برج خنک کننده

برج خنک کننده یا همان کولینگ تاور، هر روز به دستگاهی محبوب‌تر در میان صاحبان صنایع جهان و ایران تبدیل میشود. در واقع به جرئت میتوان گفت که انواع برج خنک کننده پراستفاده ترین تجهیزات حوزه آب و فاضلاب به شمار می‌روند.

این محبوبیت و کارآمدی برج های خنک کننده البته بی دلیل نبوده و مزایای این دستگاه آنچنان گسترده است که در بیش از 96% از صنایع سبک، نیمه سبک و سنگین دنیا از برج خنک کننده استفاده می‌ شود. بلــــــه… درست خواندید!

حتماَ حال این سوال در ذهنتان شکل گرفته است که «مگر کولینگ تاورها دارای چه مزایایی هستند که در تقریباَ تمامی صنایع جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند؟!»

برج خنک کننده

برای یافتن دلیل این حجم از مزایا و محبوبیت تاورهای خنک ساز بایستی به طور خلاصه بدانید که:

  • این تجهیزات به طور مستمر آبهای مصرفی در فرآیند تولیدی صنایع و نیروگاه ها را خنک می کند. بنابراین دغدغه‌ی کمبود آب خنک را برای استفاده دائمی در چرخه تولید را برطرف می سازند.
  • این خنک سازی مستمر موجب می شود که به طور چشمگیری در مصرف آب صرفه جویی شود؛ در نتیجه آسیب کمتری به محیط زیست و سفره های آب زیرزمینی وارد شود.
  • با وجود دائمی آب خنک در چرخه تولید، راندمان تولید نیز افزایش چشمگیری می یابد.
  • همچنین از منظر نگهداری و مراقبت سیستماتیک نیز، آب خنکسازی شده موجب می شود تا هیچگونه رسوب گذاری و نهایتاَ آسیب به تجهیزات صنعتی و ماشین آلات وارد نشود.

عملکرد برج خنک کننده

برج خنک کننده مهتاب گستر

برج خنک کننده در واقع یک مبدل حرارتی به شمار می رود که از طریق ایجاد تماس میان «آب و هوا»، شرایط خنک سازی آب داغ را فراهم می کند.

به عبارت دیگر میتوان گفت که تماس میان آب و هوا، فرآیند تبخیر را به وجود می‎‌آورد و این تبخیر گرمای ایجاد شده توسط آب داغ را جذب نموده و به فضای خارج از تاور، هدایت می‌کند. این ویژگی از آنجایی مورد اهمیت است که تقریباَ تمامی فرآیندهای صنعتی و سیستم های تهویه ای، نیاز به خنک سازی آب پرحرارت خود دارند.

توجه داشته باشید که:

  1. آب ورودی برای پروسه خنک کاری، در مدار بسته برج خنک کننده سیرکوله خواهد شد؛ لذا به علت همین تبخیر آب، رفته رفته به میزان غلظت مواد معدنی موجود در آن افزوده میشود.
  2. پس نیاز است آب جبرانی یا make up (همان آب ورودی برای پروسه خنک سازی یا سیال فرآیندی)، سختی زدایی شود تا راندمان کاری برج خنک کن دچار اشکال نشود. برای برطرف کردن این نیاز، بسیاری از صاحبان صنایع در هنگام تهیه برج خنک ساز، به خرید دستگاه سختی گیر رزینی نیز اقدام می‌کنند.

قابلیت خنک سازی برج خنک کننده

برج خنک کننده فایبرگلاس
در استفاده از برجهای خنک کن، آب داغ شده در فرآیندهای تولیدی و صنعتی را میتوان تا دمای مرطوب محیط + 2 الی 3 سانتی گراد خنک تر نمود. البته که دمای هوای مرطوب معمولاَ به میزان رطوبت موجود در هوا و محیط بستگی دارد.

همچنین برای افرادی که به دنبال تمایزهای تیپ های ساختاری برجهای خنک کننده هستند، ذکر این نکته نیز ضروریست که دمای هوای مرطوب معمولاَ خیلی کمتر از دمای خشک آن محیط میباشد. بی شک این تجهیزات بهترین، کاراترین و قوی ترین دستگاه ممکن برای خنک سازی آب در فرآیندهای صنعتی محسوب میشود.

تاورهای خنک ساز به طور بیس و ابتدایی بر اساس سه عامل: «جهت حرکت آب و هوا»، «نوع مکش هوا» و «روش انتقال حرارت» دسته بندی میشوند.

مزایای انواع برج خنک کننده

برج خنک کن

صحبت در رابطه با مزایای انواع برج خنک کننده شاید ساعت ها و روزها طول بکشد. در حقیقت انواع برج خنک کننده آنچنان دارای ویژگیها و مزایای قدرتمند و متنوعی هستند که مدتهاست همواره به انتخاب اول صاحبان صنایع جهان تبدیل شده اند. چه به لحاظ قیمت و تنوع در ساختار و چه به لحاظ مانایی و قدرت خنک سازی و افزایش راندمان، این تجهیزات بدون شک بی‌نظیرند و گوی رقابت را از دیگر تجهیزات خنک ساز ربوده اند.

در رابطه با مزایای این تجهیزات خنک سازی میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

  1. تنوع در ساختار: برای انواع محیط های خشک، مرطوب و همینطور نیمه خشک و نیمه مرطوب، انواع دستگاه های خنک ساز «مدارباز»، «مداربسته» و همچنین «نیمه خشک و مرطوب یا هیبریدی» طراحی شده است. این دستگاه‌ها مطابق با هر یک از شرایط محیطی مذکور، اقدام به خنک سازی آب میکنند.
  2. سازگار با تمامی اقلیمها: برج خنک کننده ها در مدلهای مختلف مدار باز، مدار بسته و هیبریدی در دسترس هستند. بنابراین صاحبان صنایع میتوانند بسته به شرایط متفاوت اقلیمی  (دما، شرایط جوی متنوع و …) تاور مورد نظر خود را انتخاب نمایند.
  3. تنوع قیمت: به لحاظ تنوع قیمت برج خنک کننده، مطمئناَ با آرامش کامل دست کارفرمایان باز خواهد بود. چرا که در کنار تنوع ساختاری این دستگاه ها، عوامل مختلفی مانند ظرفیت تبرید، مارک قطعات، سیستم های بکار رفته و … نیز در قیمت نهایی برج خنک کننده موثر خواهد بود.
  4. مقرون به صرفگی: اما در بحث تعیین قیمت نهایی، در مجموع میتوان گفت که با توجه به ویژگیها و خدمات گسترده و طول عمر مناسب تاورهای خنک ساز، بطور کلی قیمت این دستگاه‌ها مقرون به صرفه می باشد.
  5. صرفه جویی در مصرف آب: خنک سازی دائمی آب بوسیله ی برج خنک کن، منجر به این مسئله میشود که آب مصرفی سرد شده، دوباره در پروسعه فعالیت صنعتی قرار گیرد. در نتیجه فشار و آسیب بسیار کمتری به شبکه تأمین آب کشور و سفره‌های زیرزمینی آب وارد میشود.
  6. قدرتمند در عملیات خنک سازی: برج خنک کننده ها قوی ترینند. بله! نتایج تمامی تحقیقات علمی و عملی نشان داده است که برجهای خنک ساز نسبت به تمامی دستگاه های دیگر، از قدرت خنک سازی بیشتری برخوردار هستند.

سیستم برج خنک کننده

  • ماندگاری: طول عمر این تجهیزات بسیار قابل قبول می باشد. مخصوصا برج خنک کننده فایبرگلاس که دارای بدنه ای ضد اشعه آفتاب و مقاوم در مقابل پوسیدگی است.
  • راه اندازی سریع: راه اندازی برج خنک کن چندان کار پیچیده ای نبوده و به سرعت نصب میگردند. البته که راه اندازی این دستگاه ها بایستی به شکل صحیحی انجام شود تا ضامن عملکرد مناسب و حداکثری آنها باشد.
  • محافظت از ماشین آلات صنعتی: چرخش مداوم آب پرحرارت فرآیند تولید در دستگاه‌ها، علاوه بر وارد آوردن آسیبهای گوناگون به این ماشین آلات، موجب رسوب نیز میشوند. در این میان برجهای خنک کننده به صورت مستمر این ابها را خنک مینماید. در نتیجه از وارد آمدن هر گونه آسیب به دستگاه‌ها همانند یک نگهبان قدرتمند، جلوگیری می‌کنند.

