مطالب مرتبط:
برج خنک کننده ( به انگلیسی Cooling tower ) : وسیلهای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در چگالنده به جو از طریق تبادل حرارتی با هوا است. برجهای خنک کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیل سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین میآورند؛
البته
باید در نظر داشت در برخی از برجهای خنک کن با چرخه بسته که به برج
خنککن خشک مشهور هستند، کاهش دمای سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به
دمای حباب خشک هوا امکانپذیر است.
کاربرد برج های خنک کن ( برج خنک کننده ) به قرن نوزدهم و اختراع چگالنده برای استفاده در موتور بخار برمیگردد.
ماشیهای صنعتی در حین انجام کار دما و حرارت بسیار زیادی تولید میکنند و
برای اینکه بتوانند به فعالیت خود ادامه دهند لازم است تا این دمای ایجاد
شده را کاهش دهند و اصولا این کاهش دما به وسیله برجهای خنک کننده انجام می
گیرد.
به زبان سادهتر، برج خنک کننده
سیستمی است که از آن برای خنک سازی آبی در فرآیندهای سردسازی سیستمهای
تهویه مطبوع، فرآیندهای صنعتی، پالایشگاهها، نیروگاهها و صنایع مختلف
استفاده میگردد.
از برج خنک کننده
در سیستم خنککاری واحدهای پالایشگاهی،پتروشیمی و سایر واحدهای شیمیایی
مشابه، نیروگاههای حرارتی و سیستمهای اچ وی ای سی برای تهویه مطبوع
ساختمان استفاده میشود. دستهبندی برجهای خنککن بر اساس نوع تماس هوا با
آب صورت میگیرد؛
برج خنک کننده ( به انگلیسی Cooling tower ) : وسیلهای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در چگالنده به جو از طریق تبادل حرارتی با هوا است. برجهای خنک کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیل سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین میآورند؛
البته
باید در نظر داشت در برخی از برجهای خنک کن با چرخه بسته که به برج
خنککن خشک مشهور هستند، کاهش دمای سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به
دمای حباب خشک هوا امکانپذیر است.
کاربرد برج های خنک کن ( برج خنک کننده ) به قرن نوزدهم و اختراع چگالنده برای استفاده در موتور بخار برمیگردد.
ماشیهای صنعتی در حین انجام کار دما و حرارت بسیار زیادی تولید میکنند و
برای اینکه بتوانند به فعالیت خود ادامه دهند لازم است تا این دمای ایجاد
شده را کاهش دهند و اصولا این کاهش دما به وسیله برجهای خنک کننده انجام می
گیرد.
به زبان سادهتر، برج خنک کننده
سیستمی است که از آن برای خنک سازی آبی در فرآیندهای سردسازی سیستمهای
تهویه مطبوع، فرآیندهای صنعتی، پالایشگاهها، نیروگاهها و صنایع مختلف
استفاده میگردد.
از برج خنک کننده
در سیستم خنککاری واحدهای پالایشگاهی،پتروشیمی و سایر واحدهای شیمیایی
مشابه، نیروگاههای حرارتی و سیستمهای اچ وی ای سی برای تهویه مطبوع
ساختمان استفاده میشود. دستهبندی برجهای خنککن بر اساس نوع تماس هوا با
آب صورت میگیرد؛
برج خنک کننده
بر اساس طریقه انتقال حرارت به وسیله انتقال جرم و با ایجاد سطوح مناسب و
کافی تبادل حرارت بین جریان آب ورودی به برج خنک کننده و هوای در جریان در
درون برج خنک کننده از یک طرف و همچنین کاهش سرعت جریان آب با ریزش آب روی
پکینگ ها یا المانهای واسط (مانند تخته ها ) از طرف دیگر سبب کاهش دمای آب
در گردش سیستم می گرد .
از نظر ابعاد و اندازه، برجهای خنککن در مدلهای کوچک پشت بامی برای
ساختمانهای مسکونی تا سازههایی غولپیکر و هذلولی شکل که ارتفاعشان در
حدود دویست متر و قطرشان در حدود یکصد متر میرسد، وجود دارند.
