برج خنک کننده

برج خنک کننده یک مبدل حرارتی به حساب می‌آید که به‌منظور کاهش دمای آب مورد بهره‌وری قرار می‌گیرد. در برج آب‌ و هوا در تماس مستقیم با هم قرار می‌گیرند و با تبخیر بخش کمی از آب دمای آب در حال گردش در برج کاهش پیدا می‌کند.

برج خنک کننده چیست؟

کولینگ تاور برای خنک‌کردن آبی که در یک فرایند صنعتی گرم شده است به کار می‌رود. از این دستگاه برای خنک‌کردن و تهویه مطبوع کارخانجات تولیدی و صنعتی و همچنین در مراکز بزرگ تجاری استفاده می‌شود. برج‌های خنک کننده از طریق خنک‌کردن آب، گرمای ساختمان و محیط صنعتی را به خارج منتقل می‌کنند و آبی که گرمای آن گرفته شده و خنک شده را به چیلر و سیستم تهویه باز می‌گردانند.

برج‌های خنک کننده چیست؟

انواع برج خنک کننده کدام است؟

سیستم‌های برج خنک کننده را می‌توان بر اساس کشش هوا از طریق برج به دو دسته کلی طبیعی و مکانیکی و همچنین بر اساس جریان هوا به آب به دو دسته متقاطع و مخالف یا ضد جریان دسته‌بندی کرد.

سیستم کولینگ تاور طبیعی

این سیستم برج برای نیروگاه‌ها و صنایع بزرگ کاربرد دارد. هوای گرم و مرطوب به جهت اختلاف چگالی با هوای خشک به طور طبیعی به سمت بالا و به سمت برج کشیده می‌شود. این برج‌ها شکل حلزونی دارند و با حرکت گرما به سمت بالا و خنک شدن، هوای خنک را به محیط باز می‌گردانند.

سیستم کولینگ تاور مکانیکی

در سیستم این نوع برج از فن با نیروی محرکه برای کشش هوای گرم به داخل برج استفاده می‌شود. فن‌هایی که به طور معمول در این سیستم برای کشش هوا استفاده می‌شود، فن‌های پروانه‌ای و گریزازمرکز هستند. عملکرد این برج مؤثرتر و بهتر از نوع طبیعی است اما به جهت مصرف انرژی بیشتر توسط این نوع هزینه بیشتری نیز دارند.

انواع برج‌های خنک کننده بر اساس کشش هوا

سیستم برج‌های خنک کننده متقاطع

در این سیستم جریان هوا به طور عمودی بر جریان آب از بالابه‌پایین وارد می‌شود و با مواد پرکننده برخورد می‌کند. در این مدل جریان هوا و آب به‌صورت متقاطع هستند. جریان هوا در نهایت از طریق یک فن به جو باز می‌گردد.

سیستم برج‌های خنک کننده ضد جریان یا مخالف

در این سیستم جریان هوا بر خلاف جریان آب وارد می‌شود. جریان هوا به سمت بالا و جریان آب به سمت پایین در حرکت است. نکته مهم در این برج این است که به جهت عبور هوا از سیستم اسپری، لوله‌ها و نازل‌ها باید از یکدیگر دور باشند تا جریان هوا را دچار اختلال نکنند. سیستم برج خنک کننده مخالف در شرایط آب‌وهوایی سرد کمتر دچار یخ‌زدگی می‌شود و در طولانی‌مدت نیز در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند.

سیستم برج‌های خنک کننده القائی

در این نوع یک فن در بالای برج خنک کننده نصب می‌شود که هوای گرم را به سراسر برج می‌کشد. به جهت سرعت بالای هوای خروجی احتمال چرخش مجدد وجود ندارد. برای اینکه احتمال گیر افتادن قطرات آب در جریان هوای خروجی به صفر برسد از حذف‌کننده‌های رانش استفاده می‌شود. برج‌های کشش القائی نسبت به طرح اجباری کارآمدتر هستند؛ چراکه 30 تا 75 درصد انرژی کمتری در مقایسه با طرح اجباری مصرف می‌کنند.

سیستم برج‌های خنک کننده اجباری

این نوع نیز تقریبا عملکردی شبیه به کولینگ تاور از نوع القائی دارد. تنها تفاوت اساسی بین این دو مدل این است که فن مکش هوا در مدل اجباری در پایه برج قرار می‌گیرد که به هوا اجازه عبور از سمت پایین را می‌دهد. به جهت اینکه فن در ورودی هوا قرار گرفته در معرض یخ‌زدگی بیشتری قرار دارد. به‌علاوه اسب بخار موتور بیشتری نسبت به القائی دارد؛ بنابراین به جهت معایبی که دارد کمتر مورداستفاده قرار می‌گیرد.

