برج خنک کننده
سیستم برج خنک کننده، برج خنک کن یا کولینگ تاور (cooling tower) یکی از اجزای مهم سیستم خنک کننده است که در صنایع مختلف نفت، گاز، پتروشیمی، برق و صنایع غذایی استفاده می شود. برج خنک کننده یک سازه است که برای خنک کردن آب یا سایر سیالات صنعتی استفاده میشود. این برجها در فرآیندهای صنعتی و تجاری که نیاز به خنک کننده دارند، بکار میروند.
برج خنک کننده علاوه بر استفاده در صنایع صنعتی و تجاری، در سیستمهای تهویه مطبوع، نیروگاهها، پالایشگاهها، صنایع شیمیایی و پتروشیمی، صنایع فولاد، صنایع معدنی، صنایع غذایی و بسیاری دیگر از برنامههای صنعتی و تجاری استفاده میشود.
این سیستم، باعث کاهش دمای آب و کاهش انرژی حرارتی در فرآیندهای صنعتی میشود. همچنین، با استفاده از برج خنککننده، میزان مصرف آب در فرآیندهای صنعتی نیز کاهش مییابد، زیرا آب خنکشده میتواند مجدداً به فرآیندها بازگردد و مصرف آب تا حدی بهبود یابد.
هدف برج خنک کن
برج خنک کننده آب نقش مهمی در فرایند خنک کردن آب در سیستمهای تهویه مطبوع، صنعتی و ساختمانی دارد. هدف اصلی از استفاده از کولینگ تاور، خنک کردن آب است که در نتیجه آن، درجه حرارت آب که به عنوان ماده خنککننده در سیستمها استفاده میشود، کاهش مییابد. این کاهش درجه حرارت آب میتواند به موارد زیر مربوط باشد:
- بهینهسازی عملکرد چیلر: چیلرها به جهت تأمین سرمایش در سیستمهای تهویه مطبوع و صنعتی استفاده میشوند. با انتقال گرمای تولید شده در چیلر به برج خنک کننده و خنک کردن آب، کارایی و عملکرد چیلر افزایش مییابد.
- جلوگیری از افزایش دمای آب: در فرایندهای صنعتی، استفاده مکرر از آب منجر به افزایش دمای آن میشود. با استفاده از برج خنک کن و خنک کردن آب، میتوان از افزایش دمای آب جلوگیری کرده و کاربردهای مختلفی از جمله خنک کردن تجهیزات صنعتی، خنک کردن قطعات الکترونیکی و کنترل دمای محیط را ممکن ساخت.
- حفظ محیط زیست: با استفاده از برج خنک کن، گرمای تولید شده در فرایندهای صنعتی و سیستمهای تهویه مطبوع میتواند به طور موثری به اتمسفر منتقل شود، که میتواند به کاهش اثرات منفی بر محیط زیست و حفظ تعادل حرارتی کمک کند.
به طور کلی، برج خنک کننده آب به منظور بهبود عملکرد سیستمهای تهویه مطبوع و صنعتی و کاهش مصرف انرژی مورد استفاده قرار میگیرد.
چرا به کولینگ تاور نیاز داریم؟
برج خنککننده نقش اساسی در بسیاری از سیستمهای تبرید دارد و در صنایع مختلف از جمله نیروگاهها، صنایع شیمیایی، کارخانههای فولاد و شرکتهای تولیدی که نیاز به خنککنندگی دارند، استفاده میشود. همچنین، در ساختمانهای تجاری بزرگ مانند فرودگاهها، مدارس، بیمارستانها و هتلها نیز برای سیستمهای سرمایشی مورد استفاده قرار میگیرد.
با افزایش جمعیت جهان و رشد نیازها و تقاضاها، میزان تولید محصولات نیز به طور چشمگیری افزایش یافته است. این موضوع منجر به ایجاد گرما در فرآیندهای تولیدی میشود. در صنایعی که مقادیر زیادی گرما تولید میکنند، برای حفظ عملکرد بهینه و پایداری ماشینآلات، نیاز است که آنها به طور مداوم خنک شوند. نصب برج خنککننده به عنوان روشی کارآمد، مؤثر و هزینههای کمتر برای از بین بردن این گرما مورد استفاده قرار میگیرد.
چرا از برج خنک کن در صنایع استفاده میکنیم؟
در حالت کلی به دلایل زیر از برج خنک کننده در صنایع کوچک و بزرگ می شود:
- خنک کردن آب: برج خنک کن به منظور خنک کردن آبی که در فرآیندهای صنعتی استفاده میشود، استفاده میشود. برای مثال، در نیروگاهها، کارخانههای تولید فولاد، ریخته گری، پتروشیمی و صنایع دیگر، آب به عنوان خنک کننده برای خنک کردن دستگاهها و تجهیزات استفاده میشود. برج خنک کننده با انتقال حرارت آب با استفاده از هوا، آب را خنک میکند و به مجدد استفاده در فرآیندهای صنعتی برمیگرداند.
- صرفهجویی در منابع آب: با استفاده از برج خنک کننده، میزان مصرف آب در فرآیندهای صنعتی کاهش مییابد. زیرا آبی که خنک شده و به سیستم برمیگردد، مجدداً استفاده میشود. این منجر به صرفهجویی در منابع آب و کاهش هزینههای مربوط به تأمین آب میشود.
- کاهش آلودگی محیطی: با استفاده از این سازه، میزان گرمای تولید شده در فرآیندهای صنعتی کاهش مییابد. این باعث کاهش آلودگی هوا و حفظ محیط زیست میشود.