همچنین نوعی از برجهای خنککن با شکل مستطیلی با ارتفاع تقریبی چهل متر و طول هشتاد متر نیز وجود دارد. در اکثر موارد از برجهای خنککن هذلولی شکل در نیروگاههای هسته ای استفاده میشود؛ هرچند که در بعضی از واحدهای شیمیایی بزرگ و سایر واحدهای صنعتی نیز از آنها استفاده میشود.
در مقابل این برجهای خنککن عظیمالجثه که در صنایع خاصی به کار گرفته میشوند، اکثریت قریب به اتفاق برجهای خنک کننده, تجهیزات کوچک هستند که در کنار واحدهای مختلف صنعتی یا مسکونی برای تهویه هوا به کار میرود.
این شبکه ها آکنه یا پر کننده نام دارند. آکنه ها آب سرازیر شده از بالای برج را با هوایی که از میان آن حرکت می کند کاملا مخلوط کرده به طوری که آب به صورت یک قطره از یک آکنه به سطح آکنه دیگر به وسیله نیروی ثقل خود میریزد.
هرچند در این برج ها مقداری انتقال حرارت محسوس از آب به هوا وجود دارد اما تقریبا اثر خنک کنندگی تماما از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل میشود. بخار حاصل از فرایند تبخیر در برج به وسیله جریان هوایی که یک دمنده ایجاد میکند از برج خنک کن خارج می شود.
با
توجه به این که دما و رطوبت هوا از برج افزایش می یابد بدیهی است که میزان
تاثیر برج حنک کن تا حد زیادی به درجه حرارت مرطوب هوای ورودی بستگی دارد و
با کاهش آن افزایش می یابد.
در انتخاب ظرفیت تمامی انواع برج های خنک کننده همیشه این مسئله را مد نظر داشته باشید که حداکثر اختلاف دمای آب ورودی و خروجی از برج خنک کننده کمتر از اختلاف دمای آب ورودی و دمای مرطوب هوا ( Wet Bulb Temperature) در محیط مورد نظر می باشد .
یعنی همیشه حداقلِ دمای آب خروجی از برج خنک کننده بیشتر از دمای هوای مرطوب محل نصب برج خنک کننده می باشد. وهمچنین، هرچقدر رطوبت نسبی هوای محل نصب برج خنک کننده کمتر باشد، دمای هوای مرطوب محل کمتر و در نتیجه خنک تر کردن آب خروجی از برج، امکان پذیر خواهد بود.
المانهای انتقال حرارت یا پکینگ (Packing) جایی است که آب توزیع شده توسط کلگی و بازوهای توزیع آب (Sprinkler Arms) و هوای مکیده شده از هواکش ها (Louver) که در تقاطع با یکدیگر موجب انتقال حرارت شده و مقداری از آب تبخیر می شود.
افزایش میزان تبخیر باعث افزایش ظرفیت برج خنک کننده می شود. این المانها سبب می شوند که آب در یک لایه نازک با حداکثر سطح جریان داشته باشد که این امر به افزایش میزان انتقال حرارت کمک می کند . در صورتی که جریان آب به صورت مناسب عمل کند استفاده از آب نرم در Makeup Water این المانها برای مدت ۱۰ تا ۱۵ سال ماندگاری دارند .
همه پیچ و مهره ها و واشرهای استفاده در برج از جنس گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل و سایر تکیه گاههای فلزی دستگاهها از جنس آهن گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل با ضخامت ۸۳ میکرون ساخته می شود. پکینگها به صورت شبکهای بوده و در دو نوع غشایی(Film Packing) و اسپلاش (Splash Packing) در برج خنک کنها استفاده میشوند.
۳ – حوضچه آب یرد یا باسین : در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد که آب عبوری از المانهای انتقال حرارت در آنجا جمع می شود و به وسیله فلانج ها و لوله های ارتباطی که به لوله کشی خارجی متصل است، آب خنک شده را به سیستم انتقال می دهد.
آب گرم ورودی به وسیله لوله هایی که از جنس PVC مرغوب و فشار قوی هستند به مرکز برج انتقال یافته و به وسیله قطعه آبگردان که از جنس ABS و با آلیاژهای آلومینیوم برنج و یا برتر ساخته شده، تقسیم می شود و از طریق بازوها که از جنس PVC هستند ، با زاویه مناسب بر روی سطح المانهای انتقال حرارت می ریزد و بعد از گذشتن از آنها و انجام فرآیند خنک کاری در حوضچه (Basin) جمع آوری می شوند .
