برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده

وسیله ای برای خنک کاری سیالات در سیستم های بزرگ می‌باشد. این محصول به قدری مورد نیاز ساخت و ساز های بزرگ است که در آمریکا استفاده از این برج های خنک کن الزامی شده است. در ادامه به مزایا و معایب این برج خنک کن می‌پردازیم:

مزایای برج خنک کن

کاهش هزینه‌ی عملیاتی پمپ کردن

نیاز به مساحت و حجم کم برای نصب

معایب

گران بودن

سنگین‌تر و بزرگ‌تر بودن نسبت به نوع مدار باز

کاربرد

در صنایع برودتی، تهویه‌ی مطبوع و گرمایش

تعریف، اساس کارکرد و کاربرد‌های انواع برج خنک کننده در این نوشته ارائه شد.

خنک کردن آب در برج های خنک کننده بر اساس تبخیر آب در حال جریان است در تبخیر هم فقط آب خالص بخارشده از سیستم خارج میشود اما املاح موجود در آب در سیستم باقی می ماند در مناطقی که اب مورد استفاده نا مطلوب است املاح باقی مانده از تبخیر بیش از حد مجاز بوده و باعث افزایش املاح محلول در آب میشود بدین ترتیب املاح اضافه در قسمت های مختلف تجهیزات تهویه مطبوع همچون چیلر و…. رسوب کرده و صدمات جدی به ان ها وارد می نماید.  رسوب زدایی و رفع صدمات به جامانده هزینه زیادی برای مصرف کننده در بر خواهد داشت به غیر از هزینه های مستقیمی که جهت رسوب زدایی دستگاه به مصرف کننده تحمیل می گردد نکته قابل توجه این است که اجرای عملیات رسوب زدایی مستلزم خاموش کردن سیستم تهویه مطبوع در مدت انجام عملیاتکه حداقل دو روز است میباشد.

اجزای تشکیل دهنده برج خنک کننده :

۱-فن :

فن‌ها نقش مهمی در خنک سازی دارند و از نوع فن محور یا سانترافیوژ می‌باشند.

۲-پکینگ:

برای افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کن از پکینگ‌ها استفاده می‌گردد که با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همچنین کاهش سرعت جریان آب، در خنک سازی جریان آب نقش مؤثری دارند. پکینگ‌ها بصورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی در برج خنک کن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۳-حوضچه :

در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد و آب خنک شده در آن جمع‌آوری شده و به سمت سیستم‌های سردسازی هدایت می‌شود.

۴-قطره گیرها :

تیغه‌های قطره گیر برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کن بکار می‌روند.

۵-جنس و  ساختار بدنه (فلزی یا فایبر گلاس یا بتنی )

انواع برج خنک کننده بر اساس روش ساخت :

۱-برج های قابل مونتاژ در محل پروژه: تاسیساتی مثل نیروگاه‌ها، پلانت‌های پروسس فولاد، پالایش‌گاه‌های نفتی یا پلانت‌های پتروشیمی، معمولا از برج خنک کننده ساخته شده در محل استفاده می‌کنند زیرا دارای ظرفیت بالاتری برای دفع حرارت هستند.

۲-برجهای مونتاژشده در کارخانه: این نوع از برج خنک کننده در کارخانه مونتاژ می‌شوند و می‌توانند به دلیل این که جمع و جور هستند، بر روی کامیون حمل شوند.

به دلیل کاربرد زیاد در نزدیکی مناطق مسکونی، کنترل سطح صوت در برج خنک کننده پکیجی مهم‌تر است.

مزایای برج خنک کننده فایبر گلاس :

۱-به سادگی قابل شست و شو و تمیز کردن است

۲-تعمیرات و نگهداری آن راحت تر است و هزینه آن نسبت به دیگر برج های خنک کن کمتر است

۳-استحکام و انعطاف بالایی دارد و در برابر تغییر شکل و خم شدن دچار شکستگی نمی شود

۴-از لحاظ شیمیایی به شدت غیرفعال و واکنش ناپذیر است که سبب می شود، در برابر خوردگی در اثر اسید، نمک و دیگر مواد مقاوم باشد. از این رو برج خنک کننده فایبرگلاس می تواند در محیط های دارای ذرات شیمیایی استفاده شود و آسیب نبیند و زنگ نزند

۵-به دلیل ماهیت شیشه ای آن دارای سطح بالایی از خستگی و خزش است

۶-جنس فایبرگلاس دارای تطبیق پذیری بالایی است به این صورت که با توجه به نیازهای مشتری امکان سفارشی سازی برای او امکان پذیر است

۷-نسبتا سبک است (استحکام بالا نسبت به وزن) در مقایسه با دیگر جنس ها با استحکام برابر دارای وزن سبک تری هستند. این بسیار اهمیت بالایی دارد اگر برج خنک کن را در پشت بام و یا فونداسیون با سطح خاک و شن باشد. همچنین هزینه جابجایی و نصب آن در مقایسه با دیگر مواد بسیار کمتر می شود

