نحوه کارکرد برج خنک کننده

ما در این مقاله سعی می کنیم تا به طور دقیق به پرسش برج خنک کننده چیست پاسخ دهیم و طرز کار این دستگاه را بررسی و نیز مزایا و معایب انواع آن را نسبت به هم مقایسه کنیم و به نکات مهم مربوط به مشخصات فنی و قیمت آنها اشاره نماییم.

برج خنک کننده چیست؟ 

برج خنک کننده دستگاهی برای کاهش دمای آبگرم است. طرز کار برج خنک کننده بر اساس تماس مستقیم یا غیر مستقیم آبگرم و هوا و در نتیجه انتقال حرارت اضافه آب به هوای اتمسفر بنا نهاده شده است. در واقع برج خنک کننده یک نوع مبدل حرارتی است که در آن هوای اتمسفر و آبگرم در اثر تماس مستقیم یا غیر مستقیم با یکدیگر تبادل حرارتی انجام داده تا دمای آب کاهش یابد.

در واقع دستگاه برج خنک کننده حرارت اضافه آب را گرفته و به هوای اتمسفر منتقل می کند. این دستگاه ها در اشکال و سایزهای مختلف از مدل های کوچک تا بسیار بزرگ با قابلیت حذف هزاران Btu انرژی گرمایی از آب ساخته می شوند که در ادامه ساختار ، طرز کار ، کاربرد و انواع آنها را بیان و مزایا و معایب و قیمت آنها را بررسی و مقایسه می کنیم.

مقایسه انواع پر کاربرد برج های خنک کننده

۲ نوع پر کاربرد آن عبارتند از :

۱ . نوع مدار باز (تر یا مرطوب)

۲ . نوع مدار بسته (خشک یا هوا خنک)

۱ . برج خنک کننده مدار باز (یا همان تر یا مرطوب)

منظور از مدار باز این است که آبگرم و هوا تماس و برخورد مستقیم با هم دارند (به خاطر همین تماس مستقیم است که این دستگاه راندمان بالایی دارد) و در نتیجه قسمتی از آبگرم تبخیر شده و به همراه هوا از دستگاه برج خنک کن خارج می شود و بنابرین در این نوع از برج ها مصرف آب خواهیم داشت. همچنین از نوع مدار باز نمی توان در مناطق با آب و هوای مرطوب استفاده کرد زیرا وقتی رطوبت هوای محیط بالا باشد، راندمان دستگاه برای خنک کردن آبگرم شدیدا افت می کند.

در تصویر زیر، ساختار برج خنک کننده مدار باز با اجزای اصلی آن نشان داده شده است.

ساختار برج خنک کننده مدار باز یا همان تر (مرطوب) شامل قطعات اصلی زیر است :

۱ . پکینگ (Fill)

پکینگ که در شکل زیر نشان داده شده است از جمله مهمترین قطعات برج خنک کننده بوده که آبگرم از بالا بر روی آن ریخته می شود. پکینگ باعث به حداکثر رسیدن سطح تماس مستقیم آبگرم و هوا شده و باید متناسب با آلاینده های آب و محیط، انتخاب گردد که معمولا از فیلم هایی از جنس PVC ساخته می شود. بنابرین هدف از کاربرد پکینگ برج خنک کننده این است که سطح تماس آبگرم و هوا به حداکثر خود برسد.

۳ . فن، موتور الکتریکی، شفت منتقل کننده نیرو و گیربکس

موتور الکتریکی و فن در برج خنک کننده در بالایی ترین قسمت برج نصب می شوند و فن با چرخش خود موجب مکش هوا از پایین به سمت بالای برج می شود.

۴ . لوله های توزیع آب و افشانک های پاشش آب

افشانک های پاشش آب که آبگرم را بر روی پکینگ از بالا به پایین تزریق می کنند تا آب به طور کامل با هوای مکیده شده توسط فن تماس پیدا کند.