دیگر مزایای کولینگ تاورها

  • هزینه های پایین تعمیر: معمولاَ این تجهیزات به دلیل ماندگاری بالا، نیاز به تعمیر خاصی نخواهند داشت. البته که رعایت اصول صحیح نگهداری نیز بسیار پراهمیت است؛ اما بطور کلی هزینه های تعمیر برج خنک کننده چندان زیاد نیست.
  • عدم آسیب به انسان: تاورهای خنک ساز هیچگونه آسیبی را به سلامت انسان (اپراتورها و کارگران محیط کار) نمی رسانند. همچنین برای محیط زیست و طبیعت نیز بی خطر محسوب میشوند.
  • عملکرد کم هزینه: نرخ مصرف آب (تبخیر و پرت آب) در این تجهیزات، فقط و فقط در حدود 5% نرخ مصرف آب در یک دستگاه و سیستم با جریان آب طبیعی میباشد. در نتیجه تاورهای خنک ساز، به عنوان کم هزینه ترین سیستمی که بصورت آبی کار میکند، شناخته میشوند.
  • عدم آلودگی برای محیط زیست: میزان هدررفت آب داغ در برج های خنک کن بسیار کم است؛ این مسئله آنجایی بیشتر اهمیت پیدا میکند که بدانید با این عمل، اثرات زیست محیطی این دستگاه بسیار ناچیز است.
  • ظرفیت برج خنک کننده: همچنین بسته به نیاز کارفرمایان و بودجه ای که در اختیار دارند، امکان خرید این تجهیزات خنک کننده در ظرفیت های متنوع فراهم است. به یاد داشته باشید که در برخی از پروژه های سبک، پس از مدتی دیگر به داشتن برج خنک کننده ها هیچ احتیاجی نیست. بنابراین بایستی خرید این تجهیزات در فرمهای سبکتر و ظرفیتهای کمتر انجام گردد.

جایگاه جهانی برج خنک کننده در صنعت

کولینگ تاور صنعتی - cooling tower

به طور کلی هر کجا که نامی از صنعت و فرآیند صنعتی باشد، حضور آب داغ و پرحرارت نیز در آن دیده میشود. آبی که با حرارت بالای خود در فرآیندهای صنعتی، تا پیش از ظهور و اختراع برج خنک کننده، به دغدغه ای جهانی برای صاحبان صنایع تبدیل شده بود.

با اختراع تجهیزات خنک ساز، این مشکل تا حدودی برطرف گردید؛ اما باز هم نیاز به وجود دستگاه هایی قدرتمند با قابلیت کارکرد در شرایط اقلیمی متفاوت و خنکسازی احجام بسیار زیاد آبهای صنعتی احساس میشود.

بنابراین با علم بر این نیازها، برجهای خنک کننده طراحی و ساخته شدند؛ برجهایی که همواره از آنها، به عنوان انقلابی برای تولید و صنعت یاد میشود.

 امروزه از ایران و ترکیه و امارات گرفته تا کشورهای صنعتی صاحب‌نام جهان همچون: آمریکا، استرالیا، آلمان، هلند، ژاپن، کره جنوبی، مکزیک، انگلستان و …، همگی از برج خنک کننده برای نیازهای صنعتی خود استفاده می کنند.

نتایج آمارهای معتبر جهانی نشان می دهد که در بیش از 96 تا 97 درصد صنایع جهان، از انواع برج خنک کننده بهره گرفته می شود. مسلماَ این تجهیزات با توجه به ویژگیها و مزایایی گسترده خود، توانسته اند این حجم از فراگیری جهانی را به خود اختصاص دهند.

چگونگی تعیین ظرفیت برج خنک کننده

ظرفیت برج خنک کننده

تعیین ظرفیت برج خنک کننده یکی از مهمترین پارامترها در خرید این دستگاه های قدرتمند صنعتی به شمار میرود. این مبحث همچنین به شدت در تعیین نهایی قیمت این تجهیزات نیز موثر می باشد. در واقع ظرفیت برج های خنک کننده نهایتاَ بر روی «اندازه و ابعاد» و «تعیین فرم» این دستگاه ها نیز تأثیرگذار است.

اما تعیین ظرفیت برج خنک کننده چگونه انجام میگیرد؟

در پاسخ به این سوال باید به عوامل زیر توجه ویژه ای داشت:

  • نوع سیالاتی که قصد دارید در این تجهیزات به جریان بیندازید. یا بعبارت تخصصی تر سیال فرآیندی برج خنک کننده شما چیست؟
  • دمای خشک محیط (محیطی که دستگاه در آن قرار است نصب گردد)
  • جریان و دبی آب در گردش
  • مدل عملکردی و ساختاری دستگاه (هیبریدی، مدارباز یا مداربسته بودن)
  • دمای آب وارد داده شده به برج خنک کننده
  • دمای خروجی از تاور خنک ساز
  • فرم شکلی دستگاه (مخروطی یا مکعبی)؛ بسته به نیازها و بودجه ای که صاحبان صنایع در اختیار دارند.

قیمت برج خنک کننده

فروش برج خنک کننده

قیمت برجهای خنک کننده همانند تمامی تجهیزات پیشرفته صنعتی تابع فاکتورها و پارامترهای مختلفی میباشد.

این پارامترها چه در بحث ظرفیت، فرم و ساختار عملکردی و چه در بحث قطعات و جنس پوشش بدنه، همه و همه تابع شرایط خاص بوده و در تعیین قیمت نهایی این دستگاه ها موثر خواهند بود. به طور اجمالی از پارامترهای موثر در مبحث قیمت برج خنک کننده می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • فرم ساخت دستگاه ها (مکعبی یا مخروطی)؛ البته که برج خنک کننده مکعبی همواره گرانتر و صنعتی‌تر محسوب میشود.
  • جنس پوشش بدنه شامل چوب، فلز گالوانیزه و استیل، کامپوزیت
  • ظرفیتهای برودتی متنوع برج خنک کن (این فاکتور به شدت در تعیین نهایی قیمت موثر است)
  • جنس، پیچیدگی و کیفیت ساخت نازل ، پکینگ و فن
  • نوع پکینگ بکار رفته
  • اورجینال بودن یا نبودن قطعات، تجهیزات و سیستمهای نصب شده در این دستگاه‌ها
  • نوع تیپ ساختاری و عملکردی دستگاه (مداربسته، مدارباز یا نیمه خشک – هیبریدی)
  • ابعاد و اندازه تاور خنک ساز
  • قدرت و مارک الکترو موتورهای نصب شده
  • جنس و قدرت پروانه
  • تعداد لایه های مصرفی
  • جنس قطره گیر
  • تخمین طول عمر این تجهیزات و میزان راندمان کاری دستگاه
  • نوع رزین به کار رفته در مراحل تولید برج خنک کن فایبرگلاس و …

البته باز هم بر روی این نکته بایستی تأکید ویژه داشت که مهمترین عامل در تعیین نهایی قیمت برج خنک کننده ها، «ظرفیت تبرید» و «نوع تیپ ساختاری» این دستگاه ها خواهد بود. گر چه که پیشنهاد می شود به جهت دریافت به روزترین قیمتها و کسب اطلاعات تکمیلی، حتماَ از طریق شماره های ارائه شده بر روی سایت، با مهندسین ما تماس حاصل فرمایید.  

جنس بدنه و فرم ظاهری برج های خنک کننده

این دستگاه ها عمدتاَ در دو فرم کلی «مکعبی» و «کروی» (مخروطی) طراحی و تولید می شوند. البته که قابلیت طراحی تاورهای خنک ساز در اندازه ها و ابعاد متفاوت وجود دارد و بسته به نیاز پروژه و محدودیت های فضایی، کارفرمایان سفارش های متفاوتی را برای طراحی ارائه خواهند داد.

همچنین به لحاظ بررسی جنس پوشش بدنه باید گفت که برج خنک کننده فایبرگلاس، مدل چوبی و البته فلزی، مهمترین دسته بندی های موجود در بازار می‌باشند. اما همواره یک سوال اساسی برای صاحبان صنایع وجود داشته است: « برج خنک کننده مخروطی بهتر است یا مکعبی؟!»

برج خنک کننده گرد بهتر است یا مکعبی؟!

برج خنک کننده کروی

برج خنک کننده کروی بخریم یامکعبی؟! کدامیک بهتر است؟!

این سوالی است که بارها و بارها و بارها ذهن هر کارفرمایی را به خود مشغول ساخته است. برای انجام یک مقایسه حرفه ای و بررسی پاسخ های احتمالی به این سوال، بایستی تفاوتهای این دو مدل را از چند لحاظ مورد بررسی قرار دهیم:

سیستم هوادهی

سیستم هوادهی هر برج خنک کن یکی از مهمترین بخش های آن دستگاه به شمار می رود. به طور کلی عمدتاَ در برجهای خنک ساز مکعبی از فن های قدرتمندتری با 6 و 8 پره استفاده میشود که امکان حداقل 50 درصد هوادهی بیشتر در دورهای یکسان را فراهم میکند. این درحالیست که در مدل خنک کننده کروی از فن هایی ضعیفتر با 4 پره استفاده میشود.

اتلاف آب برج خنک کن

قطعه «قطره گیر» عاملیست که در بحث اتلاف آب، تفاوتها را رقم میزند. بله! در اندازه های مختلف برج خنک کننده مکعبی از قطره گیر استفاده میشود و وجود این قطعه موجب میشود که میزان پرتاب و پاشش آب به بیرون، به شکل چشمگیری کاهش یابد. این در حالیست که برج خنک کننده مخروطی یا همان کروی، فاقد قطره گیر میباشد. در نتیجه میزان اتلاف آب در مدل کروی بسیار بیشتر است!

تکنولوژی کاهش سرعت الکتروموتور

در این زمینه نیز عملکرد برج خنک کننده مکعبی بهتر است. در حقیقت در مدل مخروطی از تکنولوژی کاهش دور تسمه و پولی بهره گرفته میشود. همچنین کارکرد تسـمه ها در مجاورت بخـار آب و تحت زاویه نور آفتاب، موجب استهلاک شدید و سریع تسـمه ها میشود؛ در نتیجه سـیستم به تعویض پشت سر هم تسمه به عنـوان قـطعه مصرفی نیاز پیدا خواهد کرد.

