برج خنک کننده

برج خنک کننده

برج خنک کننده (ترنسلیت انگلیسی: cooling tower) نوعی مبدل انرژی بوده که وظیفه «برج خنک کن» تولید آب خنک برای سایر ماشین آلات صنعتی می‌باشد. برج خنک کننده یک مبدل حرارتی بزرگ (heat exchanger) بین آب و هوا به حساب می‌آید. هدف اصلی برج خنک کن کاهش دمای آب برگشتی تجهیزاتی همانند چیلر، بویلر و کوره‌های ذوب فلزات است. این تجهیز با ایجاد یک عملکرد تبخیری در کاربری کاهش دمای آب تا محدوده خاص بکار می‌رود. افت دمای سیال آب گرم در کولینگ تاور همواره تابع شرایط محیط اقلیم محل نصب بوده است. این ماشین سرمایشی بواسطه مایعی مثل آب حرارت مازاد و اضافی ماشین‌آلات را جذب و آن را به محیط هدایت می‌کند.

برج خنک کننده  یک ماشین بزرگ سردکننده بوده که وظیفه اصلی اش خنک کردن آب می‌باشد و انواع رایج آن مرطوب، هیبریدی، مکعبی و مخروطی می باشد. انواع مختلف برج خنک کننده در شرایط مختلف به کار برده می‌شود که هر یک از انواع کولینگ تاور نیز ویژگی های خاص خود را دارند.

دلایل زیادی بر انتخاب نوع برج خنک کننده (برج خنک‌کن) تأثیر می‌گذارد که مهمترین آن ها عبارتند از شرایط محیطی، دمای خروجی آب، میزان مصرف انرژی و نوع جریان دهی هوا. به عبارتی دیگر انتخاب نوع و مدل کولینگ تاور باید مطابق خواسته های خریدار یا کارفرما صورت پذیرد. امروزه برج خنک کننده انواع فراوانی دارد و در مدل های بسیار متنوعی طراحی و تولید می گردد که خلاصه دسته بندی مهمترین مدلهای آن در نمودار تصویر ذیل مشخص می‌باشد.

چرا برج خنک کننده را در انواع مختلف دسته بندی می کنیم؟

در پاسخ به این سوال باید اینطور بیان نمود که کولینگ تاور کاربری‌های مختلفی دارد و در نقاط مختلف آب و هوایی بکار می‌رود و شرایط کاری آن نیز یکسان نمی‌باشد. به عنوان مثال یک برج خنک کننده در صنعت تزریق پلاستیک وظیفه خنک کردن قالب و روغن گردشی را برعهده دارد. دمای آب خروجی برج خنک کن در این سیستم باید معادل در حدود 25 تا 30 درجه سانتیگراد طراحی شود.

در صنعت ذوب فلزات (صنایع فولاد) دمای خروجی آب سرد باید مطابق با دمای آلارم کوره در بازه 35 الی 45 درجه سانتیگراد طراحی شود. بنابراین سیستم پیشنهادی خنک کاری در دستگاه های تزریق باید متفاوت از سیستم برودتی دستگاه های کوره باشد. دسته بندی کولینگ تاور به انواع مختلف سبب شده که این تجهیز را متناسب با شرایط محیطی و کاربری منحصر به خود استفاده کنیم.

انواع برج خنک کننده

با توجه به ترسیم هوا از طریق برج ، دو نوع برج خنک کننده وجود دارد: (1) پیش نویس طبیعی و (2) پیش نویس مکانیکی.

برج های خنک کننده با پیش نویس طبیعی برای تهیه پیش نویس از شناور هوای اگزوز در یک دودکش بلند استفاده می کنند. هوای گرم و مرطوب به دلیل وجود دیفرانسیل چگالی نسبت به هوای خشک و خنک کننده هوا ، به طور طبیعی بالا می رود. به طور مستقیم ، هوای مرطوب بیشتر از هوای خشک در همان دما و فشار متراکم تر است. این هوای مرطوب مرطوب جریان هوا را از طریق برج ایجاد می کند. به ویژگی های برج های پیش نویس طبیعی در زیر توجه کنید:

برجهای خنک کننده پیش نویس 1.Natural بر اثر پشته تکیه می کنند که اجازه می دهد حرکت هوا در دیفرانسیل چگالی باشد. بسیاری از طرح های اولیه فقط برای تولید پیش بینی هوا به باد های غالب تکیه می کنند. اگر نمی دانید برج خنک کننده چیست اینجا کلیک کنید.