- افزایش کارایی سیستمها: با خنک کردن آب و استفاده مجدد آن در فرآیندهای صنعتی، کارایی سیستمهای صنعتی افزایش مییابد. زیرا آب خنک شده، دمای دستگاهها و تجهیزات را پایین میآورد و عملکرد بهتری را فراهم میکند.
با توجه به مزایای فوق، استفاده از برج خنک کننده در بسیاری از صنایع و فرآیندهای صنعتی به عنوان جزءی اساسی از سیستمهای خنک کننده مورد استفاده قرار میگیرد.
البته برجهایی که در این صنایع استفاده می شوند به برجهای نیروگاهی معروف هستند. اما هدف ما در معرفی این محصول برجهای خنک کننده ای هستند که در صنایع کوچکتر استفاده می شوند، این برج ها به برج های خنک کن سبک معروف هستند و انواع مختلفی دارند.
برج خنک کننده چیست؟
این دستگاه که با نام کولینگ تاور نیز شناخته می شود همانند یک ساختمان بلند عمل می کند که از بالا به پایین دارای سیستم های مختلفی برای خنک کردن آب استفاده شده در فرایندهای صنعتی است. با کاهش دما در برج خنک کننده امکان استفاده مجدد آن در فرایندهای صنعتی فراهم می شود. به عبارت دیگر برج خنک کن به منظور حذف حرارات از آب استفاده میشود تا بتوان آنرا برای استفاده مجدد در فرایندهای صنعتی بکار گرفت.
در حالت کلی 2 نوع برج خنک کننده خشک و مرطوب داریم؛ برج خنک کننده خشک و مرطوب دو نوع تاسیسات خنک کننده هستند که استفاده میشوند تا حرارت تولید شده در فرآیندهای صنعتی و تجاری را کاهش دهند. هر دو این برجها به منظور خنک کردن آب یا سایر سیالات استفاده میشوند، اما روشهای خنک کردن و اصول عملکرد آنها متفاوت است.
تاریخچهای مختصری از برج خنک کننده
برجهای خنککننده اولین بار پس از انقلاب بزرگ فرانسه معرفی شدند. نسل اول این برجها شامل برجهای اتمسفریک و دستساز بودند و عملکرد بسیار سادهای داشتند. در این نسل اول، آب با پاشیدن جریان طبیعی بر روی سطح چوبها خنک میشد. با گذر زمان، سیستمهای برجهای خنککننده تغییرات زیادی را تجربه کردند و به اشکال و انواع مختلفی طراحی و تولید شدند. اولین تغییر در طراحی و ساخت برجهای خنککننده با مواد ساخت مختلف صورت گرفت. از مرحله ساخت بتنی به شکلگیری برجهای خنککننده به همراه سیستم هوادهی دمنده هذلولی و با ابعاد بزرگ و ضخامت بدنه بتنی رسید. با این حال، برجهای خنککننده بتنی هزینههای عمرانی بالا و مشکلات نگهداری و تعمیرات را داشتند. به همین دلیل، برجهای خنککننده گالوانیزه با بدنهای از ورق گالوانیزه و سیستم هوادهی سانتریفیوژی محبوبیت بیشتری کسب کردند. با این حال، معایبی مانند صدای بالا و مصرف انرژی بالا نیز داشتند.
با گذشت زمان و توسعه فناوری و تولید مواد با ویژگیهای بهتر، نسلهای بعدی از برجهای خنککننده معرفی شدند. برجهای خنککننده فایبرگلاس، با بدنهای مقاوم و با عمر طولانی، همراه با سیستم فن محور و مصرف کمتر انرژی و صدای کمتر، مورد توجه بسیاری از مشتریان قرار گرفتند.
جایگزین برجهای خنک کننده در سالهای خیلی دور
در سالهای خیلی دور، قبل از استفاده از برجهای خنککننده، از روشهای دیگری برای خنککردن مواد استفاده میشد. یکی از روشهای قدیمی تر، استفاده از آبی بود که به صورت دستی بر روی مواد ریخته میشد تا حرارت آن را جذب کند و سطح مواد را خنک کند. این روش در برخی موارد میتوانست موثر باشد، اما برای بزرگنمایی و استفاده در مقیاس صنعتی، نیاز به راهحلهای بهتری بود.
برجهای خنککننده، که به صورت معمول از سدهای آب استفاده میکنند، ابتدا در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم به عنوان راهکارهایی برای خنککردن آب استفاده شدند. این برجها در واقع سیستمهای تبادل حرارتی هستند که با استفاده از هوای تازه، گرمایی را که به آب منتقل شده است، از طریق تبخیر آب به هوا از بین میبرند و آب خنک شده را به سیستم بازمیگردانند. این فناوری به سرعت پذیرش یافت و به عنوان روش استاندارد واحدهای صنعتی برای خنککردن آب به کار گرفته شد.
به طور کلی، برجهای خنککننده به دلیل کارآیی بالا و هزینههای نسبتاً پایین، به عنوان راهکارهای اصلی برای خنککردن آب در صنایع و نیروگاهها استفاده میشوند. اما در سالهای اخیر، تحقیقات بر روی روشهای جدیدتری برای خنککردن مواد در حال انجام است، مانند استفاده از سیستمهای خنک کننده بر پایه نانومواد یا فناوریهای دیگری که هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارند.
برج خنک کننده چگونه کار میکند؟
برج خنک کننده، یک سازه است که همراه با تجهیزات متعددی استفاده میشود. این سازه میتواند از متریالهای مختلفی مانند فایبرگلاس، بتن و گالوانیزه ساخته شود. برج خنک کن ممکن است به صورت مستقل یا به همراه چیلر طراحی و ساخته شود و شکلهای مختلفی از جمله مکعبی، گرد، مدور و تقسیم بندیهایی به صورت تر و خشک، مدار بسته و مدار باز هیبریدی داشته باشد. جریانهای برج خنک کننده میتوانند شامل جریان متقاطع، جریان باز، جریان طبیعی و جریان مکانیکی باشند که به منظور ایجاد برودت و انتقال گرما به اتمسفر استفاده میشوند.
