خنک کن جریان متقاطع (Induced Draft Towers)
برج خنک کننده هایی هستند که تعداد یک یا چند فن در بخش خروجی هوا قرار گرفته و هوا را از داخل برج مکش کرده و به بیرون آن تخلیه می کنند.
3- طبقه بندی برجهای خنک کننده از نظرچگونگی تداخل آب و هوا:
در یک برج خنک کننده انتقال حرارت از طریق تماس آب با هوای عبوری ، در مجاورت یک واسطه ( Inter Face ) انجام می گردد.
نوع تماس آب با هوا باعث شده است که برجهای خنک کننده به دو دسته تقسیم بندی شوند :
الف) برج های جریان مخالف ( Counter Flow Towers )
در این برج ، هوا از قسمت پائین وارد شده و به سمت بالا جریان می یابد و بصورت مخالف با آبی که از بالا در حال ریزش است برخورد می کند.
ب) برج های جریان متقاطع ( Cross Flow Tower )
در یک برج جریان متقاطع ، هوا بصورت افقی در برج جریان داشته و با آب گرم که بصورت عمودی در حال ریزش است تماس برقرار می کند.
4- طبقه بندی برجهای خنک کننده از نظر چگونگی توزیع:
سیستم توزیع آب در برج های خنک کننده به دو نوع تقسیم بندی می شوند :
الف) سیستم توزیع ثقلی
ب) سیستم توزیع تحت فشار یا اسپری ( پاششی )
الف) ویژیگی های توزیع ثقلی :
– تشکهای توزیع آب بصورت باز عمل می کنند.
– اوریفیس های بزرگ و نازل های با پوشش 360 درجه دارند.
– جهت توزیع مناسب باید سطح آب در حد کافی نگهداری شود.
ب) ویژگیهای سیستم توزیع تحت فشار یا اسپری ( پاششی ) :
– سیستم ، تحت فشار ، آب را توزیع می کند .
– اوررفیس های بزرگ و نازلهای با پوشش 360 درجه و 180 درجه دارد .
– دارای لوله اصلی و انشعابات فرعی جهت نازلها می باشد.
– معمولا فشار 2 psi در ورودی لوله اصلی وجود دارد.
5- طبقه بندی برجهای خنک کننده از جهت بکارگیری سطوح تبادل:
سطوح تبادل حرارتی، بعنوان یک واسطه جهت ایجاد بستری برای تبادل حرارت بین آب و هوا ، در فرصت زمانی مناسب ، بکار می روند و انواع مختلفی دارند :
الف) سطوح تبادل از جنس P.V.C یا مواد مصنوعی دیگر
ب) سطوح تبادل از جنس چوب و مواد خاص
6- طبقه بندی برجهای خنک کننده از جهت سیستم محرکه هوا:
در برج خنک کننده هایی که با جریان اجباری هوا کار می کنند، دو نوع فن جهت به حرکت در آوردن هوا مورد استفاده قرار می گیرد :
الف) فن آکسیال (محوری)
ب) فن سانتریفیوژ (گریز از مرکز)
الف) ویژگیهای فن آکسیال (محوری) :
– حدود 80% برجهای خنک کننده از این سیستم استفاده می کنند.
– حجم جریان هوای زیاد و فشار استاتیک کم ایجاد می کنند.
– بازدهی بالایی دارند.
– معمولا دربخش خروجی برج خنک کننده نصب می شوند.
– مصرف انرژی کمی دارند و الکتروموتورهای ضعیفتری بکار می گیرند.
– صدای بیشتری نسبت به نوع سانتریفیوژ دارند.
ب) ویژگیهای فن سانتریفیوژ (گریز ازمرکز)
– حجم جریان هوای زیاد وفشار استاتیک بالا ایجاد می کنند.
– مصرف انرژی بیشتری نسبت به فن محوری دارند.
– کارکرد کم صداتری نسبت به فن محوری دارند.
7- طبقه بندی برجهای خنک کننده از جهت مقایسه سیستم های محرک جریان هوا:
جهت خنک کردن 1500 GPM آب از 95 ˚F به 85 ˚F در هوای مرطوب 78 ˚F باید یکی از راههای زیر را انتخاب کرد :
– برج جریان مخالف : فن سانتریفیوژ – باتوان الکتروموتور معادل 60 hp
– برج جریان متقاطع : فن آکسیال – با توان الکتروموتور معادل 30 hp
مشاهده می شود که در برج خنک با فن آکسیال توان کمتری مصرف می شود.
در این قسمت قصد داریم تا طرز کار برج خنک کننده را برای علاقمندان شرح دهیم.در ادامه با سارآفرین همراه باشید.
برج خنک کننده چطور کار می کند ؟ بدلیل حرارت بالای تجهیزات مورد استفاده در صنایع میزان تبخیر آب در اندازه بالایی قرار دارد و چنانچه طبق یک فرایند حساب شده میزان تبخیر آب کنترل نگردد مصرف آب در این صنایع به شدت افزایش پیدا می کند.حال راهکار برای کاهش میزان مصرف آب چیست ؟
باید فرایندی را در نظر گرفت که طبق آن بتوان آب را خنک کرده و مجدد به خط تولید باز گرداند.اینجاست که نیاز به یک برج خنک کننده احساس می شود.