در سوی مقابل در تاورهای خنک ساز مکعبی (اندازه کوچک)، از الکتروموتورهای دور پایین بصورت کوبل مستقیم با فن استفاده شده که دارای کمترین لرزش و بالاترین راندمان می باشد.

شرکتهای معتبر سازنده برج خنک کننده ایران، در برج خنک کن پیشنهادی با سایز بزرگتر نیز از سیستم کاهش دور توسط گیربکس استفاده میکنند. این سیستم مزایای قابل توجهی نسبت به سیستم کاهش دور تسمه، پولی دارد.

راندمان ترمودینامیکی

در این پارامتر نیز برج خنک کننده کروی از عملکرد ضعیفتری برخوردار است. بد نیست بدانید که سرعت طراحی هوا در برج های گرد کمتر از m/s 8/1 است. این در حالیست که مدل مکعبی این تجهیزات، دارای پاشش آب یکنواخت است و سرعت هوای آن حدود 3m/s  میباشد. بنابراین درسطح مقطع یکسان نسبت به مدل گرد، درصد خنک کنندگی برج خنک کن مکعبی بیشتری دارد.

سیستم توزیع آب

سیستم توزیع برج خنک کننده

سیستم پاشش آب Sprinklerhead یک سیستم محرک است که در برجهای خنک ساز مخروطی یا گرد نصب شده است.

در بررسی این سیستم باید گفت که عمدتاَ با مشکلات متعددی مانند گرفتگی سوراخهای لوله و همچنین جام کردن (بدلیل خرد شدن بلبرینگها) مواجه میشود. همچنین با توجه به اینکه شاخکهای جانبی، تنها بخش زیرین خود را خیس میکنند، چنانچه اسپرینکلر حرکت نکند، بخش زیادی از پکینگ خشک می ماند. در نتیجه راندمان دستگاه در این مدل به شدت با کاهش روبرو میشود.

در سوی مقابل، در مدلهای مکعبی از سیستم ثابت مربع پاش (Dek Spray) استفاده میشود که بر اساس طرح بدوی Brentwood آمریکا است. این نازل که ضد رسوب نیز میباشد، به شکلی عالی به پخش آب بر روی پکینگها اقدام میکند.

استحکام بدنه برج خنک کن

برج خنک کننده مکعبی ساخته شده توسط این مجموعه، با کمترین میزان سوراخ ممکن تهیه شده و به همین دلیل فشارها به پیچ و مهره های نصب شده، به کمترین میزان خود رسیده است. همچنین نقاط تمرکز تنش با استفاده از لایه‌های اضافی تقویت شده است. این امر به شدت در استحکام بالای برج خنک کن فایبرگلس مهتاب گستر موثر است.

ضمناَ تمامی لایه‌های قطعات فایبرگلاس با استفـاده از رزین ایزوفتالیک تولید شده است. این مزیت موجب شده تا نسبت به متریالهای دیگر، 2.5 برابر از استحکام بیشتری برخوردار باشد. همچنین ضخامت قطعات فایبرگلاس در ستون ها و تشتک برج ها به 12 میلی متر میرسد.

در برج خنک کن گرد با توجه به تعداد زیاد قطعات و استـفاده از پیچ و مهره های فلزی فراوان، همـچنین نازک بودن بدنه، استحکام دستگاه پایین بوده و به مرور زمان و بر اثر لرزش دستگاه قسمت های سوراخ کاری شده ترک برداشته و تبدیل به شکستگی در بدنه شده و آب بندی دستگاه دچار مشکلات عدیده می گردد.

برج های خنک کن مکعبی ساخت این شرکت به گونه‌ای طراحی شده که دارای کمترین مقدار سوراخ کاری است. به همین دلیل کمترین میزان فشار بر روی پیچ و مهره های موجود وارد میشود.

مقایسه برج خنک ساز مکعبی و گرد

به طور کلی کاملاَ مشخص شد که به تمامی لحاظ ها، برج خنک کن مکعبی از شرایط بسیار بهتری برخوردار می باشد. همچنین کارایی و بخصوص ماندگاری بیشتری نیز دارد. البته با توجه به این برتری همه جانبه، گران تر بودن این مدل نسبت به مدل گرد، اصلاَ جای تعجبی ندارد.  

انواع برج خنک کننده بر مبنای جهت حرکت آب و هوا

کولینگ تاور جریان همسو

این تجهیزات بر اساس جهت حرکت هوا و آب به دو دسته « جریان متقاطع یا همسو» و «جریان ناهمسو» تقسیم بندی میشوند که در ادامه به بررسی هریک خواهیم پرداخت.

برج خنک کن جریان متقاطع (همسو)

در این مدل ورود آب از بالا به پایین خواهد بود. همچنین جریان هوا نیز به صورت متقاطع وارد برج خواهد شد و پس از تماس با آب از سطح فوقانی دستگاه خارج میگردد. این سیستم به ۲ دلیل مهم بسیار پر استفاده است:

مزایای مدل جریان متقاطع

این سیستم به دلایل زیر از محبوبیت خاصی میان کارفرمایان برخوردار است:

  • این مدل همواره به عنوان کم هزینه ترین سیستم خنک کننده با آب شناخته میشود.
  • هدر رفت آب در این مدل بسیار کمتر از دیگر مدلهاست.
  • تعمیر و نگهداری مدل جریان همسو بسیار ساده و کم هزینه است.
  • قیمت آن نیز مقرون به صرفه می باشد.

برج خنک کن جریان ناهمسو

در این دستگاه آب از بالای برج و هوا در خلاف جهت آن از پایین وارد می شود. این ناهمسو بودن پروسه خنک سازی، چه به لحاظ انتقال جرمی و چه به لحاظ انتقال حرارت، موجب شده است تا بازدهی این مدل در مقایسه با مدل متقاطع بسیار بالاتر باشد.

مزایای سیستم جریان ناهمسو

طراحی برج خنک کن

از مزایای این مدل میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

  • بیشترین تماس ممکن مابین فازها، در این مدل دستگاه ایجاد می گردد.
  • از مدل جریان ناهمسو به منظور پروسه خنک سازی آبهایی در احجام زیاد (نیروگاه های برق و سیکل ترکیبی و پالایشگاه های پتروشیمی، نفت و گاز) بهره برده میشود.
  • بیشترین نیروی محرکه در راستای انتقال حرارت و جرم در این مدل اتفاق می افتد.

انواع برج خنک کننده بر مبنای مکش هوا

برج خنک کننده 2020 - coling tower 2020

برج خنک کن مکش طبیعی

در برجهای خنک ساز مکش طبیعی، بر اثر تبخیر آب، دمای هوا افزایش می یابد. در ادامه با بالا رفتن دما، چگالی نیز کاهش می یابد و هوای گرم به صورت طبیعی به بالای برج منتقل و خارج میشود. از جمله مزایای این مدل میتوان به بازدهی سطح بالای انرژی، قابلیت به کارگیری آن در نیروگاه های تولید برق و ایمنی بسیار زیاد اشاره نمود.

همچنین از معایب این مدل میتوان به: اشغال فضای زیاد برای نصب، عدم مطابقت با شرایط اتمسفری و هزینه کرد زیاد ابتدایی اشاره کرد.

برج خنک کننده مکش مکانیکی

در امدل نوع مکش مکانیکی، یک فن در پایین برج خنک کنندهد نصب شده است که به صورت ناهمسو، امکان تماس آب و هوا را ایجاد می نماید. همچنین یک فن در بالای برج قرار دارد و از این طریق، هوای ورودی گرم را به محیط بیرون پرتاب میکند.

انواع برج خنک کننده بر مبنای روش انتقال حرارت

برج خنک کننده مدارباز

این تجهیزات بر اساس روش انتقال حرارت به چهار دسته «خشک»، «مدارباز یا مرطوب»، «مداربسته» و « هیبریدی» تقسیم میشوند که هریک از این مدلها، دارای ویژگی های خاص خود میباشند.

برج خنک کننده مدارباز (مرطوب و تر)

این سیستم ها به منظور خنک سازی و کاهش دمای آب داغ، از متد تماس مستقیم هوا و آب بهره میگیرد. به همین جهت مدل مدارباز با عنوان دستگاه دفع حرارت مستقیم نیز شناخته میشود.  با استفاده از این روش، در حقیقت انتقال گرما میان دو عنصر آب داغ و هوا انجام میگردد. این در حالیست که عمدتاَ به علت فرآیند تبخیر آب، حرارت مقدار کمی از آب باید کاهش یابد تا دمای آب به دمایی کمتر از محیط بیرون برسد. با توجه به این که تبخیر، مهمترین عامل فرآیند خنک سازی آب در این شیوه است، بایستی توجه داشته باشید که به علت کم شدن تدریجی آب، باید آب جبرانی به دستگاه وارد شود.

