برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده که به کولینگ تاور یا برج خنک کن هم شناخته می شود وسیله ای است که توسط آن آب را خنک می کنند.

برج خنک کننده (کولینگ تاور یا برج خنک کن) گرمایی که توسط کندانسور تولید شده را به محیط آزاد منتقل می کند. آب گرم خارج شده از کندانسور به وسیله پمپاژ به بالای برج رفته و از آنجا به تشتک برج سرریز می شود. آبی که گرم شده، برای خنک شدن به برج خنک کننده باز می گردد. گردش آب در برج انجام شده و از بالای برج به پایین ریخته می شود. آب، در حین سقوط از درون پوشش های داخلی برج با هوا تماس داشته و گرمای خود را به هوا منتقل می کند.

نحوه وورد و خروج هوا و آب به برج خنک کننده

برج های خنک کننده Crossflow

در برج های متقاطع، آب به طور عمودی از طریق پره ها جریان می یابد در حالی که هوا به صورت افقی، از طریق جریان آب در حال سقوط جریان دارد.

به همین دلیل، هوا مجبور نیست از سیستم توزیع عبور کند و اجازه استفاده از حوضه های توزیع آب گرم را با استفاده از جاذبه را دارد در بالای برج اصلی نصب می شود.

این حوضه ها به طور سراسری بر روی تمام برج های متقاطع اعمال می شوند

برج های خنک کننده Crossflow

برج های Counterflow به گونه ای طراحی شده اند که هوا به صورت عمودی به سمت بالا و در مقابل جریان ریزش آب در قسمت پره ها قرار می گیرد.

به دلیل این جریان هوا عمودی، نمی توان از حوضه های جریان جاذبه باز و معمولی در طرح های جریان متقاطع استفاده کرد. در عوض، برج های ضد جریان از سیستم های اسپری تحت فشار و از نوع لوله برای پاشش آب در قسمت بالای پره ها استفاده می کنند.

از آن جا که هوا باید از سیستم اسپری عبور کند، لوله ها و نازل ها باید فاصله بیشتری داشته باشند تا جریان هوا محدود نشود

برج های خنک کننده القایی  و برج های خنک کننده اجباری

برج های خنک کننده القایی دارای فن هایی هستند که به طور معمول در بالای واحد نصب می شوند و هوا را از این طریق وارد می کنند. در حالی که در خنک کننده های اجباری هوا توسط دمنده هایی که در پایه ورودی هوا قرار دارند بر روی برج های منشعب هوا را با فشار وارد می کنند

برج خنک کننده دارای سیستم توزیع و پخش آب گرم بوده که موجب پاشیدن آب روی شبکه مشبک نزدیک به هم (که آکنه یا پرکننده نامیده می شوند) به صورت یکنواخت می شود. پرکننده ها آبی که از بالای برج سرازیر شده را با هوای عبوری از میان آن کاملاً مخلوط می کنند؛ به صورتی که به شکل قطره ای از یک آکنه به سطح یک آکنه دیگر توسط نیروی ثقل خود می ریزد. اگرچه در برج خنک کننده کمی انتقال حرارت از آب به هوا وجود دارد ولی به طور تقریبی اثر خنک کنندگی برج تماما از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل می شود. بخار حاصله از عملیات تبخیر در برج، توسط جریان هوای ایجاد شده توسط یک دمنده، از برج خنک کننده خارج می شود. با توجه به افزایش دما و رطوبت هوای خروجی از برج، مشخص است که میزان تأثیر برج خنک کننده تا حد بالایی به درجه حرارت مرطوب هوای ورودی وابسته است و با افزایش آن کاهش می یابد. عوامل دیگری نیز هستند که عملکرد برج خنک کننده را تحت تأثیر قرار می دهند که به تعدادی از آن ها اشاره می کنیم:

  • سطح و زمان تماس آب و هوا در برج خنک کننده

  • سرعت هوای عبوری از برج خنک کننده

  • هم سو و غیر هم سو بودن جریان هوا نسبت به سطح تماس آب

سطح تماس آب با هوا شامل موارد زیر می شود:

  • سطوح خیس شده در برج خنک کننده

  • سطح آب در تشتک برج خنک کننده

  • سطح کلی قطرات پاشیده شده در برج خنک کننده

 

پایین ترین دمایی که می شود آب را به آن رساند، دمای مرطوب هوای ورودی برج خنک کننده می باشد، که در آن شرایط هوای خروجی از بخار آب اشباع است. البته اغلب دمای آب خروجی از برج خنک کننده 4 تا 5.5 درجه سانتی گراد از دمای مرطوب هوای ورودی بیشتر است. در نتیجه دمای هوای خروجی از برج خنک‌کن، همیشه از حالت اشباع مقداری پایین تر می باشد.

نکته ای در اینجا قابل ذکر است این است که هر چه دمای مرطوب هوای ورودی برج خنک کننده کمتر باشد موجب افزایش راندمان برج می شود. در نتیجه می تواند نتیجه گرفت که در مناطق با رطوبت بالا کندانسور آبی مقرون به صرفه نبوده و استفاده از کندانسور هوایی مطلوب تر است.

  • نزدیکی (Approach): اختلاف دمای آب خروجی از برج و دمای مرطوب هوای ورودی به برج خنک کن را گویند. با بزرگ تر کردن برج خنک کن و یا انتخاب پرکننده های بیشتر، می توان مقدار نزدیکی را کمتر کرد. در موارد متعارف مقدار نزدیکی حدود 7 درجه فارنهایت بوده، اما می توان این مقدار را به حدود 5 درجه فارنهایت رساند.
  • دامنه (Range): درجه حرارت آب عبوری از برج خنک کن را دامنه می نامند.
  • چگونگی محاسبه بار برج: با اندازه گیری دبی آب برج خنک کن و دمای آب و خروجی برج، می توان بار یک برج خنک کن را بدست آورد:
    بار برج kw  = دبی آب kg * 4.19 kj/kg * (دمای آب ورودی c – دمای آب خروجی  c )

برج خنک‌کن مستتر شده مرطوب با مکانیسم جابه‌جایی طبیعی در نیروگاه درسدن آلمان

معرفی اجزای اصلی برج خنک کن :

  • بدنه و پوسته Casing – Frame :

    برج های خنک کننده اغلب در ساختار خود بدنه ای دارند که از آن ها محافظت کرده و فن ها، موتورها و اجزای دیگر را پوشش می دهد.

  • واسطه های انتقال حرارت Fill:

    در داخل هر برج خنک کن واسطه های برای انتقال حرارت وجود دارد که آکنه یا لاپرکن نام دارند. این قطعات وظیفه ریز کردن قطعات آب را به عهده دارند تا سطح انتقال حرارت افزایش یافته و انتقال حرارت بین هوای ورودی و آب به سادگی انجام گیرد. جنس آکنه ها بیشتر از پلاستیک یا چوب است. در انتخاب آکنه ها باید به سطح تماس آب و هوا برای نسبت های بالای انتقال حرارت و انتقال جرم دقت کرده و همچنین مقاومت آکنه در برابر جریان هوا را مدنظر داشت. در برج خنک کننده از دو نوع آکنه استفاده می شود که عبارتند از : فیلمی و ترشحی

پرکننده فیلمی  (Film Packing): در این مدل از آکنه، در اثر جریان آب، سطح وسیعی روی تیغه ها به وجود می آید.

پر کننده ترشحی (Splash Packing): در این مدل آکنه، بر اثر برخورد آب با تیغه ها و پخش شدن آن، آب به صورت قطره قطره درآمده که باعث ایجاد سطحی وسیع می شود.

حوضچه آب خنک (Cold Water Basin) : حوضچه آب خنک در پایین کولینگ تاور جای گرفته است و آب خنک فرود آمده از پخش کننده ها را جمع آوری می کند. اغلب حوضچه ها یک چاهک برای تخلیه آب خنک دارند.

قطره برگردانها یا حذف کننده ها (Drift Eliminator) : این قطعات، قطره های آب موجود در بخار را به تله انداخته تا وارد اتمسفر نشوند. با این کار، از خارج شدن قطرات آب به وسیله کشش هوا از کولینگ تاور جلوگیری می شود. جنس تیغه ها معمولاً از فلز، چوب یا پلاستیک بوده و به گونه ای نصب می شوند که با افق، زاویه ای 45 درجه داشته باشند.