المانهای قطره گیر وظیفه مهار کردن قطرات آب مکش شده توسط نیروی محرکه و بازگشت آن به چرخه خنک کاری را دارند .
– برج خنک کننده فایبر گلاس طرح مکعبی
– برج خنک کننده مارلی (ذوذنقه ای)
– برج خنک کننده مارلی (مکعبی)
– برج خنک کننده مارلی (مدور)
– برج خنک کننده مدل سانتریفیوژ
– برج خنک کننده کانتر فلو فلزی
– برج خنک کننده گِرد
۲ – انواع برج خنک کننده بر اساس نیروی محرک جریان هوا:
برج خنک کنها از نظر اینکه نیروی جریان دهنده هوا طبیعی یا مکانیکی باشد به دو دسته تقسیم میشوند :
در برجهای فن دار یک یا چند فن وظیفه به جریان درآوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند. در این نوع تا وقتی 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. ولی مهمترین عیب این نوع صدا و لرزشی است که فن یا فنها ایجاد میکنند.
در برجهای بدون فن ,جریان هوا بصورت طبیعی ما بین برج و محیط بیرون جابجا میشود. از جمله مزایا این دسته میتوان به مصرف کمترانرژی 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.
در برج خنک کنهای 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 بصورت طبیعی وارد برج میشود ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن در پایین برج ته نشین میشود. مهمترین عیب این سیستم پاشیدن ذرات آب به اطراف و همچنین تبخیر بیش از حد آب میباشد.
در
مناطقی که بعلت عدم وجود آب کافی باید از اتلاف آب و تبخیر بیشتر جلوگیری
نمود از برج خنک کنهای خشک هِلِر (Dry-Cooling Tower) استفاده میشود.
در این نوع، آب گرم بجای عبور از پکینگها از لولههای پره دار که با هوای سرد در تماس میباشند عبور کرده و خنک میگردد.
از معایب این سیستم کاهش راندمان با افزایش دمای محیط اطراف میباشد.
این نوع، ترکیبی از برج خنک کنهای خشک و مرطوب بوده و برای کاهش عوارض و معایب دو سیستم فوق بکار میرود. برج خنک کنهای خشک-مرطوب(Dry-Wet Cooling Tower) دارای دو مسیر هوا بصورت موازی و دو مسیر آب بصورت سری میباشند.
آب گرم ابتدا وارد لولههای پره دار و سپس وارد پکینگها میشود و در طول این مسیر با هوای سرد تبادل حرارتی داشته و آب سرد در پایین برج جمع می شود.
برج خنک کنها بر مبنای جهت برخورد جریانهای آب گرم با هوای سرد به دو دسته تقسیم میشوند.
دراین حالت هوایی که از محیط بیرون وارد برج میشود به شکل متقاطع با جریان آب برخورد میکند .
(مطابق شکل)
در این حالت جریان هوا به شکل مخالف با جریان آب برخورد میکند.
(مطابق شکل)
نحوه برخورد هوا با آب در یک برج خنک کن با جریان مخالف
در واقع همان برج های معمول سیستم های تهویه مطبوع می باشد که سیال ناقل حرارت پس از ورود به برج و پاشش روی پکینگ ها (که باعث افزایش سطح تماس با جریان هوای درون برج می شوند ) خنک گردیده و پس از جمع شدن آب در تشتک پایین برج ، مجدداً توسط پمپ به سیکل تبادل حرارت در سیستم تهویه مطبوع باز می شود.
جنس بدنه (گالوانیزه- فایبر گلاس –بتنی)
نحوه مکش جریان هوا (طبیعی –اجباری)
نحوه برخورد جریان هوا و آب (جریان متقاطع و جریان مخالف)
سیستم توزیع آب (نازل- تشتک-بازوهای آبگردان )
شکل ظاهری (باتل – مکعبی)
۱ .جنس بدنه اصلی برج های خنک کننده مکعبی و گرد فایبرگلاس یا گالوانیزه می باشد
بدنه اصلی برج خنک کننده می تواند به شکل گرد (مخروطی) و یا مکعب مستطیلی باشد که با توجه به آن، با نام های برج خنک کننده گرد و برج خنک کننده مکعبی نام گذاری می شوند.