برجهای خنک کننده پیش نویس طبیعی با شکل مشخصی شبیه استوانه بلند و کمربند محکم در اطراف کمر مشخص می شوند تا ثبات ایجاد شود.

برجهای سه بعدی این مزیت را دارند که نیازی به فن ، موتور ، گیربکس و غیره ندارند. پشته بلند در برابر گردش مجدد هوا تضمین می کند.

4- این برج ها از فضاهای بزرگ استفاده می کنند. با توجه به ابعاد فوق العاده این برجها (500 فوت ارتفاع و 400 فوت قطر در پایه) ، آنها معمولاً برای سرعت جریان آب بالاتر از 200000 گالن در دقیقه استفاده می شوند. این نوع برج ها معمولاً توسط نیروگاه های برق استفاده می شوند.

برج خنک کننده مکانیکی

برجهای خنک کننده پیش نویس مکانیکی از موتورهای فن محور استفاده می کنند تا از طریق گردش آب هوا را مجبور یا جذب کنند. اینها را می توان با توجه به موقعیتی از فن ، به عنوان پیش نویس اجباری (فشار هوا) یا پیش نویس القا شده (تسویه حساب) طبقه بندی کرد.

1- نیروهای دمنده در بیرون هوا وارد برج می شوند و سرعت هوای ورودی و خروج کم دارند. سرعت کم خارج شدن هوا در معرض رطوبت گرم ، تمایل به جذب مجدد توسط فن دمنده دارد. این باعث افزایش دمای ظاهری لامپ مرطوب می شود ، و برج خنک کننده متوقف می شود تا رویه مورد نظر را ارائه دهد.

برج خنک کننده پیش نویس 2.A اجباری فقط می تواند به شکل مربع یا مستطیل شکل باشد. یک پیش نویس اجباری همیشه طرفدار دارد. به همین ترتیب ، برج خنک کننده نمی تواند بطری شود. علاوه بر این ، با توجه به این ویژگی ، سیستم توزیع آب نمی تواند یک شکل آبپاش باشد. این منجر به توزیع ناکارآمد آب می شود.

3. حفظ این نوع برج خنک کننده به دلیل غیرقابل دسترسی بودن پرها دشوار است. حوضه آب سرد پوشانده شده و دسترسی به آن دشوار است.

پوشش بالایی تحت فشار 4.Pressurized نسبت به سبک پیش نویس ناشی از آن مستعد ابتلا به نشت آب است.

5. طرح پیش نویس اجباری معمولاً به اسب بخار قدرت بیشتری نیاز دارد ، به طور معمول دو برابر برج خنک کننده ضد جریان ناشی از.
6. با وجود فن در ورودی هوا ، فن به دلیل شرایط انجماد مستعد ابتلا به عوارض بیشتری است.

پیش نویس اجباری توانایی آن برای کار با فشار استاتیک بالا است. آنها را می توان در فضاهای محدودتر و در شرایط بحرانی طرح نصب کرد. این ها می توانند برای کاربردهای داخلی استفاده شوند و به بیرون ساختمان منتقل شوند.

برج خنک کننده القایی

پیش نویس برجسته مکانیکی برج ترسیم ترتیب است ، که در آن یک فن واقع در انتهای تخلیه هوا را از طریق برج بیرون می کشد. فن هوای مرطوب گرم را از انتهای تخلیه القا می کند. این باعث می شود سرعت هوای کم و زیاد از هوا خارج شود ، احتمال بازگشت گردش هوا را که در آن تخلیه می شود دوباره به داخل ورودی هوا کاهش می دهد. در مقایسه با برج های خنک کننده پیش نویس اجباری ، برج های پیش ساخته ناشی از مزایای زیر هستند:

تمایل به گردش 1. مشکل کمتر است. هوایی که از بالای برج خنک کننده پرتاب می شود ، دیگر فرصتی برای بازگشت به برج خنک کننده ندارد. فشار فن به فشار رو به جلو هوای گرم می افزاید.