برای دیدن اینکه برج خنک کننده چگونه کار میکند توصیه میکنیم ویدیو زیر را ببینید.
تجهیزات تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی ممکن است مقدار زیادی آب گرم تولید کنند که نیاز به خنک شدن دارد. در اینجا برجهای خنککننده صنعتی به کار میروند. آب بیش از حد گرم شده از طریق برج خنککننده عبور میکند و در آنجا گردش میکند و در معرض هوای خنک و خشک قرار میگیرد. گرما از طریق تبخیر آب از برج خنککننده به محیط خارج میشود. سپس آب سردتر به تجهیزات یا فرآیند تهویه مطبوع بازگشت داده میشود تا آن تجهیزات خنک شوند و چرخه خنک کننده تکرار میشود. هنگامی که کندانسور گرم وارد کولینگ تاور میشود، آب از چند نازل عبور کرده و به صورت قطرات کوچکی پاشیده میشود تا سطح آب افزایش یابد و تبخیر بیشتری را فراهم کند و از اتلاف گرما بهبود بخشد. هدف از فن در بالای برج خنک کن، جذب هوای پایین برج و جابجایی آن به سمت بالا در جهت مخالف جریان آب گرم کندانسور است. هوا گرما را از طریق تبخیر آب از برج خنک کننده به جو منتقل خواهد کرد.
عملیات خنک سازی در کولینگ تاور
برج خنککننده یک سازه است که در کاربردهای مختلف صنعتی و تهویه مطبوع استفاده میشود. عملکرد این سازه مشابه عملکرد یک کولر آبی است. به عنوان مثال، کولر آبی با پاشیدن آب، هوا را خنک میکند، رطوبت محیط را افزایش میدهد و دمای خشک را در فصلهای گرم کاهش میدهد. به همین ترتیب، سیستم برج خنککننده نیز با پاشش آب و تماس با هوا، باعث تبخیر یک بخش کوچک از آب و کاهش دمای آب میشود.
برجهای خنککننده با ظرفیتهای مختلف ساخته میشوند و این ظرفیتها بر اساس نوع پروژه و محاسبات مهندسی دقیق تعیین میشود. ظرفیت برج خنککننده به صورت تن تبرید یا کیلووات نمایش داده میشود. کیلووات یا تن تبرید نشاندهنده مقدار حرارتی است که در واحد زمان از آب جذب میشود. گروه صنعتی پایپ صنعت خاورمیانه نیز برجهای خنککننده با ظرفیتهای متنوع را تولید میکند، از ۵ تن برودتی آغاز شده و تا ۵۰۰۰ تن تبرید به صورت چند سلولی و صنعتی در اختیار مشتریان قرار میدهد.
برج خنک کننده خشک (Dry Cooling Tower)
دستگاه برج خنک کننده خشک به صورت یک سازه بلند و اغلب استوانهای ساخته میشود. در داخل برج، لولههایی وجود دارد که سیال گرم از طریق آنها عبور میکند. این لولهها در معرض هوای خنک قرار دارند. هوای خنک از پایین برج وارد میشود و به صورت متقابل با سیال گرم در لولهها تماس میگیرد. در این تماس، حرارت سیال گرم به هوا منتقل میشود و سیال خنکشده به سمت بالای برج جابجا میشود. در بالای برج، هوای گرم از بین میرود و به جای آن هوای خنک وارد میشود.
برج خنک کننده خشک از پنجرهها یا بازوها برای ورود هوای خنک استفاده نمیکند، بلکه از یک سیستم هوادهی با قابلیت جریان بالا استفاده میکند. این سیستم معمولاً شامل پرههای بادی است که هوا را به داخل برج جذب میکنند و تأمین میکنند که هوا به طور متساوی در داخل برج توزیع شود.
در نهایت، در برج خنک کننده خشک، سیال گرم در لولهها با هوای خنک در تماس است و حرارت آن به هوا منتقل میشود. این فرآیند باعث خنک شدن سیال گرم و بازگشت آن به فرآیند مورد نظر میشود. این نوع برج خنک کننده معمولاً در مواردی استفاده میشود که استفاده از آب برای خنک کردن غیرممکن یا غیرمقرون به صرفه است، مانند در مناطق خشک یا در صنایعی که مصرف آب بالا دارند.
برج خنک کننده مرطوب (Wet Cooling Tower)
سیستم برج خنک کننده مرطوب (Wet Cooling Tower) یک سازه است که برای خنک کردن سیال گرم با استفاده از تبخیر آب استفاده میشود.
در برج خنک کننده مرطوب، سیال گرم (معمولاً آب) از بالا به پایین درون برج میچکد. در همان زمان، بر روی ساختار برج، پکینگهای برج (cooling tower packing یا splash bar) قرار دارند که از جنس پلاستیک، فایبرگلاس یا فلز ساخته شدهاند. آب سرد شده به صورت پراکنده از بالای برج به پایین ریخته شده و در این فرآیند، با هوا در تماس قرار میگیرد.
وقتی هوا از طریق پکینگها عبور میکند، با قطرات آب در تماس است. این باعث میشود که بخار آب تشکیل شده و به هوا تبدیل شود. در این فرآیند تبخیر، حرارت از سیال گرم (آب) جذب میشود و سیال گرم خنک میشود.