۲ . ورقه های پکینگ
در ساختار برج خنک کننده مهمترین قطعه پکینگ است که بیشترین حجم از فضای درون آن را شامل می شود. جنس ورقه های پکینگ بیشتر از PVC است. الگوی شبکه در هم تنیده شده و زوایای آن به گونه ای است که جریان آب در آن آهسته می شود و جریان هوا در آن مغشوش می شود تا حداکثر تماس ممکن در حداقل فضا بین آبگرم و هوا انجام بگیرد و ظرفیت دستگاه زیاد شود. به شیارهای ایجاد شده بین ورقه ها، کانال گفته می شود.
۳ . Eliminator یا قطره گیر
قطره گیر بین فن و پکینگ جاسازی شده و مانع خروج قطرات آب مخلوط شده با جریان هوا که قصد خروج از بالای برج را دارند، می شود. هر چه قطره گیر به خوبی طراحی و ساخته شده باشد، اتلاف آب و کاهش آن در برج کاهش می یابد.
۴ . تیوب های پخش کننده آب
چند ردیف تیوب (لوله) در قسمت فوقانی پکینگ جاسازی شده تا جریان آبگرم را بر روی کل سطوح پکینگ جاری کند. در ساختار برج خنک کننده جریان مخالف ، تعدادی انژکتور (نازل) تزریق کننده آب با فشار زیاد در تیوب ها جاسازی می شود تا بتواند بر فشار هوای مکیده شده توسط فن، فائق آید.
۵ . سوپاپ آب جایگزین
درصدی از آب را که تبخیر می شود، باید با آب تازه جایگزین گردد که یک سوپاپ اجازه ورود آب با دبی کم را به مدار آب می دهد و به صورت مکانیکی و یا هیدرولیکی آن را کنترل می کند.
۶ . گرمکن تشتک جمع آوری آب برای جلوگیری از یخ زدن آب پایین برج در فصل زمستان
۷ . مجموعه موتورفن و گیربکس
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.
در انتخاب و سفارش برج خنک کننده مدار بسته موارد ذیل باید مشخص باشند :
نوع برج خنک کننده (باتل- مکعبی)
جنس بدنه برج خنک کننده (گالوانیزه – فایبر گلاس)
دبی آب در گردش کندانسور یا برج خنک کننده (به ازای هر تن تبرید د رچیلر تراکمی ۳GPM و به ازای هر تن تبرید و در چیلرهای جذبی حداقل GPM 4)
دمای هوای خشک و مرطوب محیط نصب برج خنک کننده
اختلاف درجه حرارت آب ورودی و خروجی برج خنک کننده
اختلاف دمای آب خروجی از برج خنک کننده و دمای مرطوب هوای محیط (Opprooch range) (جهت مصارف صنعتی )
ظرفیت برج خنک کننده متناسب با ظرفیت چیلر مورد نظر بر حسب TR (تن تبرید)
برجهای 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.
برجهای نصب شده در محل بیشتر مواقع دارای سایز بزرگتری در مقایسه با برج خنک کننده پکیجی هستند. برج خنک کننده مارلی نیز در این واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
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 این دلیل ظرفیت برجهای نوع پکیجی محدود است و معمولا در سیستمهای دارای دفع حرارت محدود همانند پلانتهای پروسس غذا، پلانتهای کاغذ، بعضی از پلانتهای پروسس شیمیایی یا ساختمانهایی همانند بیمارستانها، هتلها، بازارها، کارخانههای اتومبیل و مانند آن به کار میروند.
به دلیل کاربرد زیاد در نزدیکی مناطق مسکونی، کنترل سطح صوت در برج خنک کننده پکیجی مهمتر است.
محل نصب برج خنک کن باید به صورتی باشد که مانعی در اطراف آن برای ورود جریان هوای تازه به داخل برج وجود نداشته باشد همچنین در صورت استفاده از چندین برج در کنار هم باید راه حلی اندیشید که هوای گرم خروجی از برجها مستقیماً وارد همدیگر نشده تا باعث کاهش راندمان و عدم کارایی برج شوند.