۵ . لوورها یا دریچه های ورودی هوا از پایین برج

۶ . استراکچر یا بدنه اصلی آن (که معمولا از فایبرگلاس ساخته می شود)

۷ . تشتک جمع آوری آب خنک شده در پایین برج

۸ . سوپاپ ها و سیستم های کنترلی، الکتریکی و …

بررسی طرز کار برج خنک کننده مدار باز

طرز کار برج خنک کننده تر (مدار باز) بدین شکل است که آبگرم با پمپ به سیستم توزیع آب موجود در بالای برج ارسال می گردد. آب توسط افشانک هایی (Nozzles) از قسمت بالا بر روی پکینگ تزریق می شود. همزمان با آن، هوا از طریق لوورهایی (ورودی های هوا) از قسمت پایین و کنار برج توسط فن به طرف بالا کشیده می شود و هوا با آبگرم تماس و برخورد مستقیم پیدا می کند.

در اثر این تماس، هوا گرمای آب را گرفته و در نتیجه آب سردتر در پایین برج جمع می گردد و از طریق دریچه ای از پایین دستگاه برج خنک کننده خارج می شود تا مجددا به دستگاه صنعتی یا تهویه (چیلر) مورد نظر رفته و عمل خنک کاری را در آن انجام دهد. همزمان با آن، هوا که گرم شده از قسمت بالایی برج خارج می شود. در ضمن در اثر برخورد آب با هوا، بخشی از آب بخار شده و به همراه هوا از بالای برج خارج می گردد و به همین خاطر به آن مدار باز گفته می شود.

چگونه از عملکرد درست برج خنک کننده مطمئن شویم؟

پاسخ به این سوال کلیدی کمک بسیاری به چک کردن محاسبات صورت پذیرفته برای ظرفیت برودتی کولینگ تاور خواهد کرد. به بیانی ساده تر اگر بخواهیم بفهمیم که برج خنک کننده ای که کار خود را انجام می دهد تا چه میزان کارکرد مطلوب دارد باید شاخص هایی را تعریف نمود. اصلی ترین شاخصه های بررسی نحوه کار برج خنک کن عبارتند از:

• نزدیکی 3 تا 5 درجه ای دمای خروجی آب سرد به دمای وت بالب منطقه نصب دستگاه
• افت دمای 5 الی 10 درجه ای آب در منیفولد ورودی و خروجی برجهای خنک کن
• شدت صوت خروجی ماکزیمم 80 دسیبل در فاصله 1 متری از تجهیز

هر یک از پارامترهای فوق اگر در خروجی کار برج خنک کننده اتفاق نیافتد به معنی بروز مشکل در کارکرد یکی از بخشهای داخلی یا کمبود ظرفیت طراحی شده است. به طور مثال اگر لرزش و صدای تولید کولینگ تاور بیش از حد استاندارد باشد عوامل مختلفی دخیل بر کار بوده و همگی حاکی از عدم کیفیت تولید برج خنک کن است. در مجموع ملاک های بسیاری جهت محک زدن چگونگی کارکرد یک برج وجود دارد که بکارگیری آنها در نتیجه گیری خالی از لطف نیست.

شاید برای شما هم این سوال به وجود آمده باشد که آیا برج خنک کن می تواند دمای آب را بیشتر از 10 یا 15 درجه خنک کند؟ مثلا با استفاده از Cooling tower می توانیم آب را 20 یا 30 درجه سانتیگراد خنک تر کنیم؟

در پاسخ به این سوال باید بگوییم اگر دمای آب خنک شده(خروجی) از حداقل 3 الی 5 درجه از وت بالب بیشتر باشد، در بعضی از موارد ممکن است بتوانیم کولینگ واتر را حتی 30 تا 40 درجه و در یک مرحله با برج خنک کننده مدار باز، سردتر کنیم. البته هر چقدر دمای آب گرم ورودی بیشتر باشد، احتمال ایجاد اختلاف دمای، افزایش پیدا می کند. برای اینکه دمای آب در سیستم کولینگ را بیشتر از 15 درجه، خنک کنیم، لازم است از نرم افزارهای تخصصی طراحی استفاده شود.

اگر می خواهید در این بخش بیشتر مطالعه کنید می توانید مقاله ما را با عنوان برج خنک کننده حداکثر چه مقدار آب را سرد می کند؟ مطالعه کنید. با این توضیحات مشخص است تولیدکنندگان قدیمی و سنتی که برج خنک کننده را به صورت تن تبریدی می فروشند، توانایی و دانش انجام این کار را ندارند و خیلی وقتها می گویند “نمی شود با کولینگ تاور آب را بیشتر از 10 تا 15 درجه خنک کرد”، البته این تصور کاملا اشتباه است.