با استفاده از برج خنک کننده مرطوب، سطح تماس بین آب و هوا افزایش مییابد و انتقال حرارت بین سیال گرم و هوا بهبود مییابد. نتیجتاً، سیال گرم خنک میشود و به فرآیند مورد نظر برگشت داده میشود.
برج خنک کننده مرطوب به عنوان روشی موثر برای خنک کردن سیال گرم استفاده میشود و معمولاً در صنایعی که نیاز به خنک کردن سیالهای گرم دارند، مورد استفاده قرار میگیرد.
در مجموع، برج خنک کننده خشک و مرطوب هر دو به منظور خنک کردن سیال گرم استفاده میشوند، اما با استفاده از تکنولوژیها و روشهای مختلف به این هدف میرسند. انتخاب نوع برج خنک کننده مناسب بستگی به شرایط محیطی، منابع آبی، نیازهای خنک کننده و مقررات محلی دارد.
دسته بندی بر اساس شکل ظاهری
برج های خنک کننده را معمولا بر اساس شکل ظاهری دسته بندی می کنند. ظاهر برجها به دو شکل مخروطی یا گرد و مکعبی تقسیم می شوند. در ادامه برجهای مخروطی و مکعبی به صورت خلاصه معرفی شده اند.
مخروطی یا گرد
برج خنک کننده مخروطی یک سازه مهندسی است که برای خنک کردن آب در فرآیندهای صنعتی و نیروگاهها مورد استفاده قرار می گیرند. این تاورها به صورت برجی با شکل مخروطی ساخته میشوند و از قسمت بالایی به طور مداوم آب را جذب میکنند و از طریق یک سیستم توزیعی آب را به بالای برج منتقل میکنند. آب از بالای برج به صورت پاششی به میزان بالا پاشیده میشود و در اثر تماس با هوا، حرارت را به هوا منتقل میکند و خنک میشود. سپس آب خنک شده به سمت پایین برج جاری میشود و از طریق یک سیستم تخلیه به بیرون از سازه خارج میشود.
برج خنک کننده مکعبی
این نوع برج با برج مخروطی کارکرد یکسانی دارند اما همانطور که از نام آن می توان فهمید، شکل ظاهری این برج مکعبی شکل است. همچنین در این نوع برج توزیع آب توسط آب پاشهای ثابت انجا می گیرد. در ادامه به تفاوتهای کولینگ تاور مخروطی و مکعبی پرداخته ایم.
تفاوت برج مکعبی با برج مخروطی
برج خنک کننده مکعبی و مخروطی در اصل هدف مشابهی دارند، یعنی خنک کردن آب در فرآیندهای صنعتی و نیروگاهها. اما این دو نوع تاور در طراحی و شکل خارجی از یکدیگر تفاوت دارند. در ادامه به برخی از این تفاوتها اشاره میکنم:
- شکل سازه: کولینگ تاور مخروطی شکل مخروطی دارد، در حالی که کولینگ تاور مکعبی شکل مکعبی دارد. این تفاوت در ظاهر و شکل ظاهری دو سازه قابل مشاهده است.
- فضای مورد نیاز: به دلیل شکل مخروطی، کولینگ تاور مخروطی نیاز به فضای بزرگتری دارد تا قدرت خنککنندگی مناسب را داشته باشد. از طرفی، کولینگ تاور مکعبی با شکل مکعبی کمترین فضای مورد نیاز را دارد و قابلیت انطباق با فضاهای محدودتر را دارد.
- هزینه ساخت: به طور کلی، کولینگ تاور مکعبی هزینه ساخت کمتری نسبت به کولینگ تاور مخروطی دارد، زیرا از تعداد کمتری قطعات و مواد ساخته شده است.
- کارایی در استفاده از آب: کولینگ تاور مکعبی عملکرد بهتری در استفاده از آب دارد. به دلیل ساختار داخلی منحصر به فرد، این نوع تاورها میزان کمتری آب برای عملیات خنککننده مورد نیاز دارند.
به طور کلی، این تفاوتها نشان میدهند که هر نوع کولینگ تاور بر اساس نیازها و شرایط مختلف میتواند مناسب باشد. انتخاب بین کولینگ تاور مخروطی و کولینگ تاور مکعبی بستگی به عواملی مانند فضای موجود، هزینه، نیاز به خنککنندگی و سایر عوامل مرتبط دارد
کاربرد برج خنک کننده در صنایع مختلف
در صنعت، برجهای خنک کننده برای مجموعهای از کاربردهای مختلف استفاده میشوند. در زیر تعدادی از کاربردهای رایج برج خنک کننده در صنعت را ذکر میکنم:
- سیستمهای تولید برق: برجهای خنک کن در نیروگاههای حرارتی و نیروگاههای هستهای مورد استفاده قرار می گیرند تا حرارت را از آب در فرآیند تولید برق به طور موثری از بین ببرند. این برجها با ایجاد تبادل حرارت با محیط اطراف، آب را خنک میکنند و به دستگاههای تولید برق بازمیگردانند.
- صنایع پتروشیمی: در صنایع پتروشیمی، برای خنک کردن فرآیندهای شیمیایی و کنترل دما از کولینگ تاور استفاده میشود. برجهای خنک کن به عنوان یک واحد حیاتی در فرآیندهای تولید پلاستیک، پلیمرها، رزینها و سایر محصولات پتروشیمی عمل میکنند.
- صنعت فولاد: در کارخانجات فولاد، برجهای خنک کن برای خنک کردن آب استفاده میشوند که در فرآیندهای تولید فولاد مورد استفاده قرار میگیرد. این برجها با کاهش دما و استفاده مجدد از آب، در بهبود کارایی و صرفهجویی در منابع آب کمک میکنند.