۱ – باید فضای کافی و بدون مانع مزاحم در اطراف برج وجود داشته باشد تا هوای لازم به برج برسد
۲ – هوای گرم خروجی از برج باید به گونهای تخلیه شود که امکان بازگشت و گردش مجدد آن به برج وجود نداشته باشد زیرا گردش مجدد چنین هوایی در برج دمای مرطوب هوای ورودی به برج را افزایش میدهد و باعث گرم ماندن آب در خروج از برج میشود.
گردش مجدد هوا به داخل برج هنگامی مورد توجه قرار میگیرد که چند برج در مجاورت هم باشند
تعیین محل نصب برج به عوامل دیگری هم بستگی دارد از قبیل استحکام محل نصب، تجهیزات اضافی برای تقویت آن، هزینه فراهم کردن تجهیزات اضافی برای برج و مسائل مربوط به معماری ساختمان و …
توجه توجه : در تولید برج خنک کننده که جهت مصارف صنعتی، مخابراتی و … ، در فصول سرد سال نیز مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از هیترهای برقی (المنت) در تشتک برج های خنک کننده جهت جلوگیری از یخ زدن آب و آسیب به برج های خنک کننده الزامی است.
نکته اول : در رابطه با تعمیر و بازسازی برج خنک کننده که باید به آن توجه داشته باشید این است که دمای بدست آمده را چه مقدار می خواهید کاهش دهید ، به طور مثال از دما مشخص فقط ۱۰ درجه می خواهید کاهش دما داشته باشید از برج خنک کن کوچکتر استفاده می کنید و اگر تفاوت دمایی بالایی داشته باشید و بخوایید به طور مثال ۴۰ درجه دما را کاهش دهید باید برج خنک کن بسیار بزرگتر استفاده کنید
نکته دوم : این است که حجم آبی که برای خنک کاری استفاده می شود چه مقدار است و با توجه به مقدار آب در جریان ، برج خنک کننده را انتخاب کنید .
نکته سوم : باید توجه داشته باشید که رطوبت در منطقه ای که در آن برج خنک کن نصب می شود،تاثیر گذار است و هرچه مقدار رطوبت بالا باشد به مراتب راندمان برج خنک کن پایین می آید .
باید توجه داشته باشید که برج های خنک کننده تا مقدار مشخصی می توانند آب از خود عبور دهند.
نکته چهارم : فضای مورد نیاز برای نصب برج خنک کن بسیار مهم است و باید به شرایط نگهداری و نصب برج خنک کننده دقت کرد .
به طور مثال اگر بخواهیم چند برج خنک کننده را بر روی پشت بام یک ساختمان نصب کنیم ، باید توجه داشته باشیم که سقف ساختمان توانایی تحمل وزن برج ها را دارد و نوع چیندمان و شکل برج هم تاثیر گذار است .
لازم است بدانید برج خنک کن فایبرگلاس در دوشکل ظاهری طراحی شده اند که به صورت مکعبی و مخروطی شکل هستند.
نکته پنجم : فرسایش برج های خنک کننده یکی از عوامل پایین آمدن راندمان کاری برج هستند .
مثال : برج های خنک کننده ای که از جنس فایبرگلاس
تولید می شوند در مقابل گرما ، اشعه های مضر خورشید ، باد ، باران و ..
مقاوم هستند ولی برج هایی که از جنس ورق های فلزی ساخته می شوند این مقاومت
را نداشته و به مرور زمان خراب می شوند.
فرسایش دیگری که در برج های خنک کننده دیده می شود ، مربوط به فرسایش و گرفتگی پکینگ ها است .
دلایل اصلی خرابی پکینگ ها را می توان به اسیدی یا قلیایی بودن اب نصبت
داد و دلیل اصلی گرفتگی پکینگ ها وجود املاح در آب است . پس از پکینگ هایی
استفاده کنید که مشکلی با آب منطقه مورد نظر نداشته باشد
نکته ششم : شما می توانید برای جلوگیری از گرفتگی و جمع شدن رسوب در کف برج های خنک کننده از فیلتر در مسیر انتقال اب استفاده کنید تا رسوب ها را جمع کند .
از خدمات مهمی که شرکت ما آن را ارائه می دهد، تعمیرات برج خنک کننده می باشد. جهت کسب اطلاعات بیشتر با ما در ارتباط باشید.
مطالب مرتبط:
جهت خرید, تعمیر,تعویض قطعات برج خنک کننده با پرتو تهویه ۰۹۱۲۲۲۶۹۳۰۲