عناوین اصلی این مطلب
برج خنک کننده چیست؟
برج خنک کننده وسیله‌ای برای کاهش دمای آبگرم است. عملکرد برج خنک کننده بر اساس تماس مستقیم یا غیر مستقیم آبگرم و هوا است که در نتیجه گرمای اضافی آب به هوای محیط منتقل می‌شود.
برج خنک کننده نوعی مبدل حرارتی است که در آن هوای محیط و چشمه آب گرم در اثر تماس مستقیم یا غیرمستقیم با یکدیگر برای کاهش دمای آب تبادل گرما می‌کنند. در واقع دستگاه برج خنک کننده گرمای اضافی آب را گرفته و به هوای محیط منتقل می‌کند.
این دستگاه‌ها در اشکال و اندازه‌های مختلف از مدل‌های کوچک تا بسیار بزرگ با قابلیت حذف هزاران Btu انرژی حرارتی از آب تولید می‌شوند. تیم تولید محتوای آذر ایستا پدرام سازه جهت افزایش آگاهی عمومی مردم عزیز و علاقه مندان در زمینه ساختمان سازی این نوشته علمی را گردآوری و تنظیم کرده است.
تاریخچه استفاده از برج خنک کننده
با گذشت زمان سیستم‌های خنک کننده در انواع مختلفی طراحی و ساخته شده و سیستم نهایی این دستگاه دستخوش تغییرات زیادی شده است. نسل اول این دستگاه پس از انقلاب کبیر فرانسه به عنوان برج خنک کننده (Cooling tower) اتمسفری یا برج مصنوعی به طور رسمی معرفی شد. این سیستم‌ها معمولا آب را با پاشیدن جریان آب طبیعی روی چوب خنک می‌کنند.
پس از یک سری تغییرات کلی، این سیستم‌ها به بتنی تبدیل شدند و سازه‌های بزرگ هیپربولیک با سیستم تهویه فن دار تحت نام برج خنک کننده بتن مورد استفاده قرار گرفت. به دلیل هزینه‌های بالای ساخت، این مدل نسل بعدی با نام برج‌های گالوانیزه معرفی شد.
- بدنه این دستگاه از ورق گالوانیزه گرم ساخته شده است.
- سیستم هوادهی این مدل به صورت سانتریفیوژ بود.
- همچنین مصرف برق و صدای تولید بالایی داشتند.
به دلیل رسوب و خوردگی و نگهداری سخت مدل گالوانیزه، این مدل نیز مانند رقبای خود قدیمی شده است. بنابراین اکنون تعداد کمی از تولید کنندگان این مدل را تولید می‌کنند. آخرین نسل از این تجهیزات برج خنک کننده فایبرگلاس با مصرف بسیار کم و سیستم فن محوری کم صدا می‌باشد. اگر این مدل برج خنک کننده بر اساس استانداردهای جهانی ساخته و طراحی شود، دیگر محدودیت‌های نوع برج‌های قبلی را نخواهد داشت.
انواع متداول برج‌های خنک کننده
- نوع مدار باز (تر یا مرطوب)
- نوع بسته (خشک یا هوا خنک)
برج خنک کننده مدار باز (مرطوب یا خیس)
منظور از مدار باز این بوده که آبگرم و هوا در تماس مستقیم با یکدیگر هستند و در نتیجه قسمتی از آبگرم تبخیر و همراه با هوا از دستگاه خارج می‌شود بنابراین در این نوع برج‌ها آب مصرف می‌کنیم. به علاوه نمی‌توان از نوع مدار باز در مناطقی با آب و هوای مرطوب استفاده کرد، زیرا زمانی که رطوبت هوای اطراف زیاد باشد، راندمان دستگاه خنک کننده آبگرم به شدت کاهش می‌یابد. ساختار برج خنک کننده مدار باز یا بهتر بگوییم (مرطوب) شامل قسمت‌های اصلی زیر است
بسته بندی (پر کردن)
پکینگ یکی از مهمترین قسمت‌های برج خنک کننده است که آب گرم از بالا روی آن ریخته می‌شود. بسته بندی سطح تماس مستقیم بین آبگرم و هوا را به حداکثر می‌رساند و باید با توجه به آلاینده‌های آب و محیطی انتخاب شود که معمولاً از فیلم‌های PVC ساخته می‌شود. بنابراین هدف از استفاده از پکینگ در برج به حداکثر رساندن سطح تماس آبگرم و هوا می‌باشد.