- صنایع غذایی: در برخی صنایع غذایی مانند تولید لبنیات و نوشیدنیها، کولینگ تاور برای کنترل دما و خنک کردن محصولات در فرآیندهای تولید مورد استفاده قرار میگیرند. این برجهای خنک کن بهبود کیفیت محصولات و افزایش عمر ماندگاری آنها را تضمین میکنند.
- صنعت خودرو: در صنعت خودروسازی، برجهای خنک کننده در سیستمهای خنک کننده خودروها مورد استفاده قرار می گیرند تا حرارت موتور را کاهش داده و عملکرد بهینه آن را تضمین کنند. این برجها از طریق جریان هوای تازه، حرارت را از سیستم خنک کننده خارج میکنند.
دیگر کاربردهای کولینگ تاور
این تنها چند نمونه از کاربردهای برجهای خنک کن و کولینگ تاورها در صنعت بودند. در واقع، کولینگ تاورها در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، فولاد، معدن، صنایع غذایی، نیروگاههای حرارتی و هستهای، صنایع الکترونیکی و بسیاری دیگر استفاده میشوند. هدف اصلی استفاده از برجهای خنک کننده، حفظ دما و کنترل حرارت در فرآیندهای صنعتی است تا عملکرد بهینه تجهیزات و کاهش مصرف انرژی را تضمین کند.
معرفی کلی قطعات برج خنک کننده
برجهای خنک کن شامل اجزاء و تجهیزات متنوعی هستند. قطعات اصلی یک برج خنک کننده عبارتاند از:
- سازه برج (Tower Structure): این شامل بنا، پایهها، ستونها و تیرها است که برای حمایت و استحکام برج استفاده میشود.
- پنلهای خنک کننده (Cooling Panels): این پنلها شامل یک شبکه لولههای آب سرد هستند که تبادل حرارت بین آب سرد و هوا را تسهیل میکنند. آب سرد از بالا به پایین از این لولهها عبور میکند و در تماس با جریان هوای تازه خنک میشود.
- سیستم توزیع آب (Water Distribution System): این سیستم مسئول توزیع آب سرد به پنلهای خنک کننده است. آب سرد از طریق لولهها و اتصالات به پنلهای خنک کننده رسیده و در آنجا به تماس با هوا گرم میشود.
- پمپ آب (Water Pump): پمپ آب برای چرخاندن و جابجایی آب سرد در سیستم برج خنک کن استفاده میشود. پمپ آب مسئول ایجاد جریان آب سرد در برج است.
- فنهای تهویه (Air Fans): فنهای تهویه برای جریان هوای تازه و خروج هوای گرم از برج استفاده میشوند. جریان هوا باعث تبادل حرارت بین آب سرد و هوا میشود.
- سیستم کنترل (Control System): یک سیستم کنترل مجهز به سنسورها و تجهیزات کنترلی استفاده میشود تا عملکرد برج را مانیتور کند و پارامترهای مربوط به دما، جریان آب و فشار را کنترل کند.
- سیستم حفاظت (Protection System): سیستم حفاظت شامل تجهیزاتی مانند سنسورهای دما، سیستمهای خاموشی اضطراری و تجهیزات ایمنی است که برای حفاظت از کولینگ تاور در مواقع ضروری و بروز خطرات استفاده میشوند.
معرفی جزئی قطعات برج خنک کننده
برج خنک کننده یا کولینگ تاور از تجهیزات و قطعات تشکیل شده اند و هرکدام از قطعات کولینگ تاور در عملکرد و راندمان این دستگاه موثر هستند. عملیات خنک سازی در کولینگ تاور به هماهنگی و این قطعات داخلی انجام می شود و هر نوع و مدلی از برج خنک کننده دارای قطعات و اجزای مختلفی است. انتخاب قطعات کولینگ تاور ها با توجه به پارامترهایی نظیر نوع برج، عملکرد آن ، محل نصب، ظرفیت برج و بودجه مشتری انجام می پذیرد و تمامی این فاکتور ها در تعیین قیمت نهایی برج خنک کننده نقش دارند. مهمترین پارامتر در تعیین قیمت نهایی کولینگ تاور قطعات داخلی، نوع و جنس آنها است. در ادامه این مطلب به معرفی مهمترین تجهیزات و قطعات برج خنک کننده و ذکر توضیح مختصری درباره هریک می پردازیم:
- بدنه : مانند تمامی دستگاه ها و تجهیزات بدنه برج خنک کننده نیز یک استراکچر برای نگه داری و حفظ تمامی قطعات داخلی و خارجی می باشد. بدنه کولینگ تاور شامل تجهیزات و قطعات مختلفی می باشد که اصلی ترین آنها شامل فن استک و ستونی، لوور، تشتک و … هستند. بدنه کولینگ تاور پوشش کلی برج خنک کننده را نگه داری می کند و موجب تماس آب یا جریان و حرکت هوا می شود. از متریال های مختلفی که بدنه از آنها ساخته می شود می توان بتن، آهن گالوانیزه، پلاستیک، فلز، فایبرگلاس و استیل را نام برد و جنس بدنه با توجه به نوع برج و نیاز کارفرما تعیین می شود. معمولا کولینگ تاور های بزرگ از جنس بتن ساخته می شوند و ظرفیت های متوسط و کوچک فایبرگلاس به دلیل استحکام و دوام بالا و همچنین بالا بودن مقاومت آن در برابر تابش خورشید و مواد شیمیایی از محبوبیت بالایی برخوردار می باشد. کولینگ تاور فایبرگلاس در ابعاد مختلفی ساخته می شود و معمولا ضخامتی مابین ۵ الی ۱۰ میلیمتر دارد.