عملکرد برج خنک کننده مدارباز

برج خنک کننده فلزی

فرآیند خنک سازی و کاهش حرارت آب صنعتی در مدل مدار باز در سه گام کلی خلاصه میشود:

  • آب گرمی که باید خنک شود به بالای برج هدایت میشود.
  • پروسه توزیع آب بر روی پکینگ، از طریق نازلها اتفاق می افتد. به بیان تخصصی تر، آب پرحرارت از سطح بالا بر روی پوشال های ردیف شده پخش میشود و عنصر هوا نیز بوسیله خاصیت مکش فن از پایین به سطح فوقانی حرکت خواهد کرد.
  • این آب مصرفی که به شکل یک لایه نازک و یکنواخت روی سطح پکینگ مدیا توزیع شده است، یک سطح تبادل گرمایی بزرگ ایجاد میکند.
  • در ادامه فنهای محوری، هوای گرم درون تاور را به بیرون پرتاب خواهد کرد. این اتفاق در واقع هنگامی رخ می دهد که بر روی پکینگ، آب پرحرارت  و هوا با یکدیگر برخورد می کنند. این برخورد موجب میشود که هوا، دمای اضافی آب داغ را جذب کرده و دمای آب کاهش می یابد.

مزایای برج خنک کننده مدار باز

خرید برج خنک کننده

  • قیمت ابتدایی: قیمت اولیه مدل مدارباز در مقایسه با نوع مداربسته بسیار کمتر می باشد. در واقع دلیل این کمتر بودن قیمت اولیه را میتوان در به کارگیری لوله‌های مسی با پره‌های آلومینیومی در تاورهای خنک ساز مدار بسته جستجو نمود.
  • مصرف انرژی: مصرف برق مدل مدارباز کمتر از نوع خشک یا مداربسته است.
  • راندمان کاری: راندمان کاری مدل مدارباز از وضعیت بهتر و بالاتری برخوردار است. دلیل این راندمان بهتر مدل مدارباز، دفع حرارت مستقیم ناشی از برخورد مستقیم آب و هوا می باشد. این در حالیست که در مدل مدار بسته، تبادل گرمایی غیر مستقیم بوده و انتقال حرات از طریق پره ها و جداره لوله ها انجام می پذیرد.
  • تنوع ظرفیتی: تاورهای مدارباز در ظرفیت های متنوعی بین 10 الی 1000 تن قابلیت طراحی و تولید دارند.
  • ابعاد مناسب: در شرایط ظرفیتی یکسان، برج خنک کننده مدارباز قابلیت طراحی در ابعاد کوچکتری را دارد. این مسئله به خصوص برای کارگاه هایی که فضای فیزیکی زیادی ندارند، از اهمیت خاصی برخوردار است.

مزایای برج خنک کننده مدارباز

برج خنک کننده خشک

مدل خشک نوعی دیگر از انواع مبدلهای حرارتی است که با عنوان تجهیزات دفع حرارت غیرمستقیم نیز شناخته میشود. در واقع در این نوع برج خنک ساز، کل فرآیند خنک سازی آب به وسیله‌ی سیستمها و مبدلهای حرارتی، از جو جدا میگردد.

این اتفاق به شیوه عملکردی خاص برج خنک کن خشک مربوط میشود؛ به گونه ای که در این مدل، به هیچ عنوان تماس مستقیمی مابین «مایع سیال» (عمدتاَ آب یا مخلوطی از گلیکول) و «هوا» برقرار نمیشود و و برخلاف نوع مدارباز یا همان مرطوب، برج خنک کننده غیرمستقیم دارای دو مدار سیال جداگانه است.

نحوه عملکرد برج خنک کننده خشک

نحوه عملکرد برج خنک کننده خشک، در چندین گام قابل بررسی می باشد. اما پیش از بررسی گام به گام این عملکرد، بایستی بدانید که چون فرآیند خنک کاری در این مدل توسط هوا انجام می گیرد، این مدل دستگاه ها با نام «هواخنک» نیز در صنعت شناخته میشوند. بنابراین در کل این فرآیند، آب با هوا هیچگونه برخوردی نداشته و در نتیجه عمل تبخیر در تاور خنک ساز مداربسته اتفاق نمی افتد.

اما به راستی عملکرد این مدلها به چه گونه ای است؟!

  1. آب داغ صنعتی به وسیله پمپ ها و از مجرای لوله کشی شده به درون برج خنک کننده منتقل میشود.
  2. این آب گرم درون لوله های مسی (لوله های جریان رفت و برگشتی) یا همان کویل مسی قرار می گیرد. نکته جالب این است که پیرامون لوله ها از ورقه های (پره یا فین) نازک آلومینیومی به جهت افزایش دادن سطح انتقال گرما بهره گرفته شده است.
  3. اما داستان تماس غیر مستقیم از این مرحله تازه آغاز میشود. به طوری که فن هایی در بخش بیرونی لوله ها قرار داده شده است و با مکش فن، هوای خنک تر محیط بیرون برای برخورد با سطح ورقه ها و لوله های انتقال آب داغ به جریان می افتد.
  4. در نتیجه این همنشینی و برخوردهای مستمر، آب صنعتی در خروجی برج خنک کننده، حرارت خود را از دست میدهد.

مزایای برج های خنک کن خشک

برج خنک کننده 800 تن

این مدل نیز به مانند مدل مرطوب، دارای مزایای خاص خود می باشد که در ادامه به بیان برخی از این ویژگیها خواهیم پرداخت:

  • مصرف آب صفر: از آن جهت که در این سیستم، آب و هوا هیچگونه ارتباط و تماسی با یکدیگر ندارند، بنابراین عملاَ هیچگونه تبخیری اتفاق نمی افتد. لذا هیچگونه آبی نیز مصرف نمی شود و مصرف آب صفر است.
  • عدم نیاز به آب جبرانی: همانطور که عنوان شد میزان مصرف آب در «مدل خشک» برابر با صفر است. این در حالیست که در «مدل مدارباز»، به دلیل تکیه‌ی سیستم بر عمل تبخیر، همواره برای خنک سازی نیاز است تا آب جبرانی وارد مدار شود. مدار در سیستم مدارباز همواره باید پرآب باشد تا امور خنکسازی به درستی انجام گیرد.
  • صرفه جویی در مصرف: کاهش قبل توجه مصرف آب در مدل برج خنک کننده خشک
  • جلوگیری از رسوب و رشد باکتری: برجهای خنک کننده مدارباز برای انجام تبخیر، آب داغ  وهوا به شکل آزادانه ای با یکدیگر برخورد دارند. این موضوع موجب میشود که محیطی تر و مرطوب به منظور رشد باکتری ها، قارچها و رسوب گذاری به وجود بیاید!! این در حالیست که در مدل برجهای خنک ساز خشک، این شرایط وجود ندارد.
  • کاهش نیاز به گندزدایی: برج های خنک کننده خشک به مراتب کمتر از مدلهای مدارباز (مرطوب)، نیاز به گندزدایی و اضافه سازی مواد شیمیایی دارند. در سوی مقابل اما با توجه به فضای مرطوبی که مستعد رشد باکتری هاست، پروسه گند زدایی در مدلهای مدارباز بایستی دائمی و منظم باشد.

اجزای کولینگ تاور سیال
دست باز برای انتخاب سیال: برج خنک کن مرطوب تنها و تنها بایستی از آب داغ بهره بگیرد تا فرآیند ارتباط با هوا و تبخیر انجام گیرد. این در حالیست که در برج خنک کننده خشک، دست صاحبان صنایع باز خواهد بود. به گونه ای که چون سیال مایع گرم در درون لوله های مسی و در مسیری بسته در جریان است، میتوان از هر نوع سیالی (گاز فریون یا هر مایعی که برای تولیدات و امورات صنعتی، به خنکسازی نیاز داشته باشد) در این فرآیند استفاده نمود.

  • مناسب برای مناطق کویری: این مدل سیستم برای مناطقی که شدیداَ با مشکل کم آبی و خشکی بیش از حد مواجه هستند، بسیار مناسب است. به خصوص اینکه بخش اعظمی از کشور ایران نیز دارای مناطق خشک و کویری می باشد. اصفهان، یزد، کرمان، شیراز، اراک و … بخشی از استانهای با اقلیم گرم و خشک کشور به شمار میروند.
  • انعطاف عملیاتی
  • کاهش نیاز به تعمیر: این مدل نیاز به تعمیر خاصی ندارد؛ در نتیجه علاوه بر کاهش هزینه های تعمیر، پروسه تولید و صنعت نیز با وقفه های متوالی مختل نخواهد شد.
  • عدم افت راندمان: در محیط های خشک و نیمه خشک ایران، این دستگاه با یک نظارت و رسیدگی عمدتاَ با قدرت کار کرده و دچار افت راندمان نمی گردد.

برج خنک کننده مداربسته

برج خنک کن مداربسته دقیقاَ عملکرد مشابه و همانندی با مدل مدارباز دارد. تنها تفاوت اینجاست که در مدل مداربسته، انتقال حرارت مایع و سیال، بوسیله کویل حرارتی به محیط بیرون انجام می شود. بد نیست بدانید که به دلیل جریان حرکت مایع در یک مسیر کاملاَ بسته، پاک و عاری از هر گونه میکروب و آلودگی، به این مدل، سیستم مداربسته میگویند.

عملکرد برج خنک کننده مداربسته

در رابطه با عملکرد کلی این مدل در بخش بالا، مطالبی مطرح شد. اما نکته جالب انتقال حرارت در سیستم مداربسته را میتوان به عملکرد دو سیکل خارجی و داخلی نسبت داد؛ سیکلهایی که به وجود آورنده‌ی دو جریان مجزا در برجهای خنک ساز مداربسته است. بدین شکل که:

  • سیکل داخلی مجموعه ترکیبی میباشد که مایع یا سیال گرم در درون کویل آن در جریان است.
  • همچنین سیکل خارجی که در آن، آب بر روی کویل اسپری شده و در ادامه با هوای محیط خارج، در تماس است.