۸-فایبرگلاس دارای مقاومت بالایی در برابر شرایط آب و هوایی دارد از این رو در دماهای بالا، طوفان شن، باران های اسیدی و اشعه ماورای بنفش و برف آسیب نمی بیند

۹-برج خنک کن فایبرگلاس دارای سطح تغییر شکل و رسوب گذاری پایین است

۱۰-فایبرگلاس ها دارای مقاومت در برابر آتش بالایی هستند و سیستم محافظت در برابر حریق آن پر هزینه نیست

 ۱۱-فایبرگلاس ها موادی هستند که در آن تداخل مغناطیسیمناسبی وجود دارد از این رو شفافیت بالایی در برابر جریان الکترومغناطیسی و فرکانس های رادیویی دارد؛ از این رو می توان از برج خنک کن فایبر گلاس در نواحی با الکترومغناطیس بالا و امواج رادیویی بالا استفاده کرد

۱۲-فایبرگلس ها در برابر آب های خورنده مثل آب دریا و آب های شور مقاوم هستند

 

مکانیزم عملکرد و انتقال حرارت :

۱-مکانیزم عملکرد برج خنک کننده در مدار باز :(مرطوب)

آب گرم از بالای برج خنک کننده با عبور از پکینگ ها و برخورد با جریان هوای تازه که از محیط بیرون توسط فن یا به صورت طبیعی وارد برج خنک کننده می شوند ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن در پایین برج ته نشین میشود. مهمترین عیب این سیستم پاشیدن حرارت آب به اطراف و همچنین تبخیر بیش از حد آب میباشد.

۲-مکانیزم عملکرد برج خنک کننده در مدار بسته :(خشک)

در اینگونه برج ها پاشش آب روی پکینگ ها همراه با جریان هوای درون برج باعث خنک شدن آب در گردش برج شده که این آب در تماس با کویل حاوی سیال ناقل حرارت، باعث کاهش دمای آب یا روغن ( یا هر سیال دیگر ) جاری در کویل مدار بسته این برجها می گردد.

انواع برج خنک کننده از لحاظ جنس بدنه :

در اصل مکانیزم کاری همه انواعبرج خنک کننده یکی است و تنها در نوع و شیوه ساخت با هم تفاوت دارند. مثلا برج خنک کننده فایبرگلاس، با بدنه ایی از جنس فایبرگلاس ساخته شده است که البته کارایی بیشتری نسبت به سایر انواع برج خنک کن دارد.

۱-برج خنک کننده با بدنه چوبی

۲-برج خنک کننده با بدنه فلزی شامل آهن، آلمینیوم، مس، چدن و فولادهای زنگ نزن

۳-برج خنک کننده پلاستیکی

۴- برج خنک کننده فایبرگلاس

۵- برج خنک کننده بتونی یا مارلی

کاربرد برج خنک کننده :

این موضوع در کارخانجات و نیروگاه ها و ساختمان هابی بلند مرتبه و برخی پروژه ها که سیستم تهویه مطبوع در خط تولید استفادهمیشود موجب توقف تولید میگردد لذا توقف تولیدهزینه های دیگری نیز اضافه می نماید که براورد ان گاهی رقم قابل توجهی می باشد راه حل پیشگیری از وقوع چنین مشکلات مذکور استفاده از برج های مدار بسته درسیستم تهویه میباشد.

فن پروفیل ایر فویل کولینگ تاور

همانگونه که از نامشان پیداست این فن‌ها دارای پروفیل ایرفویل می‌باشند و در طول فن، فرم پروفیل و ابعاد هندسی آن ثابت است (به جز بخش انتهایی که در آن قسمتی از یال، بریده شده‌است). جنس این نوع فن برج خنک کن عمدتاً از پروفیل آلومینیوم است که با روش اکسترود و پولترود تولید می‌شود. دلیل استفاده از آلومینیوم در پره فن برج خنک کن، استحکام مناسب نسبت به وزن کم، دمپ کردن ارتعاش و مقاومت بالا در مقابل خوردگی است. بازه ابعادی معمول فن آلومینیوم کولینگ تاور از قطر 0.8 متر تا ۳ متر می‌باشد. این فن‌ها دارای قیمت کمتری نسبت به فن‌های کامپوزیتی (نوع سوم فن محوری) هستند لیکن معایب خاص خود را نیز دارند.