- گیربکس : گیربکس شامل چرخ دنده های بزرگ و کوچک است و برای کاهش سرعت بالای دور موتور استفاده می شود و وظیفه آن انتقال انرژی به فن است. اگر دور موتور کاهش پیدا نکند، انرژی به درستی به پروانه انتقال داده نمی شود.
- شفت : انتقال دادن نیرو از سمت موتور به جعبه دنده به وسیله شفت انجام می شود. جنس شفت از فولاد یا کامپوزیت است و جنس آن باید از متریالی باشد که در مقابل شکستگی، خوردگی، تنش های وارد شده به کولینگ تاور مقاومت بسیار بالایی داشته باشد.
- اسکلت یا استراکچر داخلی و زیرین : استراکچر داخلی و زیرین برای استحکام و مقاومت نهایی کولینگ تاور است و از اهیمت بسیار بالایی بر خوردار است. در بخش های زیرین برج خنک کننده برای تقسیم و توزیع استاندارد بار بر روی فونداسیون از تعدادی ناودانی استفاده می شود.
- نازل : این نازلها در کلکتور آب ورودی به برج نصب شده و آب داغ وارد شده را به صورت لایههای نازک روی پکینگها توزیع میکنند.
- پورت آب : در برجهای خنک کننده چند نوع پورت آب داریم. پورت آب جبرانی به شناوری متصل است که آب جبرانی را تغذیه میکند.(آب جبرانی در واقع آبی است که کسری آب ناشی از تبخیر را جبران میکند). در صورتی که شناور خراب شود یا به هر دلیلی عمل نکند، آب اضافی هنگام پر شدن تشتک برج، از پورت آب سرریز شده و خارج میشود تا سطح بالای آب برج، عملکرد پکینگ را مختل نکند. از آنجا که آب داخل برج با هوای محیط ارتباط مستقیمی دارد، آلوده و کثیف میشود. این آب توسط پورت آب تخلیه خارج شده و آب تمیز جایگزین میشود. دو نوع پورت آب دیگر در برج خنک کننده وجود دارد که با عنوان پورت آب داغ ورودی و پورت آب سرد خروجی شناخته میشوند. پورت آب داغ محل ورود آب داغ به برج و پورت آب سرد نیز محل خروج آب سرد از برج است. این آب سرد به سیستم مورد نظر منتقل شده و مجددا مورد استفاده قرار میگیرد.
- پکینگ برج خنک کننده : پکینگ در واقع نوعی مبدل حرارتی است که به افزایش سطح تماس بین آب و هوا و در نتیجه افزایش روند فرآیند تبخیر منجر میشود. عملکرد آن نیز به این صورت است که آب در سطح پکینگ به صورت یکنواخت پخش شده و با هوای بیشتری تماس برقرار میکند. این در حالی است که پس از پاشش آب توسط نازل، آب درون پکینگ به تله افتاده و فرصت بیشتری برای تبخیر خواهد داشت. پکینگها ساختار شبکهای دارند و در دو نوع اسپلش و غشایی در برج خنک کننده به کار گرفته میشوند.
- قطره گیر یا المیناتور : همانطور که مشخص است، قطره گیرها از پخششدن ذرات آب و خروج آنها به محیط بیرون از برج جلوگیری میکنند.
- حوضچه : در قسمت زیرین برج خنک کن، بخشی به عنوان حوضچه تعبیه شده که آب خنک شده در آن جمع گردیده و به سمت سیستم های خنک سازی هدایت میشود.
- پروانه خنک کننده ( فن ): فن یا پروانه که برای به جریان افتادن هوا در داخل برج خنک کننده استفاده می شودیکی از تجهیزات اصلی کولینگ تاور ها می باشد. این قطعه قدرت خود را از الکتروموتور میگیرد و جنس آن باید بسیار سبک و مقاوم باشد، معمولا جنس آن از متریال هایی مانند پلاستیک، پلی امید، استیل، فایبرگلاس و آلومینیوم می باشد. استفاده از فن یا پروانه موجب افزایش راندمان و بازدهی دستگاه می شود. یکی از بزرگترین معایب فن ها مصرف برق بالا و تولید صدای زیاد می باشد.
یکی از چالش های تولید کننده گان برای ساخت فن، کاهش مصرف برق و صدا همراه با بازدهی بالا می باشد. فن یا پروانه در سه نوع پروفیل، دسته ضربی و کامپوزیت تقسیم بندی می شود.
فن پروفیل دارای ابعاد و فرم ثابتی است و پروفیل آن ایرفول می باشد. جنس آن آلومینیوم است و همین جنس موجب کاهش وزن و لرزش آن شده است، همچنین دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و شکستگی می باشد. فن دسته ضربی دارای جنس ورق فولادی و دارای قطر آن ۰.۵ تا ۱.۲ است. یکی از بهترین مزایای این فن قیمت مناسب آن است ولی در مقابل وزن زیادی دارد. فن کامپوزیت دارای وزن پایین، صدای کم، هوادهی بالا و مصرف برق کم می باشد. این نوع فن جریان یکنواختی از هوا را تولید می کند و قادر است با چرخاندن پروفیل، شعاع فن را تغییر دهد.
- کویل: جنس کولی معمولا از مس ساخته می شود، چرا که مس رسانای خوب و قوی است. کویل آب هایی را که از سیستم وارد می شود را نگه داری می کند. در واقع آب گرم درون سیستم وارد کویل ها می شود، سپس نازل ها با پاشیدن آب خنک بر روی کیل ها موجب خنک سازی آنها می شوند. از متریال های دیگری برای کویل ها نظیر استیل و گالوانیزه استفاده می شود ولی ممکن است راندمان برج خنک کننده را کاهش دهند.