این فرآیند ترکیبی نشان می دهد که حرارت باید ابتدا از سیکل درونی، بوسیله کویل مسی به آب اسپری شود. در ادامه بخشی از آب اسپری شده با از دست دادن گرما تبخیر میشود و بخشی از حرارت به فضای بیرونی منتقل میشود.

مزایای برجهای خنک کن مداربسته

برج خنک کن چیست

از جمله مزایای مدل مداربسته میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

  • نگهداری صحیح: در سیستم مداربسته، کیفیت مایعات سیال به خوبی حفظ می گردد.
  • کاهش مصرف انرژی: در مقایسه با مدل مدارباز، مصرف آب و انرژی به شدت کمتر است.
  • کاهش هزینه ها: این مدل نیاز کمتری به گندزدایی، تصفیه آب و هزینه های ناشی از تعمیرات احساس می شود. (در قیاس با مدل مدارباز)
  • خنک سازی قدرتمند: خنک کاری سیال سیکل داخلی در این سیستم، پرقدرت و بدون هیچگونه آلودگی انجام میگیرد. همچنین مدل برج خنک کننده مداربسته، قابلیت ارائه سرمایش خشک در زمستان را نیز به راحتی داراست.
  • سرتیفیکیت: این مدل نیز به مانند دیگر مدلهای برج خنک کننده، قابلیت دریافت تمامی گواهینامه های بین المللی استاندارد صنعتی را داراست.

برج خنک ساز هیبریدی

هریک از انواع سیستمهای برج خنک کننده مداربسته، مرطوب و خشک، دارای ایرادهایی میباشند که استفاده از آنها را محدود می سازد. در حقیقت:

  • از یکسو تاورهای مدارباز به سبب مشکلات فراوانی همچون نشتی، تبخیر و مکش توسط هوا، می توانند به شکل ویژه ای آب را هدر دهند. این مسئله بخصوص در کشور کم آبی چون ایران به عنوان یک معضل جدی مطرح میشود. همچنین در این مدب، توزیع آب نیز با اشکالاتی همراه است.
  • از سوی دیگر، کاربری های قدرتمندی چون نیروگاه ها و سیکلهای ترکیبی که نیاز به خنک سازی مداوم آب دارند، در فصول گرما همواره درگیر مشکلاتی از سوی برجهای خنک ساز خشک هستند!

از همین رو کارفرمایان به منظور فرار از هریک از این دغدغه ها، گاهاَ به سراغ انواع برج خنک کننده هیبریدی یا خشک و مرطوب می‌روند.

عملکرد برج خنک کننده هیبریدی

پیش از پرداختن به کلیت عملکرد این مدلها، بایستی بدانید که بسیاری از کارشناسان حوزه آب و فاضلاب، برج خنک کن هیبریدی را زیرمجموعه ای از مدلهای مداربسته می دانند.

در رابطه با عملکرد این سیستمها میتوان گفت که تاورهای خشک – مرطوب، در قالب ترکیبی از تاورهای خنک ساز خشک و مرطوب عمل می‌‌کنند. این مدل سیستم دوسویه، دارای «دو مسیر هوای موازی» و «دو مسیر آب سری» می باشد.

همچنین بخش بالای تاور، قسمت خشک دستگاه است که از لوله‌های پره دار تشکیل شده است. البته بخش پائین برج خنک کن هیبریدی در تضاد با بخش فوقانی، مربوط به عملکرد مرطوب دستگاه است که دارای آکنه‌هایی می‌باشد.

کاربردهای برج خنک کننده

تولید کولینگ واتر

بمنظور آشنایی بیشتر در این قسمت از مقاله به کاربردهای برج خنک کننده (تولید و صنعت) می پردازیم.

از کاربردهای تاورهای خنک ساز هر چقدر هم که بگوییم، باز هم کم است. آنچه که مشخص است، به دلیل مزایا و کارایی های بسیار گسترده و جذابی که این دستگاه ها از خود ارائه داده اند، روز به روز به تجهیزاتی محبوب و محبوب‌تر میان کارفرمایان تبدیل میشوند.

اما قاعدتاَ این سوال را میتوان مطرح نمود که «چه صنایعی از برجهای خنک کننده استفاده می کنند؟!». پاسخ به این سوال چندان سخت نیست: تقریباَ تمـــامی صنایع!

البته در این میان میتوان به صنایع و موارد تولیداتی قابل توجه تری اشاره نمود؛ مواردی از جمله:

  • مراکز درمانی: قابلیت استفاده برای سیستم های تهویه مطبوع، هواکش های مرکزی و اتاق های هوارسان در انواع مراکز درمانی (مطب ها، آزمایشگاه های بزرگ، بیمارستانها و بهداری ها)، مجموعه های ورزشی، محیط های تجاری و پاساژها و…)
  • تجهیزات سنگی صنعتی: به عنوان خنک کننده ادوات سنگین صنعتی همانند بویلرها، دیگ های بخار، کوره های القایی بزرگ و کوچک و … که با لوله کشی، آب گرمشان به برج خنک کن ها وارد میشود.
  • نیروگاه ها: نیروگاه های تولید برق و نیروگاه های سیکل ترکیبی بزرگ و کوچک
  • پالایشگاه ها: پالایشگاه های پتروشیمی و مراکز بزرگ فرآوری نفت، گاز و بنزین
  • تأمین آب خنک چیلر: تأمین آب سرد مصرفی کندانسور آبی چیلرهای تراکمی و جذبی و خنک نمودن این دستگاه های چیلر
  • کارخانجات تولید: اعم از کارخانه های کوچک تولیدی که به خنک سازی آب صنعتی نیاز دارند؛ تا صنایع تولیدی بزرگتری چون: کارخانجات ساخت لوازم و ادوات الکترونیکی و کارگاه های تأمین و ساخت ادوات برق شهری
  • کارخانجات صنعتی چوب، قالب گیری و ریخته گری: سرویس دهی انواع برج خنک کننده برای خنکسازی آب مصرفی در مجتمع های تولیدی سبک و سنگین (کارگاه های ریخته گری، تولید و فرآوری چوب، ساخت قعات و اتصالات صنعتی و …)

بنابراین میتوان نتیجه گرفت که از این تجهیزات خنکساز آب میتوان در انواع صنایع سبک، نیمه سنگین و سنگین جهان به بهترین شکل ممکن بهره برد.

نقش برج خنک ساز در کاهش آسیب به طبیعت

به یاد داشته باشید که انواع تاورهای خنکساز با خنک نمودن چندین باره آب و وارد ساختن مجدد آن به چرخه تولید، نقش قابل توجهی در کاهش مصرف آب خواهند داشت. از همین رو، از یکسو استفاده از کولینگ تاور، بخصوص در مناطق و کشورهای خشکی همچون ایران، کاملاَ الزامی می‌باشد. این اتفاق همچنین به کاهش فشار به سفره های آب زیرزمینی نیز کمک میکند. از سوی دیگر خود دستگاه برج خنک کن نیز هیچگونه مخاطراتی را برای انسان و محیط در پی ندارد. در نتیجه این دستگاه ها به شدت میتوانند در حفظ محیط زیست و کاهش فشار صنعت به طبیعت موثر باشند.

البته موضوع کاهش فشار به سفره های آب زیرزمینی نیز موضوعی بسیار جدی است. در همین رابطه چندی پیش بود ماریا نیرا، رئیس بهداشت عمومی و محیط‌ زیست سازمان بهداشت جهانی در بیانیه‌ای اعلام نمود:

در عصر حاضر، حدود دو میلیارد نفر از منابع آب آشامیدنی استفاده می‌کنند که به مدفوع آلوده است. این آبها، افراد را در معرض خطر بیماری‌هایی همچون وبا، اسهال خونی، حصبه و فلج اطفال قرار می‌دهد.

ماریا نیرا در ادامه بیانیه خود افزود: هرسال بیش از ۵۰۰ هزار نفر به دلیل آشامیدن آب آلوده و ابتلا به اسهال جان خود را از دست می‌دهند. این عاملی جدی بخصوص در برخی از بیماری‌هایی از جمله ابتلا به انگل‌های روده‌ای، تب حلزون و تراخم است. سازمان ملل در سال ۲۰۱۵، یکی از اهداف توسعه پایداری (SDGs) را به آب آشامیدنی سالم اختصاص داده است. در همین رابطه توجه به استانداردهای جهانی آب آشامیدنی (epa) امری کاملاَ الزامیست. آب آشامیدنی سالمی که میتوان از سفره های زیرزمینی با بالاترین کیفیت ممکن استخراج نمود.

انواع برج خنک ساز از لحاظ نوع مونتاژ

شیوه مونتاژ کولینگ واتر

این دستگاه ها چه به لحاظ ابعاد و اندازه و نوع ساختار کارکردی و چه به لحاظ فرم و پیکربندی و نوع مونتاژ، در شرایط مختلفی قابلیت طراحی و ساخت را دارند. در همین رابطه، بخشی از اهمیت خرید برجهای خنک ساز را میتوان به نوع مونتاژ آنها مربوط دانست. به طور کلی انواع کولینگ تاور به دو روش مختلف مونتاژ و پیکربندی میشوند:

  • برج خنک کننده دمونتاژ (مونتاژ در محل پروژه) که به شیوه «FEP» مشهور است.
  • مونتاژ در کارگاه ساخت و کارخانه که به شیوه «FAP» مشهور است.

