برج خنک کننده چیست؟
برج خنک کننده برای خنک کردن آبی که در یک فرآیند صنعتی گرم شده است استفاده می شود. این دستگاه برای سرمایش و تهویه مطبوع در کارخانجات تولیدی و صنعتی و همچنین مراکز تجاری بزرگ کاربرد دارد. برج خنک کننده با خنک کردن آب گرمای ساختمان و محیط صنعتی را به بیرون منتقل می کنند و آب گرم و سرد شده را به چیلر و سیستم تهویه باز می گرداند.
برج خنک کننده جریان مکانیکی دارای یک فن است. و به این ترتیب جریان هوا را به گردش در می آورد تا خنک سازی سیال به خوبی و کارآمدتر انجام شود. انواع برج خنک کننده مدار بسته، مدار باز، هیبریدی، جریان متقاطع، جریان کنتر، آدیاباتیک و... که از فن ها استفاده می کنند در زیر مجموعه برج خنک کننده جریان مکانیکی قرار می گیرند.
اگر پیکربندی یا نگهداری این تجهیزات به درستی رعایت نشود، لرزش ها و ضربه ها افزایش می یابد. در نتیجه این ارتعاشات قوی می تواند کارایی را کاهش داده و به سایر قسمت ها آسیب برساند. همچنین به دلیل وجود فن و نقش مرکزی این قطعات در فرآیند خنک سازی، صدای سیستم خنک کننده جریان مکانیکی همیشه بالاست. ساخت در ابعاد کوچکتر از دیگر ویژگی های این مدل ها نسبت به سیستم های جریان طبیعی است.
برج خنک کننده بسته
روش تبادل حرارت در برج خنک کننده مدار بسته غیر مستقیم است. زیرا سیال داغ پس از ورود به این دستگاه ها در مدار رفت و برگشت تمیز و کاملا بسته جریان می یابد. در نتیجه یکی از مزایای این کار حفظ کیفیت و ماهیت سیال است. آب گرم از طریق لوله های ورودی وارد لوله ها و کویل های مسی در سیستم خنک کننده بسته می شود. کانال ارتباطی لوله ها و کویل مسی کاملا بسته بوده و فقط به لوله های ورودی و خروجی متصل می شود.
برای خنک کردن این سیالات باید از فن های بسیار قوی در سیستم های بسته استفاده کرد. زیرا فن ها باید حجم زیادی از هوای بیرون را وارد دستگاه (مکش) کنند. و این جریان هوا باید با قدرت به سطح بیرونی کویل و لوله ها دمیده شود (عملیات دمیدن). برخورد مداوم هوای سرد به سطح خارجی لوله ها و کویل های داخلی باعث خنک شدن آب در چند مرحله می شود. به عبارت دیگر آب در لوله های پره دار دستگاه جاری است و در واقع سطوح بیرونی لوله ها هستند که با هوای خنک ورودی به برج خنک کننده مدار بسته در تماس هستند.
بدیهی است که با این نوع خنک سازی درصد بسیار کمی از آب تبخیر می شود. بنابراین نیازی به معرفی آب جبرانی نیست و مصرف آب در این سیستم ها بسیار کم است. باید بدانید که دمای هوای بیرون به شدت بر عملکرد برج خنک کننده مدار بسته تاثیر می گذارد. زیرا با افزایش دمای خشک محیط بیرون، هوای ورودی به برج خنک کننده نیز گرم می شود. فقدان هوای خنک خنک کننده آب را کند می کند و کارایی سیستم را کاهش می دهد.