- فن استک: جنس فن استک معمولا اط فایبرگلاس ساخته می شود و این قطعه وظیفه هدایت جریان هاوای خروجی را بر عهده دارد. فن استک مانند دودکش عمل می کند که در بالاترین بخش برج خنک کننده نصب می شود. مهمترین نکته در طراحی و ساخت فن استک این است که باید کاهش دهنده اصطکاک و اتلاف انرژی به حداقل ترین میزان ممکن باشد.
- الکتروموتور: این قطعه یکی از مهمترین قطعاتت کولینگ تاور محسوب می شود. الکتروموتور وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی به جنبشی را بر عهده دارد. به کمک الکتروموتور است که پروانه یا فن به حرکت در می آید و کار خنک کردن را انجام می دهد، در واقع الکتروموتور کولینگ تاور وظیفه تامین نمودن انرژی مکانیکی لازم برای چرخش فن را بر عهده دارد. یکی از پارامتر های الکتروموتور توان آن می باشد. توان الکتروموتور بر اساس میزان دبی حجمی هوای تاور و قطر فن محاسبه می شود.
الکتروموتور باید عایق بندی کاملی داشته باشد. عایق بندی درست و مناسب موجب می شود که در تمامی شرایط های آب و هوایی و همچنین تابش مستقیم نور خورشید این دستگاه مقاومت لازم را داشته باشد. یکی از نکاتی که در زمان نصب این قطعه باید به دقت انجام شود استفاده از گلند کابل می باشد. در زمان اتصال کابل به الکتروموتور استفاده از گلند کابل موجب جلوگیری از ورود آب به جعبه تقسیم این قطعه خواهد شد.
- سیستم کاهش دور: این قطعه می تواند گیربکس، تسمه و یا پولی باشد و برای کاهش دور خروجی موتور و انتقال گشتاور موتور به فن طراحی و ساخته می شود.
- تشتک توزیع آب: در کولینگ تاورهای نوع جریان مخالف، تشتک توزیع آب به جای سیستم پاشش آب بکار برده می شود و برای پاشیدن آب بر روی پکینگ مدیا بکار برده می شود.
- توری فن گارد: این بخش از کولینگ تاور برای محافظت از فن و قطعه های داخلی در بالای برج بکار برده می شود. توری فن گارد تعدادی مش سبک هستند که معمولا از جنس گالوانیزه می باشند.
- لوور یا دریچه ورود هوا: دریچه ورود هوا همانطور که از نامش مشخص است وظیفه تامین هوای ورودی به برج را بر عهده دارد و با توجه به حجم هوای مکش شده دارای ابعاد مختلفی است. ابعاد لوور بسیار مهم است و باید به اندازی و شکلی باشند که حجم مشخصی از هوا را با توجه به دمای هوا به داخل کولینگ تاور هدایت نمایند. به طور کلی دو نوع لوور وجود دارد که عبارتند از: لوور لانه زنبوری و لوور دسته تیغه ای.
در برج های فایبرگلاس مکعبی و مخروطی معمولا از لوور تیغه ای استفاده می کنند. این نوع لوور از جنس فایبرگلاس است و تعداد زیادی تیغه دارد و از فضای خالی بین این تیغه ها هوای لازم وارد برج می شود. لوور لانه زنبوری از جنس پی وی سی است و محفظه های مانند لانه زنبور دارد. از لوور لانه زنبوری در برج های خنک کننده مکعبی جریان مخالف استفاده می کنند. یکی از مزایای لوور لانه زنبورب بر تیغه ای جلوگیری از وارد شدن ذرات ریز، گردو غبار و آلاینده های محیطی به داخل کولینگ تاور است.
- آب پخش کن: آب پخش کن (cooling tower sprinkler) یا اسپرینکلر هد که جنس آن از مواد پلیمری می باشد، کار پاشیدن آب را انجام می دهد. آب پخش کن از متریال هایی مانند آلومینیوم یا برنج ساخته می شود. یکی از چالش های این قطعه رسوب گرفتن آن است، در صورتی که دچار رسوب شود، به صورت صحیح کار نخواهد کرد و چون این قطعه به صورت دائمی در حال کار است باید به صورت ثابت و مرتب روغن کاری، سرویس و یا تعویض شود. این قطعه از دو بخش ثابت و دوار تشکیل می شود. بخش ثابت به لوله اصلی متصل است و با فشار آب بخش دوار چرخیدن را آغاز می کند.
- شناور پر کن آب جبرانی: شناور پر کن آب جبرانی، قطعه ای است که وظیفه تعیین سطح آب در تشتک را بر عهده دارد. برای تامین آب جبرانی که تبخیر می شود از این قطعه استفاده می شود. این قطعه به کمک سویچ شناور ، سطح آب را در اندازه مورد نظر حفظ خواهد کرد و دائم در حال چک و تنظیم آن می باشد. اگر آب از اندازه مورد نظر کمتر یا بیشتر باشد، دستگاه به کمک سوپاپ های خود را به اندازه مناسب باز و بسته می کنند و به ایت صورت موجب مطلوب نگه داشتن عملکرد دستگاه می شود.
این قطعه دارای که سیستم هشدار است و در صورت کم و زیاد شدن سطح آب به توسط این سیستم به کاربر خود هشدار خواهد داد.
- فلنچ تخلیه و شیر تخلیه: فلنچ شیر تخلیه به جهت تخلیه زیر آب تعبیه می شود و در انتهایی ترین بخش حوضچه تعبیه شده است.
- فلنچ ورودی و خروجی: به وسیله فلنچ ورودی و خروجی آب ورودی و خروجی وارد و یا خارج می شود.