هر یک از این شیوه های پیکربندی دارای شرایط خاص خود می باشند که در ادامه به بررسی هریک خواهیم پرداخت:

1. کولینگ تاور دمونتاژ (FEP)

در رابطه با مدل مونتاژ FEP میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

  • در این مدل، دمونتاژ در محل پروژه انجام میشود. یعنی قطعات و سیستم های مختلف برج خنک کننده به محل پروژه آورده میشود. و نهایتاَ پیکربندی دستگاه در همان محیط انجام میگردد.
  • این مدل دمونتاژ برای صنایع و کاربری های صنعتی بزرگ که نیاز به ظرفیت های بالای خنک کنندگی دارند، استفاده میشوند.
  • صنایع سنگین فولاد، ذوب آهن، ریخته گری و قالب گیری های بزرگ، انواع نیروگاه های سیکل ترکیبی و نیروگاه برق، پالایشگاه های نفت، گاز و پتروشیمی و به طور کلی تمام صنایع سنگین و نیمه سنگین ایران و جهان، از این مدل دمونتاژ برای ظرفیتهای بزرگ استفاده می کنند.
  • دلیل بهره گیری صنایع بزرگ جهان از این شیوه دمونتاژ، گرمای تولید شده زیادشان است. بنابراین نیاز به خنک سازی در ظرفیتهای زیاد خواهند داشت.
  • البته این مدل از دمونتاژ برای کولینگ تاورهای ظرفیت زیاد، هزینه اولیه بیشتری به همراه دارد. دلیل این امر به این موضوع برمیگردد که به منظور دمونتاژ در محیط نصب، بایستی تیمی از کارشناسان زبده و کارآزموده به محل پروژه اعزام گردند. این اعزام البته خود هزینه‌ی مجزایی در بر دارد!

2. کولینگ تاور مونتاژ در کارخانه (FAP)

در رابطه با این نوع مونتاژ میتوان به موارد زیر اشاره داشت:

  • این مدل مونتاژ که با نام FAP نیز مطرح است، در محیط کارخانه سرهم بندی کامل میگردد و مهر و موم میشود.
  • این مدل مونتاژ بیشتر برای برجهای خنک ساز با ظرفیت کم و برای صنایع سبک استفاده میشود.
  • سیستمهای تهویه متبوع، هتل ها، مجتمع های تجاری و مسکونی، صنایع سبک مواد غذایی و … از جمله این کاربری های سبکی هستند که نیازی به تاورهای با ظرفیت بالا ندارند.
  • هدف اصلی ساخت این مدل برجهای با ظرفیت کمتر، کاهش صدا و آلودگی صوتی سیستم توزیع آب با نیروی جاذبه برای محیطهای کوچک است.
  • از همین رو، حمل و نقل و نصب این مدل کولینگ تاورها، راحت‌تر، پرسرعت تر و کم هزینه‌تر خواهد بود.

این نوع تاورها تک سلولی هستند. همچنین در انواع مختلف جریان متقاطع یا جریان متقابل از نوع پیش نویس مکانیکی یا کشش اجباری طراحی و ساخته میشوند.

اجزای اصلی تشکیل دهنده برج خنک کننده

نقشه برج خنک کننده

ذکر جزء به جز قطعات تشکیل دهنده کاری بسیار طولانی و خارج از حوصله این مقاله است. اما از جمله مهمترین اجزای تشکیل دهنده برجهای خنک کن میتوان به: فن محوری، قطره گیر، نازل های توزیع آب، پکینگ، پورت آب جبرانی، پورت آب سرریز، پورت آب داغ ورودی، پورت آب سرد خروجی، پورت آب تخلیه، و … اشاره نمود. در ادامه به صورت اجمالی به بررسی هر یک از این اجزای مهم خواهیم پرداخت.

1. فن کولینگ تاور

به طور کلی این تجهیزات دارای دو نوع فن، «فن محوری» و «فن سانتریفیوژ» هستند. به عبارت بهتر، معمولاَ در برجهای خنک کننده از یکی از انواع فن استفاده میشود. این فن های خنک ساز، در حقیقت مکانیزمی به منظور جابجایی اجباری هوا در درون این تجهیزات هستند. اما در رابطه با کارکرد هریک از انواع فن محوری و سانتریفیوژ میتوان گفت که:

  • فن های محوری که با نام مکنده نیز شناخته می شوند، در سطح بالایی تاور نصب میگردند.
  • همچنین فن های سانتریفیوژ که به نام فن دمنده نیز مشهور هستند، در قسمت جلویی تاور قرار میگیرند.

فن برج خنک کننده

2. نازل های آب پاش:

نازلهای توزیع آب از اجزای مهم این دستگاه به شمار می رود. این نازل ها در کلکتور آب ورودی به تاور قرار گرفته اند و وظیفه پخش آب گرم وارد شده را بر روی پکینگ ها بر عهده دارند. اتمیزه شدن آب بوسیله نازلها، به کاهش فشار آب کمک نموده و دمای تبخیر را شدیداَ کاهش میدهد. همچنین این امر به پراکنده سازی بهتر آب بر روی سطح پکینگ کمک میکند. البته بادی اشاره نمود که با تبدیل شدن آب به قطرات متعدد، سطح تماس میان آب و هوا نیز افزایش می‌یابد.

3. قطره گیر:

قطره گیر برج خنک کننده

قطره گیرها عنصر کاهش دهنده اتلاف آب در برج خنک کننده محسوب میشود. این قطعات همچنین با نام دیریفت الیمیناتور نیز شناخته میشوند. قطره گیر به لحاظ فنی به قسمتی از تاور خنک ساز گفته میشود که وظیفه جلوگیری از دریفت یا پرتاب قطرات آب به بیرون از دستگاه را بر عهده دارد. مدلهایی از برجهای خنک ساز که دارای قطره گیر می‌باشند، شدیداَ دارای خاصیت صرفه جویی در مصرف آب هستند. این در حالیست که مدلهایی از تاورها که قطعه «قطره گیر» در آنها نصب نشده است، با معضل «مصرف زیاد آب» و «وارد سازی مداوم آب جبرانی» روبرو هستند.

4. پکینگ:

نوعی مبدل حرارتی یا عاملی است جهت افزایش سطح تماس میان آب و هوا که منجر به تشدید فرایند تبخیر میشود؛ بطوریکه پس از پاشش آب توسط نازلها، آب به صورت لایه های نازک در سطوح پکینگ، کاملاً پخش شده و از همین رو، در تماس با هوای بیشتری قرار میگیرد. علاوه بر این، بواسطه به تله افتادن آب درون پکینگ، زمان بیشتری برای تبخیر آن بوجود خواهد آمد.

کولینگ تاور مدار بسته

5. پورت آب جبرانی:

این پورت یکی از اجزای پشتیبان و مهم این تجهیزات به شمار می رود. در واقع پورت آب جبرانی به شناوری وصل است که با کاهش سطح آب درون تشتک برج خنک کننده، به تغذیه آب جبرانی میپردازد. بایستی بدانید که پایین آمدن سطح آب بخش تشتک دستگاه، میتواند به یکی از دلایل:

  • تبخیر آب
  • پاشش بد و هدررفت آب
  • و همچنین تخلیه هدفمند یا اشتباه آب دستگاه

مربوط باشد. ناگفته نماند شیوه کار شناور متصل به پورت آب جبرانی، دقیقا با شناور موجود در کولرهای آبی یکسان است. به هنگامی که سطح آب تشتک دچار افت میشود (پایین می آید)، شناور به سمت زیرین حرکت کرده و آب بیشتری به درون دستگاه وارد میگردد. این حالت میتواند به صورت کاملاَ برعکس نیز عملی شود. بدین شکل که شناور بر اساس قانون شناوری پاسکال، به سمت بالا حرکت کند. سپس با این کار، مسیر آب ورودی به داخل تشتک را محدودتر میکند. مجموعاَ وظیفه قطعه شناور و پورت آب جبرانی، حفظ سطح آب تشتک در یک وضعیت ایده آل است.

نقشه سیستمی برج خنک کننده

6. پورت آب سر ریز:

معمولاَ پورت آب سرریز، حکم یک نجات دهنده‌ی واقعی را برای برجهای خنک کننده دارد. چرا که چنانچه شناور خراب شود، تشتک برج پر از آب کنترل نشده میشود و آنگاه است که به وسیله پورت سر ریز، آب اضافی از تشتک سرریز خواهد شد. قطعاَ می دانید که هنگامی که آب تاور بیش از حد ظرفیتش برسد و به سطح پکینگها نیز تجاوز کند، دستگاه دیگر نمی تواند عملکرد عادی از خود ارائه دهد.

7. پورت آب تخلیه:

پورت آب تخلیه همیشه در پایینترین بخش تشتک برج تعبیه میشود. در رابطه با عملکرد این قطعه میتوان گفت که تماس آب با هوا (بخصوص در برج خنکساز مدارباز)، موجب آلودگی آب میشود. برای دور شدن فرآیند صنعتی از هرگونه آلودگی، آب کثیف شده به وسیله این پورت آب، تخلیه شده و به کمک پورت آب جبرانی، آب پاک و شفاف وارد چرخه خنک کاری میشود.