ورودی هوا (Air Inlet) : ورودی هوا دریچه ای برای ورود هوا به کولینگ تاور است. ایر اینلت می تواند در طرح های متقاطع در بالا قرار گرفته و یا در طرح های متقابل در قسمت پایین کولینگ تاور جای گیرد.

کرکره ها (Louvers) :وظیفه کرکره ها در کولینگ تاور ها پخش کردن جریان هوا به صورت نسبی بر روی سینی ها و نگه داشتن آب است. معمولاً کولینگ تاور های با جریان متقابل نیازی به کرکره ندارند.

نازل ها (Nozzles): نازل ها آب را به حالت اسپری روی سینی می پاشند که این توزیع یکنواخت باعث می شود که سطوح سینی ها به خوبی خیس شوند. نازل ها در طرح های اسپری مربعی یا گرد وجود داشته و یا قسمتی از یک جزء دوار می باشند که در کولینگ تاور های متقاطع دیده می شوند.

فن ها (Fans)فن ها روی بدنه کولینگ تاور سوار شده و آب پاشیده شده توسط نازل ها بر روی صفحه پایینی را خنک می کنند. فن جریان محوری سانتریفیوژی در کولینگ تاور استفاده می شود. به طور معمول، از فن محوری در برج های با جریان هوای دمیده و از فن محوری و سانتریفیوژی در برج های با جریان هوای مکیده شده استفاده می شود.

 

مدل های کارخانه ای و مونتاژ شده برج های خنک کننده

برج های مونتاژ شده توسط کارخانه (FAP) با توجه به محدودیت های مجاز بخش حمل و نقل ساخته و حمل می شوند. یک برج نسبتاً کوچک در اصل یک تیکه خواهد بود. یک برج خنک کننده بزرگ تر و چند سلول به عنوان ماژول در کارخانه تولید می شود و برای مونتاژ نهایی آماده حمل می شود. برج های مونتاژ شده در کارخانه به عنوان “بسته بندی شده” یا “FAP” (محصول مونتاژ شده در کارخانه) نیز شناخته می شوند. برج های خنک کننده مونتاژ شده در کارخانه بسته به نوع کاربرد می توانند جریان متقاطع یا جریان متقابل، باشند. در حالی که همه کاربرد ها متفاوت است، برج متصل به کارخانه مورلی NC ، طراحی پیش ساخته برج به طور گسترده ای برای HVAC و کاربردهای صنعتی سبک استفاده می شود.

برج های خنک کننده ساخته شده در محل  (FEP)  برج های ساخته شده در محل یا مونتاژی در درجه اول در محل استفاده نهایی ساخته می شوند. تمام برج های بزرگ خنک کننده و بسیاری از برج های کوچک تر به صورت پیش ساخته، با علامت گذاری قطعه و برای مونتاژ نهایی به محل حمل می شوند. سازنده معمولاً نیروی کار و نظارت را برای مونتاژ نهایی فراهم می کند. برج های ساخته شده در محل  بسته به نوع کاربرد می توانند جریان متقابل یا جریان متقابل داشته باشند. برای برق و کاربرد های سنگین صنعتی، برج ضد جریان Marley F400 که مونتاژی ساخته شده است می تواند به صورت دقیق تنظیم شود تا مشخصات دقیق شما را برای عملکرد، ساختار، رانش و کاهش ستون مطابقت دهد.

برج خنک کننده (FEP)
برج  (FEP)
برج خنک کننده (FAP)
برج (FAP)

 

 

 

 

 

برای دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره دقیق از متخصصان ما، میتوانید با شماره 09133186171 (مهندس مظفری) تماس حاصل بفرمایید. شرکت مارال پکینگ پالرینگ، آماده همکاری و مشاوره در زمینه های مختلف و فنی در خصوص برج های خنک کننده خواهد بود

منبع: برگرفته از Wikipedia

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

به بالای صفحه بردن