2. پیش نویس ناشی از می تواند مربع و دور باشد. سیستم توزیع سیستم آبپاش است که به عنوان کارآمدترین سیستم توزیع آب شناخته می شود.

۳- سطح نویز بسیار پایین است ، زیرا فن و موتور در بالای برج خنک کننده قرار می گیرند. آنها با ناظر مطابقت ندارند.

برج برج خنک کننده 4.A اجباری نمی تواند یک مدل از نوع جریان متقابل باشد. پیش نویس القایی می تواند یا جریان متقابل یا پیشخوان باشد.

5- قطعات این نوع برج خنک کننده به راحتی در دسترس بوده و مشکلی در نگهداری آنها وجود ندارد.

انواع برج القایی

برج های خنک کننده پیش نویس به دلیل ترتیب جریان هوا به آب به عنوان طرح های متقابل و ضد جریان توصیف می شوند. تفاوت در آرایش FILL است.

برجهای خنک کننده ضد جریان
در برجهای خنک کننده پیش نویس ناشی از جریان ، سفرهای هوایی به صورت عمودی در طول ورق پر ، برعکس حرکت رو به پایین آب حرکت می کند. هوا وارد یک فضای باز در زیر رسانه پر و سپس به صورت عمودی کشیده می شود.

برجهای خنک کننده متقابل جریان

در برج های خنک کننده پیش نویس ناشی از جریان متقاطع ، هوا وارد یک یا چند چهره عمودی برج خنک کننده می شود و از طریق مواد پر کننده به صورت افقی حرکت می کند. آب بر اثر جاذبه ریخته می شود و هوا از جریان آب به داخل ناحیه پلنوم باز می رود. از حوضچه مرتفع تابه ای با سطح کم عمق برای توزیع آب گرم بر روی برج پرشده استفاده می شود
از orifices در کف حوضه. برنامه به توزیع گرانش متکی است و معمولاً محدود به برج های متقاطع است.

سطح محصور شده در بالای ساختمان برج خنک کننده پیش نویس ، منحصر به فرد از حوضه های توزیع بر روی یک برج عبور ، به عرشه فن گفته می شود.

تفاوت در طرح های متقابل و ضد جریان چیست؟ تجزیه و تحلیل مقایسه ای در پارامترهای متمایز زیر انجام می شود:

1. رسانه ها را پر کنید
   برجهای خنک کننده ضد جریان از یک فیلم پلاستیکی پر شده از مبدل حرارتی استفاده می کنند که هم هزین سر پمپ و هم اسب بخار را کاهش می دهد. در حالی که برج های متقاطع معمولاً از یک مبدل حرارتی از نوع پاشش استفاده می کنند. با این وجود ، می توان در هر دو نوع برج ، هر دو نوع رسانه مبادله را یافت.

محدودیت 2.Space و Size

برج های پیشخوان جمع و جور هستند و ردپای کوچک تری دارند ، اما اینها تمایل به بلندتر از مدل های عبور جریان دارند که منجر به افزایش سر پمپ می شود ، که این امر به انرژی بالاتر پمپ و همچنین نیاز به صفحه های معماری بلندتر تبدیل می شود. برجهای خنک کننده Cross-Flow به دلیل حفره ای که باید بین پنکه و پر شود باید اندازه های بزرگ داشته باشند.

منابع 3. بعدی

در مورد برج های با عبور جریان ، همیشه عمود بر جهت گردش هوا از طریق پر شدن (مسافرت هوایی) ، یا از پوشش تا محفظه است. برای برجهای ضد جریان ، طول همیشه به موازات طول طولانی یک برج چند سلولی و موازی با جهت در نظر گرفته شده از پسوندهای سلولی در برجهای تک سلولی است.