8. پورت آب داغ ورودی:

 

پورت آب جبرانی و آب داغ ورودی

این پورت، ورود دهنده‌ی آب گرم به درون برج خنک کننده میباشد می باشد. حال این آب پرحرارت صنعتی میتواند حاصل عملکردهای گوناگونی باشد؛ چه از خروجی کندانسور چیلر تراکمی آب خنک و یا چه از خروجی کندانسور یک چیلر جذبی.

9. پورت آب سرد خروجی:

این پورت محل خروج آب خنک شده از دستگاه است. به بیان فنی، آب خنک شده مجدداَ در دستگاه (به عنوان آب جبرانی) یا سیستم مورد نظر (فعال در فرآیند تولید)، مورد بهره وری قرار خواهد گرفت.

محاسبه آب جبرانی کولینگ واتر

آب جبرانی برج خنک کننده که با نام Make up نیز شناخته میشود، به طور کلی به میزان هدر رفت آب در درون یک فرآیند تولیدی – صنعتی گفته میشود. به معنای تخصصی تر، محاسبه پرتاب آب یا همان محاسبه آب جبرانی، بر مبنای میزان مصرف آب در یک فرآیند تولید کاری و در یک زمان معین انجام می شود.

آب جبرانی کولینگ واتر

اما بایستی بدانید که آب به سه صورت ممکن است در درون برج خنک کننده هدر رود. در حقیقت سه عامل پرتاب قطره، بلودان و عمل تبخیر، موجب هدررفت آب در درون تاور می باشد. از همین رو برای محاسبه آب میکاپ یا جبرانی، از فرمول زیر استفاده می شود:

M=D+B+E

در این فرمول «M آب جبرانی یا میکاپ»، «D میزان پرتاب قطره یا دریفت آب»، «B بلودان یا همان زیرآب» و «E مقدار عمل تبخیر آب» است. در ادامه به بررسی هریک از شیوه های هدررفت آب در درون کولینگ تاور خواهیم پرداخت.

دریفت یا پرتاب قطره های آب (D)

در پروسه هدررفت آب، عمل دریفت در حقیقت به میزان پرتاب قطرات آب به سمت پروانه های تاور خنک ساز اطلاق میشود. البته دستگاه هایی که دارای قطعه «قطره گیر» هستند، میزان هدررفت آب و پرتاب قطره به کمترین میزان ممکن می رسد. البته به طور کلی این حالت هدررفت آب، تأثیر کمی در محاسبه کلی میزان آب جبرانی دارد.

بلودان یا زیرآب (B)

بلودان دومین عامل مهم در میزان هدررفت آب می باشد. درواقع پس از تبخیر، «زیردان یا بلودان» بیشترین تأثیر را در محاسبه آب میکاپ دارد .سیستم بلودان برج خنک ساز یک بخش بسیار مهمی از این دستگاه ها محسوب می شود. در حقیقت تنظیم درست و چک دائمی بلودان (blow down) تأثیر بسزایی در چگونگی عملکرد برج خنک کننده خواهد داشت. از همین رو ذکر این نکته الزامی است که اگر در محاسبات، میزان زیرآب یا بلودان از میزان معین خود کمتر طراحی شود، میزان غلظت مواد محلول در آب به شکل فزاینده ای افزایش می یابد. این امر موجب میشود که نهایتاَ اجزای سیستم ظرف مدت کوتاهی دچار رسوب و گرفتگی می شود.

میزان بلودان کولینگ تاور به شکل ویژه ای به کیفیت آب جبرانی بستگی خواهد داشت. درواقه به هر اندازه که آب مصرفی دارای املاح کمتری باشد، میزان بلودان تاورهای خنک ساز نیز کمتر است.

تبخیر (evaporate)

تبخیر، به خصوص در برج خنک کننده مدار باز (مرطوب) عامل اصلی هدررفت آب در چرخه صنعتی میباشد. مشخصاَ این فرآیند به شدت بر روی افزایش رطوبت نسبی محیط پیرامون موثر است. تبخیر در حقیقت عامل اصلی انتقال حرارت از آب به سمت اتمسفر خواهد بود. این میزان تا حدود 80 درصد در کل فرآیند هدررفت تأثیر دارد.

عوامل موثر دیگر در محاسبه آب جبرانی

علاوه بر سه عامل اصلی عنوان شده بر محاسبه آب میکاپ یا جبرانی، عوامل دیگری نیز همچون:

  • دمای ورودی سیال
  • دمای خروجی سیال
  • میزان غلظت املاح موجود در سیال و آب
  • دبی آب در فرآیند چرخه صنعتی
  • دمای اشباع محیط

و … بستگی خواهد داشت.

پارامترهای موثر در طراحی برجهای خنک کن

خرید برج خنک کننده
به طور اجمالی فاکتورهای متعددی در طراحی برج خنک کننده موثر می باشد که در ادامه به برخی از این پارامترها اشاره خواهیم نمود:

  • اختلاف دما :
    به طور کلی هر مقدار که اختلاف دمای هوای خروجی و دمای حباب مرطوب کمتر باشد، به دستگاه خنک سازی با ظرفیت بسیار بیشتری نیاز می باشد.
  • آب جبرانی در تاور خنک ساز :
    به دلیل تبخیر دائمی و پرتاب قطرات آب به خارج از تاور، سطح مواد معدنی موجود در آب در گذر زمان افزایش خواهد یافت. به منظور برطرف سازی این معضل، همواره مقداری آب در قالب آب جبرانی یا make up به دستگاه وارد میگردد.
  • دبی آب :
    دبی آب یکی دیگر از فاکتورهای مهم در پروسه طراحی برج میباشد. این یک امر مشخص و طبیعی است که به هر میزان که بخواهید پروسه خنک سازی آب را در احجام بیشتری در اختیار داشته باشید، به داشتن دستگاهی با ظرفیت بیشتر نیاز خواهید داشت. 
  • دمای حباب مرطوب:
    پایین ترین دمایی است که با تبخیر آب در هوا می توان آن را خنک کرد. این شرایط هنگامی اتفاق می پذیرد که هوا به حالت ۱۰۰ درصدی اشباع از رطوبت برسد. در این دستگاه ها، این فاکتور تأثیرگذار به معنای یک حالت تعادلی است.

نگهداری برج خنک کننده چگونه است؟

نگهداری برج خنک کننده

به مانند تمامی تجهیزات صنعتی، نکهداری و مراقبت کولینک تاورها نیز تابه اصول خاص خود می باشد. در ادامه به برخی از این اصول پراهمیت اشاره خواهد شد:

  • توری های آشغالگیر بایستی به صورت مرتب خالی و تمیز شوند.
  • چنانچه بسته به نوع دستگاه، فیلترهای هوا در آن نصب باشد، این فیلترها باید در دوره های زمانی منظمی مورد شستشو قرار گیرند.
  • سطح آب تشت آب این تجهیزات باید مرتباَ چک شوند. پیشنهاد میشود در صورت کاهش میزان آب این تشتها، بلودان را موقتاَ قطع کنید.
  • دمای موتور دستگاه مرتباَ چک شود.
  • همچنین حواستان به آمپر مصرفی برج خنک کننده باشد. این کار را با کمک گرفتن از کاتالوگ و آمپر ذکر شده بر روی دستگاه انجاک دهید.
  • به جهت محافظت ویژه از دستگاه، در دماهای محیطی سرد (پاییز و زمستان) آب تشتک را خالی نمایید. بهتر است این کار را در زمان خاموش بودن دستگاه نیز انجام دهید تا از رسوب گذاری آن جلوگیری نمایید.
  • تشتکها، نازلها و پکینگ ها از قطعات مهم برج خنک کننده به شمار می‌روند. بنابراین مرتباَ به شستشوی آنها اقدام کنید. این کار در بالا ماندن همیشگی راندمان دستگاه به شدت موثر خواهد بود.
  • رزین سختی گیر نصب شده بر روی مدار آب جبرانی را مرتباَ چک کنید.
  • جلوگیری از افزایش لرزش و البته مکش خوب هوا در این تجهیزات بسیار پراهمیت است. لذا تمرکز ویژه ای بر روی عمکرد پروانه ها و تیغه های فن داشته باشید.
  • بر روی کنترل سطح املاحی که در تشتکها جاری است نظارت داشته باشید. به منظور کاهش سطح این املاح، بلودان ها را تنظیم نموده و به تصفیه آب چرخشی در فرآیند صنعت اقدام کنید.

بازدید دوره ای از برج خنک کننده

علاوه بر تمامی این اصول نگهداری، به طورکلی خود بر روی نحوه کارایی و عملکرد سیستمها و قطعات داخلی برج خنک کننده بازدید دوره ای داشته باشید. در این مسیر پیشنهاد میشود حتماَ از متخصصان و کارشناسان سازنده برج خنک کننده کمک بگیرید؛ چرا که تمامی شرکتهای معتبر سازنده، دارای سرویس دوره ای و خدمات پس از فروش می باشند.