جداکننده قطرات آب مخلوط با هوا یا جداکننده‌های رانش
جداکننده دریفت بین درزگیر و مجموعه موتور فن قرار می‌گیرد و از خروج ذرات آب مخلوط با هوا از بالای برج جلوگیری می‌کند.
فن، موتور الکتریکی، شفت انتقال و گیربکس
موتور الکتریکی و فن در بالای برج نصب شده‌اند و فن با چرخش هوا را از پایین به بالای برج می‌کشد.
لوله‌های توزیع آب و آبپاش
نازل‌های اسپری آب که آب داغ را از بالا به پایین به بسته تزریق می‌کند تا آب با هوای وارد شده توسط فن تماس کامل پیدا کند.
لوور یا سوراخ‌های ورودی هوا از پایین برج، سازه یا بدنه اصلی آن (که معمولاً از فایبرگلاس ساخته می‌شود)، مخزن جمع آوری آب خنک شده در پایین برج، شیرآلات و سیستم های کنترل، برق و…
عملیات برج خنک کننده حلقه باز
یک برج خنک کننده (حلقه باز) به گونه‌ای عمل می‌کند که آب گرم توسط یک پمپ به سیستم توزیع آب در بالای برج ارسال می‌شود. آب با نازل در قسمت بالایی بسته وارد شده و در همان زمان، هوا بوسیله فن از راه لوورها (ورودی هوا) از پایین و کناره‌های برج کشیده شده و هوا در تماس مستقیم با آبگرم قرار می‌گیرد.
در نتیجه این تماس، هوا گرمای آب را می‌گیرد و در نتیجه آب سردتر در پایین برج جمع می‌شود و از طریق دریچه‌ای در پایین برج خنک کننده خارج می‌شود تا به وضعیت صنعتی یا تهویه مد نظر برگردد. دستگاه (چیلر) و کار کنید. در آن مقداری خنک کننده انجام دهید. در همان زمان، هوای گرم از بالای برج بیرون می‌رود. همزمان در اثر برخورد آب به هوا مقداری از آب بخار شده و همراه با هوای آزاد موجود از بالای برج خارج می‌شود.
برج خنک کننده حلقه بسته
منظور از مدار بسته این است که آبگرم و هوا تماس مستقیمی با یکدیگر نداشته باشند و در نتیجه قسمتی از آبگرم تبخیر نشده و دستگاه را با هوا رها نمی‌کند و بنابراین در این نوع آب مصرف نمی‌شود.از برج در واقع آبگرم از یک سری لوله به نام کویل عبور می‌کند و هوا از سطح محیطی لوله‌ها و توسط یک فن دمیده می‌شود، بنابراین گرمای اضافی آبگرم از دیواره لوله‌ها به هوا منتقل می‌شود.
این نوع در تمام شرایط آب و هوایی قابل استفاده است و به جای آب گرم می‌توان هر گاز یا مایع داغ دیگری را از لوله‌ها عبور داد و خنک کرد. نکته این است که بازده نوع بسته کمتر از نوع باز است و قیمت آن نیز بالاتر است.
عملیات برج خنک کننده حلقه بسته
مطابق شکل زیر عملکرد برج خنک کننده خشک (حلقه بسته) به این صورت است که آب داغ یا هر گاز یا مایع داغ دیگری که باید خنک شود وارد یک سری لوله (کویل) می‌شود و در همان زمان که مکش هوا از فن از سطوح محیطی کویل‌ها می‌تواند گرما را جذب کرده و به جو منتقل کند. این دستگاه‌ها در انواع متفاوت V شکل افقی و عمودی ساخته می‌شوند.