الگوی 4.Spray

(توزیع آب) برجهای پیشخوان از سیستم اسپری تحت فشار استفاده می کنند که کارآمدترین روش توزیع آب در برج خنک کننده محسوب می شود. هیچ توزیع آبپاش در یک برج خنک کننده جریان متقابل امکان پذیر است.
5- برجهای برج WeightCounter دارای وزن عملیاتی اندک هستند و در نتیجه پذیرش بیشتری در مکان های بام پیدا می کنند. وزن عملیاتی متقاطع بالاتر از برج ضد جریان است.

6. ترتیب کامل
   برای برج پیشخوان ، عرشه مرطوب (پر کننده رسانه) در هر چهار طرف محصور شده است. این به جلوگیری از یخ زدگی در عملیات زمستانی کمک می کند. وزش باد غالب مستقیماً در پر شدن تأثیر نمی گذارد. کل سیستم کار از اشعه خورشید محافظت می شود که به کاهش رشد جلبک کمک می کند. دریچه های ورودی هوا به عنوان صفحه نمایش عمل می کنند تا از ورود مواد زائد به سیستم ورودی جلوگیری کنند. عرشه مرطوب (پرش) متقاطع جریان فقط از دو طرف محصور می شود. بادهای غالب به طور مستقیم در پر شدن تأثیر می گذارد و مشکلات یخ زدگی را در خود دارد
   عملیات زمستانی برج خنک کننده با جریان متقاطع ، که در آن دو بانک پر کننده مخالف توسط یک پلنما مشترک هوا سرو می شوند ، به ترتیب ترتیب جریان دوگانه گفته می شود.

7.تکمیل پشتیبانی طراحی طراحی ضد جریان ، عرشه مرطوب (پر) از پایه های ساختاری در زیر پشتیبانی می شود. این مانع از ایجاد خراب می شود و یک پلتفرم کاری را در بالای سرویس برای شما ایجاد می کند. در طراحی جریان متقابل ، رسانه های پرش به طور کلی توسط میله ها پشتیبانی می شوند. یخ زدگی و سایش ممکن است پر شدن و خراب شدن آن باشد ، که ممکن است عملکرد را تحت تأثیر قرار دهد.

8. بهره وری عملکرد

برجهای خنک کننده جریان متقابل 25٪ نسبت به نوع جریان متقابل کارآمد تر هستند. دلیل این امر این است که هرچه هوا از قسمت زیرین برج خنک کننده مکیده می شود ، به سمت بالا می رود ، گرم تر می شود و وقتی به بالا می رسد ، در آن نقطه گرم ترین است. از آنجایی که آب در جهت نزولی جریان دارد ، گرمترین در بالای آن است. از آنجا که گرمترین هوا با گرمترین آب مواجه است ، تبخیر بیشتر است ، و در نتیجه ، سرمایش بیشتر است. در مورد برج متقاطع ، هوایی که آب را عبور می دهد قادر به عبور چنین آب هایی در دماهای مختلف نیست. بنابراین سطح سرمایش کمتر است.

9. الزامات ایمنی
   
   برج های ضد جریان معمولاً بلندتر از سایر سبک ها هستند اما در بالای برج نیازی به هندوانه یا لوله کشی ندارند. برج های متقاطع غالباً به الزامات دستورالعمل های OSHA به نرده ، قفس ایمنی و سکوی خدمات نیاز دارند. سرویس سیستم های درایو فن در برج های دارای جریان متقابل دشوار است زیرا این سیستم ها باید از سیستم عامل ها و نردبان های سرویس داخلی و خارجی برای رسیدن به سیستم های درایو برخوردار باشند.
10. برجهای نگهدارنده کنترل جریان در سطح حوضه آب سرد به راحتی امکان پذیر است زیرا در همه طرف آن باز است و هیچ محدودیتی از عرشه مرطوب ندارد. به دلیل دسترسی محدود ، برج های متقاطع تمیز کردن در حوضه آب سرد در زیر عرشه مرطوب دشوار است.