برای این امر برج های خنک کننده آب گرم شده را توسط پمپ های ورودی دریافت می کنند و پس از خنک کردن آب آن را توسط پمپ های خروجی به چرخه صنعت باز می گردانند.حال سوال این است که برج خنک کن چطور آب را خنک می کند و طرز کار برج خنک کننده چطور است ؟
همانطور که می دانید مجاورت آب با هوا باعث خنک شدن آن می شود.برج های خنک کن از دو مکانیزم ساده برای خنک کردن آب استفاده می کنند.ابتدا سرعت جریان آب را در داخل برج پایین می آورند و سپس با افزایش جریان هوا در داخل برج آب را خنک می کنند.اما این ماکنیزم برای برج خنک کننده مدار باز چطور استفاده می شود؟
هر جا نیاز به افزایش جریان هوا و تماس آن با آب باشد نیاز به یک فن احساس می شود.از این رو برج های خنک کن تر از فن ها برای افزایش جریان هوا استفاده می کنند.حال که با تولید کننده جریان هوا آشنا شدید نیاز است تا در مورد مکانیزم کند کردن سرعت آب و افزایش تماس جریان آب با برج اطلاعاتی را کسب کنید.
پکینگ برج خنک کننده نیز جهت افزایش جریان هوا با آب به کار می رود و برای آشنایی بیشتر ذکر یک مثال خالی از لطف نخواهد بود.همه ما عملکرد یک کولر آبی را دیده ایم.آب کف کولر توسط پمپ به روی پوشال ها ریخته و هوای ورودی از بین پوشال ها عبور می کند و خنک شده و توسط فن به داخل کانال هدایت می شود.پوشال ها باعث کند شدن جریان آب می شوند و هوا می تواند به راحتی با سطح آب تماس برقرار کند.
پکینگ نیز دارای بافت شبکه ای می باشد که توسط آن جریان آب کند شده و هوا می تواند خیلی بهتر با آب تماس داشته باشد و در نتیجه کیفیت پکینگ مورد استفاده در برج خنک کن می تواند روی راندمان آن تاثیر بالایی داشته باشد.
در ویدئوی زیر می توانید طرز کار برج خنک کننده را بطور بصری مشاهده کنید:
دستگاه برج خنک کننده از تجهیزاتی نظیر فن ملخی یا سانتریفیوژ ، الکتروموتور ، گیربکس، بدنه ، لوور، پکینگ و قطره گیر تشکیل شده است .
سیستم تبادل حرارت برج خنک کننده با استفاده از پکینگ در برج شکل می گیرد . پکینگ ها سطح تماس سیال خنک شونده ( که معمولا آب می باشد) را با هوا گسترش داده و بدین ترتیب حد اکثر استفاده از جریان عبوری هوا صورت می گیرد .
پکینگ ها یا سطوح تبادل حرارت نقش بسیار مهمی در کارکرد و راندمان برج های خنک کننده دارند . در واقع هرچه پکینگ ها تبادل حرارت بیشتری بین آب یا سیال سرد شونده و هوای عبوری برقرار کنند دمای سیال زودتر به درجه حرارت مطلوب رسیده و حجم آب بیشتری سرد می شود . پکینگ ها که سیستم تبادل حرارت برج خنک کننده را تشکیل می دهند معمولا از جنس پی وی سی (PVC) یا پلی پروپیلن (PP) و یا چوب اشباع می باشند .
پی وی سی و پلی پروپیلن در سیستم تبادل حرارت برج خنک کننده دارای مقاومت مناسب و وزن سبکی بوده و دارای کاربرد زیادی در مدل های مختلف برج فایبرگلاس می باشد .
در مناطقی که رسوب یا ناخالصی آب زیاد باشد از پکینگ های اسپلش استفاده می شود . شکل مشبک این پکینگ ها باعث می شود جریان آب عبوری از این سطوح ، رسوب از خود به جای نگذارد .
پکینگ های اسپلش در مدل های مختلف با نام های نت اسپلش ، رندوم اسپلش ، گرید اسپلش و اسپلش وی بار می باشند . البته راندمان سطوح تبادل حرارت مشبک نسبت به سطوح سینوسی که پکینگ های معمولی را شامل می شود ، پایین تر بوده ولی به دلیل عدم ایجاد رسوب در مناطق خاص ، مقرون به صرفه می باشند .
محبوس شدن قطرات آب در داخل پکینگ ها ، تبادل حرارت آنها را با جریان هوای عبوری بیشتر می کند . به همین علت پکینگ ها به صورتی ساخته می شوند که آب را داخل خود حبس کنند .
تشکیل فیلم آب و لایه های پکینگ ها نیز سبب افزایش سطح تماس با هوا شده و راندمان و کارایی سطوح را افزایش می دهد . در واقع جذب حرارت هوا به وسیله ملکول های آب انجام می گیرد و دمای آب تا نزدیک نقطه اشباع می رسد .