برج خنک کننده چیست؟ کاربرد انواع کولینگ تاور

برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده یا کولینگ تاور (Cooling Tower) دستگاهی است که برای دفع حرارت زائد آب از طریق تبادل حرارتی با هوا به کار می‌رود و در صنعت تهویه مطبوع و برودت صنعتی کاربرد دارد. به همین دلیل برج های خنک کننده نوعی مبدل حرارتی تبخیری محسوب می شوند. این دستگاه در صنایع مختلف از جمله نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، کارخانجات پتروشیمی، تهویه مطبوع و صنایع تبدیلی به منظور خنک کردن آب در مدارهای صنعتی و فرآیندی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به گزارش وب سایت تخصصی تهویه نگار در صنعت تهویه مطبوع و برودت صنعتی، در این مقاله سعی کرده ایم به طور جامع درباره انواع برج خنک کننده و نحوه عملکرد، مزایا و معایب هر کدام را بررسی کنیم.

انواع برج خنک کننده

برج‌های خنک کننده بر اساس نوع جریان هوا و نحوه تماس آب و هوا به دو دسته کلی از لحاظ مدار طراحی تقسیم می‌شوند. در ادامه نحوه عملکرد و کاربرد انواع برج خنک کننده را به طور جامه بررسی خواهیم کرد.

1. برج خنک کننده مدار باز:

در این نوع برج خنک کننده، آب گرم از بالای برج پاشیده شده و با جریان هوای تازه که از محیط بیرون توسط فن یا به صورت طبیعی وارد برج خنک کننده می‌شود، تماس مستقیم پیدا می‌کند. در این فرآیند، تبادل حرارتی بین آب و هوا صورت گرفته و آب خنک می‌شود.

2. برج خنک کننده مدار بسته:

در این نوع برج خنک کننده، آب گرم در لوله‌هایی جریان می‌یابد که در معرض هوای خنک قرار دارند. تبادل حرارتی بین آب و هوا از طریق جداره لوله‌ها انجام می‌شود و آب خنک می‌شود.

مزایای برج خنک کننده مدار بسته:

• مصرف آب کمتر
• رسوب‌گذاری کمتر
• آلودگی صوتی کمتر
• نیاز به فضای کمتر

معایب برج خنک کننده مدار بسته:

• هزینه اولیه بیشتر
• نیاز به تعمیرات و نگهداری بیشتر
• راندمان خنک‌کاری کمتر

اجزای برج خنک کننده یا کولینگ تاور

برج‌های خنک کننده یا کولینگ تاورها از اجزا و قطعات مختلفی تشکیل شده‌اند که هر کدام وظایف خاص خود را دارند. در ادامه به برخی از مهم‌ترین اجزا و قطعات برج خنک کننده اشاره می‌کنیم:

1. پوسته یا بدنه:

پوسته یا بدنه برج خنک کننده، سازه اصلی برج است که از جنس‌های مختلفی مانند فلز، فایبرگلاس و بتن ساخته می‌شود. وظیفه پوسته، محافظت از اجزای داخلی برج در برابر عوامل محیطی است.

2. پکینگ:

پکینگ‌ها سطوحی هستند که آب گرم در تماس با آنها به قطرات ریز تبدیل شده و سطح تماس آن با هوا افزایش می‌یابد. جنس پکینگ‌ها می‌تواند از پلاستیک، چوب یا فلز باشد.

3. سیستم توزیع آب:

سیستم توزیع آب شامل لوله‌ها، نازل‌ها و افشانک‌ها است که وظیفه دارند آب گرم را به طور یکنواخت بر روی پکینگ‌ها پخش کنند.

4. فن:

فن وظیفه دارد هوای خنک را از طریق دریچه‌های ورودی به داخل برج خنک کننده هدایت کند.

5. سیستم جمع‌آوری آب خنک:

سیستم جمع‌آوری آب خنک شامل سینی‌ها و لوله‌ها است که وظیفه دارند آب خنک شده را جمع‌آوری و به مدار فرآیند بازگردانند.

6. دریچه‌های ورودی و خروجی هوا:

دریچه‌های ورودی هوا وظیفه دارند هوای خنک را به داخل برج هدایت کنند و دریچه‌های خروجی هوا وظیفه دارند هوای گرم و مرطوب را از برج خارج کنند.

7. سیستم کنترل:

سیستم کنترل وظیفه دارد دمای آب ورودی و خروجی، سرعت فن و سایر پارامترهای برج خنک کننده را کنترل و تنظیم کند.