برج خنک کننده مدار باز (مرطوب)
روش حذف حرارت در برج خنک کننده مرطوب مستقیم است. یعنی جریان هوا و جریان آب مستقیماً با یکدیگر برخورد می کنند و شرایط را برای عملیات تبخیر فراهم می کنند. عملیات تبخیر (تماس مستقیم آب و هوا) باعث می شود راندمان برج خنک کننده مدار باز همیشه بالا باشد. اما این دستگاه ها چگونه کار می کنند؟
ابتدا آب گرم صنعتی از طریق لوله های ورودی وارد برج خنک کننده در گردش می شود. سپس آب گرم به قسمت بالایی دستگاه هدایت می شود تا در مدار سیستم توزیع آب برج قرار گیرد. آب گرم توسط نازل های سر آبپاش بر روی سطوح خنک کننده پکینگ پاشیده می شود. به یاد داشته باشید که بسته بندی رسانه ای را می توان به طور کلی به عنوان یکی از دو نوع بسته بندی اسپلش یا بسته بندی فیلم انتخاب کرد. در عین حال جریان خنک هوای بیرون از طریق فن های دستگاه وارد دستگاه می شود. هوای خنک بر روی سطوح بسته بندی برج خنک کننده مدار باز جریان دارد. در واقع بسته بندی رسانه دو وظیفه مهم دارد:
ابتدا سطح تماس آب با هوا را افزایش می دهد. هرچه این سطح تماس بیشتر باشد، مطمئناً لایه آب گرم تشکیل شده حجم کمتری دارد و عملیات خنک سازی با قدرت و سرعت بیشتری انجام می شود.
موضوع دوم افزایش زمان تماس است. با افزایش زمان تماس بین آب و جریان هوا، آب داغ در برج خنک کننده سریعتر خنک می شود. پس از خنک شدن آب، این حجم آب به ظرف جمع آوری زیرین دستگاه منتقل می شود. لوله های خروجی در نهایت وظیفه بازگرداندن آب خنک شده به چرخه تولید را بر عهده دارند.
تلاش بر این است که دمای آب گرم برابر یا کمتر از دمای هوای محیط اطراف برج خنک کننده باشد. چنین سیستم های خنک کننده ای به عنوان برج های خنک کننده نیز شناخته می شوند.
سیستم کولینگ تاور طبیعی
این سیستم برج برای نیروگاه ها و صنایع بزرگ استفاده می شود. هوای گرم و مرطوب به دلیل تفاوت چگالی با هوای خشک به طور طبیعی به سمت بالا و به سمت برج کشیده می شود. این برج ها شکل مارپیچی دارند و با حرکت گرما به سمت بالا و خنک شدن هوای خنک را به محیط باز می گرداند.
سیستم کولینگ تاور مکانیکی
در سیستم این نوع برج ها از یک فن با نیروی محرکه برای کشیدن هوای گرم به داخل برج استفاده می شود. فن هایی که به طور معمول در این سیستم برای کشیدن هوا استفاده می شوند، فن های پروانه ای و سانتریفوژ هستند. عملکرد این برج موثرتر و بهتر از نوع طبیعی است، اما به دلیل مصرف انرژی بیشتر توسط این نوع، هزینه بیشتری دارند.
سیستم برج خنک کننده متقاطع
در این سیستم جریان هوا به صورت عمودی بر روی جریان آب از بالا به پایین وارد شده و با مواد پرکننده برخورد می کند. در این مدل جریان هوا و آب با یکدیگر تلاقی دارند. جریان هوا در نهایت از طریق یک فن به جو باز می گردد.
سیستم برج خنک کننده مخالف یا مخالف
در این سیستم جریان هوا بر خلاف جریان آب وارد می شود. جریان هوا به سمت بالا و جریان آب به سمت پایین حرکت می کند. نکته مهم در این برج این است که برای عبور هوا از سیستم پاشش باید لوله ها و نازل ها از یکدیگر دور باشند تا جریان هوا را مختل نکنند. سیستم برج خنک کننده مقابل در هوای سرد کمتر یخ می زند و در دراز مدت باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.
سیستم برج خنک کننده القایی
در این نوع یک فن در بالای برج خنک کننده تعبیه شده است که هوای گرم را در سراسر برج می کشد. به دلیل سرعت بالای هوای خروجی، امکان گردش مجدد وجود ندارد. حذف کننده های دریفت برای کاهش احتمال گیرکردن قطرات آب در جریان هوای خروجی استفاده می شود. برج های کششی القایی کارآمدتر از طراحی اجباری هستند. زیرا در مقایسه با طرح اجباری 30 تا 75 درصد انرژی کمتری مصرف می کنند.