فن پروفیل ایر فویل با فرم پروفیل متغیر (فن کامپوزیت برج خنک کن)

فن کامپوزیت فایبر گلاس گلاس کولینگ تاور که سابقه تولید آن از دو نوع قبلی کمتر است علاوه بر دارا بودن پروفیل ایرفویل، به دلیل چرخش پروفیل در شعاع فن و تغییر زاویه حمله، دبی یکنواخت تری نسبت به دو نوع قبلی دارد، و به همین دلیل سرعت خطی لبه این نوع فن تا ۶۰ متر بر ثانیه قابل قبول می‌باشد.

از مهم‌ترین مزایای فن فایبر گلاس پروفیل ایرفویل برج خنک‌کننده، می‌توان به مصرف انرژی و وزن کمتر آن نسبت به نمونه‌های دیگر، صدای تولیدی کمتر و میزان هوادهی بیشتر اشاره کرد.

پکینگ یا مدیا

برای افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کن از پکینگ‌ها استفاده می‌گردد که با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همچنین کاهش سرعت جریان آب، در خنک‌سازی جریان آب نقش مؤثری دارند. پکینگ‌ها به صورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی (Film Packing) و اسپلش (Splash Packing) در برج خنک کن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 حوضچه یا باسین

در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد و آب خنک شده در آن جمع‌آوری شده و به سمت سیستم‌های سردسازی هدایت می‌شود.

قطره گیرها

تیغه‌های قطره گیر برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آن‌ها به محیط بیرون از برج خنک کن بکار می‌روند.

جنس ساختاری برج خنک کننده

برج خنک کن‌ معمولاً به سه صورت فلزی، فایبر گلاسی و بتنی ساخته می‌شود که نمونه های پلی اتیلن نیز دارد.

انواع برج خنک کن

برج خنک‌ کننده فایبر گلاس طرح مکعبی

برج خنک‌ کننده مارلی (ذوذنقه‌ای)

برج خنک‌ کننده مارلی (مکعبی)

برج خنک‌ کننده مدل سانتریفیوژ

برج خنک‌ کننده کانتر فلو فلزی

برج خنک‌ کننده گرد

برج خنک کن‌ را با توجه به موارد زیر هم می‌توان دسته‌بندی کرد. البته باید توجه داشت که یک برج خنک کن می‌تواند ترکیبی از هر کدام از دسته‌های زیر باشد و این دسته‌بندی صرفاً برای نشان دادن وضعیت عملکرد برج خنک کن‌ها در حالات زیر می‌باشد:

1-  نیروی محرک جریان هوا

برج خنک کن‌ ها از لحاظ اینکه نیروی جریان دهنده هوا طبیعی یا مکانیکی باشد به دو دسته تقسیم می‌شوند:

برج خنک‌ کن فن دار (مکانیکی)

در برج‌های فن دار یک یا چند فن وظیفه به جریان درآوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند.

در این نوع تا زمانی که فن روشن است جریان هوا بین محیط داخل برج و بیرون برقرار است همچنین نسبت به برج‌های بدون فن فضای کمتری را اشغال می‌کنند. اما مهم‌ترین عیب این نوع صدا و لرزشی است که فن یا فن‌ها ایجاد می‌کنند.

برج خنک کن بدون فن (طبیعی)

در برج‌های بدون فن جریان هوا به صورت طبیعی ما بین برج و محیط بیرون جابجا می‌شود.

از جمله مزایا این دسته می‌توان به مصرف کمتر انرژی الکتریکی، صدای کم، قطعات متحرک کمتر و عدم پاشیدن آب به فضای اطراف و از معایب آن می‌توان به راندمان پایین‌تر و هزینه بیشتر جهت ساخت آن، اشاره کرد.

۲- مکانیسم انتقال حرارت

برج خنک کننده از نظر شیوه‌های انتقال حرارتی به سه دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک کننده مرطوب

در برج خنک کن‌ مرطوب (Wet-Cooling Tower) آب گرم از بالای برج با عبور از پکینگ‌ها و برخورد با جریان هوای تازه که از محیط بیرون توسط فن یا به صورت طبیعی وارد برج می‌شود ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن در پایین برج ته‌نشین می‌شود.

مهم‌ترین عیب این سیستم پاشیدن ذرات آب به اطراف و همچنین تبخیر بیش از حد آب می‌باشد.

برج خنک کننده خشک

در مناطقی که بعلت عدم وجود آب کافی باید از اتلاف آب و تبخیر بیشتر جلوگیری نمود از برج خنک کن‌ خشک (HELLER) هِلِر (Dry-Cooling Tower) استفاده می‌شود. در این دسته، آب گرم به جای عبور از پکینگ‌ها از لوله‌های پره دار که با هوای سرد در تماس می‌باشند عبور کرده و خنک می‌گردد.

شما عزیزان جهت  تهیه انواع برج خنک کن و یافتن پاسخ سوالات خود میتوانید با شرکت ناب زیست که طراحی و تولید برج خنک کننده را به صورت تخصصی انجام میدهد تماس بگیرید.