رعایت اصول نگهداری برج خنک کننده و تأثیرات مثبت آن

سازنده برج خنک کننده
نگهداری اصولی و صحیح تمامی تجهیزات صنعتی به افزایش طول عمر، کاهش هزینه ها و حفظ راندمان بالای این دستگاه ها کمک شایان توجهی می نماید. برجهای خنک ساز نیز از این قاعده مستثنی نیستند. اما حال این سوال به وجود می‌آید که «نگهداری اصولی این دستگاه ها، چه تأثیرات ویژه و مثبتی در پی خواهد داشت؟».

برای پاسخ به این سوال میتوان گفت که:

  1. بازرسی دوره ای از برج های خنک کننده در افزایش طول عمر قطعات و کاهش نیاز به تعویض آنها شدیداَ موثر است.
  2. شستشوی مداوم قطعات داخلی و خالی نمودن آب تشتک ها در زمان استراحت دستگاه موجب میشود که هزینه های ناشی از تعویض فیلتر به کمترین میزان ممکن برسد. همچنین این کار موجب عدم رسوب پذیری تاور میشود.
  3. علاوه بر اینها، رعایت اصول عنوان شده به کاهش رسوب در لوله های اتصالی برج خنک کننده به دیگر تجهیزات صنعتی مانند بویلرها و چیلرها کمک میکند.
  4. حفظ راندمان همیشگی دستگاه نیز یکی دیگر از تأثیرات اصولی دستگاه میباشد.
  5. همچنین در صورت نظارت ویژه بر تکنولوژی هوادهی و سیستم توزیع آب، در مصرف آب و برق نیز میتوان صرفه جویی مناسبی داشت.

بهره برداری کولینگ تاور گاهاَ با چه مشکلاتی روبرو است؟

نصب و اجرای برج خنک کننده

همانطور که پیشتر نیز عنوان داشت، انواع برج خنک کننده به عنوان پرمصرف ترین دستگاه برای صنایع و کارگاه های تولیدی در سرتاسر جهان به کار میرود. تمامی اپراتورها و صاحبان صنایع برای حفظ راندمان بالای تاورهای خنک ساز، نیاز به این مسئله دارند که تمامی قطعات و سیستم های این دستگاه ها را دائماَ چک و بررسی کنند. چرا که چنانچه یکی از قطعات و سیستمهای این دستگاه دچار مشکل باشد، کل عملکرد برج خنک کننده دچار نقص میشود.

بد نیست بدانید که اگر عملکرد و راندمان برج خنک ساز دچار مشکل باشد، دستگاه برای حفظ جبرانی عملکرد خود باید انرژی بیشتری مصرف کند و این صرف انرژی بیشتر، هزینه بیشتری در پی خواهد داشت. از همین رو نیاز است تا به بررسی مشکلات رایج در این دستگاه های کولینگ تاور بپردازیم.   

1. نشت های کولینگ تاور

به منظور جلوگیری از نشت های برج خنک کننده، ابتدا بایستی اتصالات این دستگاه ها بدرستی نصب گردد. سپس آب بندی تاورهای خنک ساز نیز بایستی به خوبی انجام شود. البته اگر باز هم دستگاه دچار نشتی باشد، تشخیص آن به شدت سخت می باشد. چرا که سطح شناور حوضچه و دریچه‌های سیستم دستگاه بایستی توسط اپراتور مرتباَ چک شود. بطور کلی بررسی و یافتن محل نشتی در دستگاه کولینگ تاور بسیار هزینه بر است.

2. ورود گرد و غبار به درون برج خنک کننده

ورود آب و هوای محیط خارج به درون کولینگ تاور موجب وارد آمدن ذرات غبار به دستگاه میشود. این ورود گرد و غبار موجب ایجاد آلودگی در دستگاه ها میشود. بروز آلودگی بر روی سطوح انتقال گرما موجب میشود که رفته رفته سطح پکینگ ها اشباع و مسدود گردد. در نتیجه از ایجاد جریان آب در لابلای گامهای پکینگ جلوگیری میشود!

در اثر این اتفاق، کانالهایی به وجود می‌آید که موجب میشود در فصلهای سرد سال (پاییز و زمستان) یخ زدگی در برج خنک کننده بوجود آید. این یخ زدگی نهایتاَ به کاهش راندمان عملکردی تاور خنک ساز منجر خواهد شد.

3. رسوب پذیری دستگاه

اصول نگهداری کولینگ تاورها

به طور کلی رسوب گذاری در دستگاه های کولینگ تاور امری رایج است. به همین دلیل سطوح مختلف تاور بایستی به شکل دوره ای و منظم تمیز و پاکسازی شوند. اما این رسوب گذاری در برجهای خنک ساز چگونه انجام می گیرد؟!

به طور کلی مسئله رسوب گذاری بیشتر در دستگاه های برج خنک کننده مدارباز دیده میشود. چرا که مدلهای مدارباز از  خنک کننده تبخیری بهره می‌گیرند. رسوب گذاری از طریق ایجاد لایه های آهکی انجام می شود و خود این لایه های آهکی نیز از طریق تجمع مواد معدنی مختلف (سیلیس، منیزیم، کلسیم و کلراید) در آب کولینگ تاور ایجاد میگردند. البته به این نکته نیز توجه داشته باشید که سختی آب، خود یکی از دلایل رسوب گذاری این تجهیزات می‌باشد. نکته مهم این است که آب بسیاری از مناطق ایران دارای سختی میباشد. برای برطرف نمودن این مشکل بهتر است در کنار کولینگ تاورها، از انواع دستگاه های سختی گیر آب، تنظیم PH آب، مواد شیمیایی از بین برنده رسوب و … بهره گرفته شود.

4. پوسیدگی سطوح داخلی دستگاه

به منظور جلوگیری از ایجاد هرگونه پوسیدگی و زنگ زدگی در قطعات و سطوح داخلی تاور خنک ساز، میتوانید از شرایط زیر کمک بگیرید:

  1. بهره گیری از محافظ بر روی لوله های ورودی کولینگ تاور
  2. چک دائمی و حفظ مستمر و متعادل PH آب
  3. استفاده از مواد شیمیایی رسوب زدا

در رابطه با دلیل این پوسیدگی میتوان گفت که عبور سدیم و سایر مواد معدنی از لوله های ورودی دستگاه خنک ساز موجب میشود تا فلز به مرور زمان با شکستگی مواجه شود. این شکستی و خوردگی موجب میشود تا نشت آب در بخش های مختلف دستگاه دیده شد.

5. زنگ زدگی سطوح کولینگ تاور

دلایل این معضل نیز کاملاَ به شرایط پوسیدگی سطوح داخلی برج خنک کننده شباهت دارد. لذا توصیه میشود که از راهکارهای فوق که در بخش پوسیدگی سطوح داخلی عنوان شد، بهره گرفته شود.

6. آلودگی میکروارگانیسمی (لژیونلا)

آلودگی میکرو ارگانیسمی در تجهیزات خنک ساز با نام «لژیونلا» نیز مشخص است. بخشی از این آلودگی میکرو ارگانیسمی میتواند شامل ایجاد لایه هایی باریک از جلبک باشد؛ در این صورت، این لایه‌ها روند انتقال گرمایی را مختل کرده و راندمان دستگاه را به شدت کاهش دهد. بایستی بدانید که به علت غلظت و رطوبت بالای مواد معدنی موجود در آب، این دستگاه های خنک ساز میتوانند همواره مستعد پرورش باکتریهای (جلبک) مضر و البته رسوب گذاری باشند. اما راه چاره چیست؟!

در چنین مواقعی چندین راهکار پیشنهاد میگردد:

  1. با بهره گیری از مشاوره های کارشناسان برجسته، از آب حاوی املاح دستگاه نمونه برداری نمایید.
  2. سپس با شیوه شستشوی کلر، به حذف باکتری ها از منبع آب داخل برج خنک کننده اقدام نمایید. ممکن است نیاز باشد چندین و چندین بار این روند را تا حذف کامل باکتریها تکرار کنید.

7. یخ زدگی سطوح برج خنک کننده

یخ زدگی درونی برجهای خنک ساز عمدتاَ به دلیل فعالیت این دستگاه‌ها در فصول سرد سال اتفاق می‌افتد. در حقیقت هوای بسیار سرد موجب میشود که کولینگ تاورها با یخ زدگی مواجه و کارکردشان مختل شوند. حتی در برخی از مواقع این تجمع و ایجاد سنگینی برف، ممکن است با فرو ریختن کامل این دستگاه‌ها همراه شود!

شیوه های جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کننده

یخ زدگی کولینگ واتر

همانطور که عنوان شد یخ زدگی میتواند مشکلات و معضلات جدی برای دستگاه های کولینگ تاور ایجاد کند. به منظور جلوگیری از یخ زدگی در این دستگاه ها، حتماَ به موارد زیر توجه داشته باشید:

  • در درون دستگاه از الکتروموتورهایی که دارای سرعت متغیر هستند، بهره بگیرید.
  • چنانچه از برج خنک کننده صرفاَ برای خنک نمودن آب بهره میگیرید، به خصوص در فصول سرد سال، حتماَ یک بخاری و یا هیتر حوضچه ای برای دستگاه در نظر داشته باشید.

به طور مستمر گرمای دستگاه را چک کرده و دمای مناسب برج خنک کننده اطمینان حاصل کنید.

دانلود نسخه PDF برج خنک کننده : کاتالوگ برج خنک کننده

نصب برج خنک کننده :