انواع برج‌های خنک کننده کدام است؟

قطعات اصلی برج خنک کننده

یک دستگاه برج خنک کننده شامل قطعات زیر است:

حوض آب سرد

یکی از قسمت‌های مهم برج خنک کننده است. کار آن جلوگیری از راکد ماندن آب و رشد باکتری‌ها است. حوض آب سرد می‌تواند بخاری داشته باشد تا از یخ‌زدن آب در زمستان جلوگیری کند.

مواد پرکن

این عنصر به‌نوعی مهم‌ترین بخش و قطعه در برج است؛ زیرا بیانگر عملکرد برج است. وظیفه اصلی پرکن این است که سطح تماس بین آب‌وهوا را تا حد امکان افزایش بدهد تا از سرعت انتقال حرارت بین هوا و آب تا زمانی که ممکن است اطمینان حاصل شود.

حوضه توزیع آب گرم

حوضه توزیع در قسمت بالای پرکننده قرار دارد که در این قسمت آب گرم تولید شده جمع می‌شود و به جهت اینکه در طول زمان دچار خوردگی و زوال می‌شوند نیازمند جایگزینی هستند.

نازل‌ها

یکی از قطعات برج جریان متقاطع هستند.

شیر شناور

برای اینکه برج به‌درستی کار کند باید در سطح مناسب نگه‌داری شوند؛ بنابراین یکی از قطعات اصلی در کولینگ تاور هستند.

حذف‌کننده‌های دریفت

هدف این جزء در برج جذب قطرات بزرگ آب در جریان هوای برج و جلوگیری از اتلاف و هدررفت آب در فرایند است.

لوله‌کشی توزیع آب

مسیریابی برای لوله‌کشی سیستم برج به عواملی مانند نوع برج، توپوگرافی منطقه‌ای و... بستگی دارد.

فن‌ها

فن‌ها یکی از قطعات اصلی برای برج‌های طرح مکانیکی، جریان متقاطع و جریان مخالف هستند که معمولا هم سروصدای نسبتا زیادی ایجاد می‌کنند.

جعبه‌دنده

آن دسته از برج‌هایی که دارای فن‌های بزرگ بوده، جعبه‌دنده‌هایی برای تنظیم نیرو دارند که توسط موتور بر روی میل درایو فن اعمال می‌شود.

موتور

برای برج‌های خنک کننده فن‌دار موتور یک بخش ضروری است. موتورهای فن برج‌های خنک کننده از نوع باز یا کاملا بسته هستند.

میل‌های محرک

نیرویی که از طریق موتور تولید می‌شود از طریق میل‌های محرک به گیربکس انتقال پیدا می‌کند. نکته‌ای که در تولید این میل‌ها باید موردتوجه قرار گیرد این است که باید در آن از مواد ضدخوردگی استفاده شود.

لوورهای ورودی هوا

این قطعه وظیفه جلوگیری از پاشیده شدن آب به بیرون از برج را بر عهده دارد و همچنین از ورود زباله و آشغال به داخل برج جلوگیری می‌کند.

قطعات اصلی برج‌های خنک کننده

بررسی کامل نحوه عملکرد برج خنک کننده

در ابتدا آب گرم به داخل برج خنک کننده وارد می‌شود و سپس از طریق سیستم پاشش آب بر روی سطوح خنک کننده پخش می‌شود. در مرحله بعد سطح تماس مابین آب و هوا به بیشترین میزان رسیده و جریان آب کم‌کم رو به کندی می‌گذارد و پس از برخورد هوا و آب با تبخیر مقداری از آب کم‌کم دمای آب گرفته شده و رو به سردی می‌رود. آب سرد تولید و ایجاد شده در تشتک یا بیسین برج ذخیره‌سازی شده و در انتها آب سرد توسط پمپ سیرکولاتور به سیستم مولد گرما منتقل می‌شود.

جمع‌بندی پایانی

برج خنک کننده به‌منظور تهویه مطبوع و گرفتن هوای گرم و نامطبوع در محیط مورداستفاده قرار می‌گیرد. این وسیله با برخورد مستقیم هوای گرم و آب از طریق تبخیر مقداری از آب، گرمای منتقل شده به آب را گرفته و آب را برای خنک شدن محیط سرد می‌کند. این دستگاه در انواع مختلفی تولید می‌شود که در یک دسته‌بندی کلی بر اساس کشش هوا و در دسته‌بندی دیگر بر اساس جریان هوا به 6 نوع تقسیم می‌شود.