8. تجهیزات جانبی:

علاوه بر اجزای اصلی ذکر شده، برج‌های خنک کننده ممکن است به تجهیزاتی مانند سیستم‌های تصفیه آب، سیستم‌های ضد رسوب و سیستم‌های روشنایی نیز مجهز باشند.

برج خنک کننده فایبرگلاس و فلزی چه تفاوتی دارند؟

برج‌های خنک کننده فایبرگلاس و فلزی دو نوع رایج از برج‌های خنک کننده هستند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در حقیقت جنس بدنه کولینگ تاور می تواند از ماده پلیمری فایبرگلاس و یا ورق فلزی گالوانیزه باشد و این نوع دسته بندی بر اساس جنس بدنه انجام شده است. در سال های اخیر استفاده از کولینگ تاورهای فایبرگلاس به دلیل وزن کم آن، گسترش داشته است اما واقعیت این است که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند.

مزایای برج خنک کننده فایبرگلاس:

• وزن سبک
• مقاومت بالا در برابر خوردگی
• عمر طولانی
• نیاز به نگهداری کم
• نصب آسان

معایب برج خنک کننده فایبرگلاس:

• قیمت اولیه بیشتر
• مقاومت کمتر در برابر آتش
• شکنندگی بیشتر

مزایای برج خنک کننده فلزی:

• قیمت اولیه کمتر
• مقاومت بالا در برابر آتش
• استحکام بالا

معایب برج خنک کننده فلزی:

• وزن سنگین
• مقاومت کم در برابر خوردگی
• عمر کوتاه‌تر
• نیاز به نگهداری بیشتر

انتخاب نوع برج خنک کننده

انتخاب نوع برج خنک کننده به عوامل مختلفی از جمله نوع صنعت، ظرفیت مورد نیاز، شرایط آب و هوایی و بودجه در دسترس بستگی دارد.

نکاتی که باید در انتخاب برج خنک کننده در نظر داشت:

• نوع مکش (طبیعی یا مکانیکی)
• نوع تماس آب و هوا (مستقیم یا غیرمستقیم)
• جنس بدنه (فایبرگلاس یا فلزی)
• ظرفیت خنک‌کاری
• میزان مصرف آب
• میزان آلودگی صوتی
• نیاز به تعمیرات و نگهداری
• قیمت

جمع‌بندی:

برج‌های خنک کننده از جمله تجهیزات مهم در صنایع مختلف هستند که برای خنک کردن آب در مدارهای صنعتی و فرآیندی مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب نوع برج خنک کننده به عوامل مختلفی بستگی دارد که باید با دقت مورد بررسی قرار گیرند.

نحوه عملکرد برج خنک کننده یا کویلینگ تاور

برج خنک کننده یا کویلینگ تاور بر اساس تبادل حرارتی بین آب و هوا عمل می‌کند. در ادامه به طور خلاصه به مراحل عملکرد برج خنک کننده می‌پردازیم:

1. ورود آب گرم:

آب گرم از طریق لوله‌ها به بالای برج خنک کننده هدایت می‌شود.

2. پاشش آب:

آب گرم توسط نازل‌ها یا سیستم‌های دیگر به صورت قطرات ریز در بالای برج پاشیده می‌شود.

3. تماس با هوا:

با پاشیده شدن آب، سطح تماس آن با هوا افزایش می‌یابد. هوای خنک از طریق دریچه‌های ورودی وارد برج شده و با آب گرم تماس پیدا می‌کند.

4. تبادل حرارتی:

در اثر تماس آب گرم و هوای خنک، تبادل حرارتی صورت می‌گیرد. گرمای آب به هوا منتقل شده و آب خنک می‌شود.

5. جمع‌آوری آب خنک:

آب خنک شده در سینی زیرین برج جمع‌آوری می‌شود.

6. خروج هوا:

هوای گرم و مرطوب از طریق دریچه‌های خروجی از برج خارج می‌شود.

عوامل موثر بر عملکرد برج خنک کننده:

• دمای آب ورودی
• دمای هوای ورودی
• رطوبت هوا
• سرعت جریان هوا
• نوع و جنس پکینگ‌ها
• ارتفاع برج

جمع‌بندی و سخن آخر:

برج‌های خنک کننده از جمله تجهیزات مهم در صنایع مختلف هستند که برای خنک کردن آب در مدارهای صنعتی و فرآیندی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سامانه‌ها با استفاده از تبادل حرارتی بین آب و هوا، آب گرم را خنک کرده و امکان استفاده مجدد از آن را فراهم می‌کنند.

منابع گزارش:

سایت https://www.cdc.gov/healthywater/other/industrial/cooling_towers.html

سایت https://tahviehnegar.com/cooling-tower/

سایت https://spxcooling.com/coolingtowers/