برج خنک کننده چیست و چطور کار می‌کند؟
برج خنک کننده چیست؟ برج خنک کننده یا همان cooling tower جزء دستگاه‌های مبدل انرژی است که به تولید آب […]
برج خنک کننده چیست؟
برج خنک کننده یا همان cooling tower جزء دستگاه‌های مبدل انرژی است که به تولید آب خنک برای ماشین آلات صنعتی می‌پردازد. این دستگاه براساس فرایند سرمایش (برودتی) تبخیری عمل می‌کند و به عنوان تولید کننده آب خنک در کاربری‌های مختلف مانند پتروشیمی، صنایع تولید مواد غذایی، نیروگاه برق و… کارایی دارد. هدف برج خنک کننده پایین آورن دمای آب برگشتی دستگاه‌هایی چون بویلر، کوره ذوب فلز و چیلر است. دستگاه کولینگ تاور حرارت و گرمای آب را می‌گیرد و به هوا جو (اتمسفر) انتقال می‌دهد. این دستگاه در انواع مختلف با سایز و ابعاد گوناگونی از کوچک تا بزرگ با امکانات حذف انرژی گرما از آب تولید می‌شوند.
روش کار برج خنک کننده یا cooling tower
دفع گرما و حرارت از جریان آب (داغ) ورودی به کولینگ تاور از طریق بخار شدن مقداری از جریان آب انجام می‌شود. به‌صورتی که بعد از تماس بین آب و جریان هوای داخل برج، مقداری از آب در حال گردش بخار می‌شود و دما و حرارت آب باقی مانده کم می‌شود. به طور کلی حرارت آب گرم ورودی در روند بخار شدن به جریان هوا منتقل می‌شود و به این صورت با کاهش حرارت آب، دمای هوا و رطوبت آن زیاد می‌شود. در نتیجه می‌توان گفت توان دستگاه برج خنک کننده در پایین آوردن دمای آب به میزان رطوبتی که هوا ورودی به کولینگ جذب می‌کند، بستگی دارد.
قطعات داخلی برج خنک کننده
این دستگاه از بخش‌های مختلفی تشکیل می‌شود که اصلی‌ترین قسمت‌های شامل موارد زیر است.
- الکتروموتور: این قطعه وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی را بر عهده دارد و موجب چرخش پروانه و فن کولینگ تاور می‌شود.
- فن fan: فشار نسبی در هوا ایجاد می‌کند و به انتقال حجم معینی از هوا در زمان مشخص می‌پردازد.
- محافظ فن: این محفظه یا پوشش برای جلوگیری از ورود اجسام خارجی به فن کاربرد دارد.
- نازل: مرکز توزیع جریان آب گرم در برج خنک کننده است که به پخش آب گرم در شعاع مشخص روی پکینگ می‌پردازد.
- پکینگ: پکینگ در کولینگ تاور مبدل حرارتی است و با پاشیدن آب توسط نازل، آب به شکل لایه‌ای در سطح پکینگ توزیع می‌شود و به این صورت در ارتباط با هوای بیشتر قرار می‌گیرد. همچنین قرار گرفتن آب داخل پکینگ زمان بیشتری را برای تبخیر شدن آن ایجاد می‌کند.
- آب سر ریز: با ایجاد ایراد در کارکرد شناور در زمان پر شدن تشت برج، آب اضافی درون تشت سر ریز می‌شود. با افزایش آب به پکینگ، کارکرد برج دچار ایراد می‌شود.
- پورت آب گرم ورودی: این شبکه یا پورت محل ورود آب گرم به کولینگ تاور است.
- پورت آب خنک خروجی (فلنج خروجی): این قطعه مسیری برای تخلیه آب خنک از برج است و در واقع آب خنک شده دوباره در سیستم به کار می‌رود.
- فلوتر: این قطعه به عنوان شناوری تنظیم کننده برای ورود جریان آب اضافی (جبرانی) است که قادر است سطح آب درون تشت برج را در محدوده بهینه نگه دارد.
- تشت پخش کننده آب: توسط این قطعه آب داغ بر روی پکینگ توزیع می‌شود.
- تشت مخصوص آب سرد: به جمع‌آوری آب خنک داخل تشت می‌پردازد.
- صافی برج: برای پیشگیری از وارد شدن اجسام ریز خارجی به داخل لوله از صافی استفاده می‌شود.
انواع مختلف برج خنک کننده
برج خنک کننده به عنوان دستگاه مناسب برای تهویه مطبوع و دستگاه سرمایشی صنعتی به‌صورت زیر دسته بندی می‌شود.
- جنس بدنه خارجی (فلزی، فایبر گلاس)
- ساختار ظاهری (گرد و یا مکعب)
- مدار طراحی (باز و بسته)
مدار طراحی کولینگ تاور
- برج خنک کننده یا cooling tower مدار باز
- برج خنک کننده یا cooling tower مدار بسته
برج خنک کننده مدار باز
در برج خنک کننده مدار باز، جریان آب که باید سرد شود در تماس کاملا مستقیم با هوا قرار می‌گیرد. به‌صورتی که جریان عبور آب به بخش بالایی برج می‌رود و به واسطه نازل روی پکینگ پخش و توزیع می‌گردد. آب روی پکینگ پخش می‌شود و سطح تماسی با جریان هوا فراهم می‌کند. در واقع هوا به دو صورت آب را سرد می‌کند. قسمتی از گرمای آب از طریق منتقل شدن حرارت و گرما از بین می‌رود، بخش اصلی خنک سازی آب با توجه به فرایند بخار آب می‌باشد. در نهایت هوای پر شده، از بالای بخش کولینگ در جو (اتمسفر) تخلیه می‌شود و از سوی دیگر آب خنک جمع شده در تشت از بخش پایین برج خنک کننده خارج می‌گردد.
برج خنک کننده مدار بسته
در برج خنک کننده مدار بسته، هوا و آب داغ تماس مستقیمی ندارند و مقداری از آب گرم بخار نمی‌شود. در این نوع دستگاه کولینگ تاور مصرف آب وجود ندارد و به همین علت به آن مدار بسته می‌گویند. این آب با جریان هوای ایجاد شده از طریق فن، از سطح پکینگ بخار می‌شود و آب سیستم خنک می‌شود. این دستگاه را می‌توان در وضعیت آب و هوای مختلف استفاده کرد.
انواع مختلف برج خنک کننده از نظر بدنه
برج خنک کننده در نوع فلزی و فایبرگلاس طراحی و تولید می‌شود. هر کدام از این مدل‌های ویژگی‌های خاص خود را دارند که به شرح آن می‌پردازیم.
برج خنک کننده از جنس فلز
این دستگاه از ورق فولادی و ضد زنگ تولید می‌شود. متریال اصلی آلیاژی این فولاد (کروم و نیکل) است. با توجه به مقاومت فولاد این برج از دوام بسیار بالایی برخوردار است و در مقابل مواد خورنده و مرطوب مقاوم است.
برج خنک کننده از جنس فایبرگلاس
جنس فایبرگلاس نوعی پلاستیک فشرده و تقویت شده است که وزن بسیار پایینی دارد و بسیار سبک است. این نوع از کولینگ تاور (FRP) در برابر خوردگی مقاومت مناسبی دارد و امکان استفاده از آن در محیط های با موج‌های الکترومغناطیس بالا وجود دارد و نسبت به کولینگ تاور فلزی قیمت نسبتا کمتری دارد.
نظرات کاربران