- فیلتر هوای ورودی: فیلتر هوای ورودی در بخش پشتی دریچه ورودی تعبیه شده است و وظیفه آن جلوگیری از ورود گرد و غبار و آلاینده و … به داخل می باشد.
- فیلتر آشغال گیر پمپ مکش: این قطعه در پشت فلنچ خروجی تعبیه شده است و وظیفه آن جلوگیری از انواع ذرات معلف به درون پمپ سیرکولاتور می باشد.
- چوب اشباع: این قطعه موجب افزایش میزان تماس آب و هوا می شود که در نهایت منجر به خنکی بیشتر و سریعتر آب خواهد شد. این چوب به نوعی است که در طول یک فرآیند خاص اشباع می شود و این اشباع سازی موجب بیشتر شدن طول عمرش خواهد شد. چوب اشباع چوبی است که طی فرآیندی خاص( اضافه کردم مقدار مشخصی اسید کرومات ) اشباع می گردد و این اشباع سازی باعث افزایش عمر آن می شود.
- پنل دسترسی: پنل دسترسی، بخشی است که به کمک آن می توان به اجزای داخلی دسترسی داشت.
دیگر قطعات کولینگ تاور
همچنین، برجهای خنک کننده ممکن است شامل سیستمهای تصفیه آب، سیستمهای جمعآوری پساب و سیستمهای تأسیساتی مانند سیستمهای تهویه مکانیکی، سیستمهای برقی و سیستمهای کنترل و اتوماسیون باشند. این سیستمها به منظور بهبود عملکرد کولینگ تاور، افزایش کارایی و راهبری بهینه مورد استفاده قرار می گیرند.
بررسی دمای برج خنک کننده
در برجهای خنککننده، دما با استفاده از یک دماسنج که بر روی خروجی برج نصب شده است، اندازهگیری میشود. این دماسنج به صورت خودکار و بدون هیچ گونه مداخلهای دما را ثبت میکند. دمای برج خنککننده شامل دمای خشک و مرطوب است و هر دو دما اهمیت بسیار زیادی در طراحی برج خنککننده دارند. در طراحی سیستم کولینگ با کارایی بالا و طراحی مدار باز و بسته مناسب، نیازمند دسترسی به دمای خشک و مرطوب از ابتدای مراحل طراحی هستیم.
بدست آوردن دمای خشک و مرطوب میتواند اطلاعات مهمی را در اختیار ما قرار دهد. دمای خشک، دمای هوای اطراف است که بدون در نظر گرفتن رطوبت آن است. این دما میتواند تأثیر زیادی بر عملکرد سیستم خنککننده داشته باشد. همچنین، دمای مرطوب، دمای هوای اطراف است که با در نظر گرفتن رطوبت نیز اندازهگیری میشود. این دما نشان میدهد که هوا چقدر مشبک و مرطوب است و همچنین تأثیر زیادی بر تبخیر آب در برج خنککننده دارد.
با داشتن این اطلاعات، میتوانیم سیستم خنککننده را بهینهسازی کنیم و مدارهای باز و بستهای را برای طراحی یک سیستم کولینگ مناسب با کارایی بالا استفاده کنیم. بنابراین، دسترسی به دمای خشک و مرطوب در مراحل طراحی برج خنککننده بسیار حیاتی است.
کولینگ تاور خانگی
برج خنک کن خانگی یک دستگاه است که برای خنک کردن هوای محیط استفاده میشود. عمده کاربرد این برج در منازل و فضاهای خانگی است. هدف اصلی استفاده از برج خانگی، ایجاد یک باد تازه و خنک در داخل فضاهای زندگی است.
برج خنک کننده خانگی با استفاده از آب و باد، هوا را خنک میکند. عملکرد این دستگاه به این صورت است که هوای گرم از طریق یک پمپ به داخل برج خنک کن میرود و با تماس با آب سرد، حرارت خود را به آب منتقل میکند. سپس هوای خنک شده را از طریق یک فن به داخل فضا منتقل می کند.
کولینگ تاور خانگی میتواند در فصلهای گرم سال به عنوان یک سیستم خنک کننده موثر عمل کند. این دستگاه در منازل، اتاقهای خواب، نشریهخواب، اتاقهای نشیمن و فضاهای دیگری که نیاز به خنکایشان دارند، استفاده میشود.
برج خنک کن خانگی به دلیل هزینه کمتر نسبت به سیستمهای تهویه مطبوع، مصرف انرژی پایینتر و سادگی عملکرد، مورد توجه قرار گرفته است.
راهنمای خرید
هنگام خرید برج خنککننده، مهم است به نکات زیر توجه کنید:
- ظرفیت خنککننده: برج خنککننده باید برآوردی از ظرفیت خنککنندگی مورد نیاز شما داشته باشد. برآورد ظرفیت خنککننده براساس نیاز گرمایی فرآیند، جریان آب و دمای ورودی و خروجی آب است.
- نوع برج خنککننده: برج خنککننده باز یا بسته را براساس نیازهای خاص خود انتخاب کنید. برج باز معمولاً برای مصارف صنعتی بزرگتر و مصارفی که نیاز به خنککننده باز دارند مناسب است. برج بسته به دلیل استفاده از سیستم گردش بسته آب، برای فضاهای محدودتر و نیازمندیهای خنککننده کوچکتر مناسب است.
- کیفیت ساخت و مواد استفاده شده: از اهمیت بالایی برخوردار است که برج خنککننده از مواد با کیفیت و مقاوم استفاده شود.
- مصرف انرژی: در نظر داشته باشید که برج خنککننده انتخابی شما بهینه و با مصرف انرژی کمتری عمل کند.
- نگهداری و تعمیرات: از اهمیت بالایی برخوردار است که برج خنککننده قابلیت نگهداری و تعمیرات آسان و موثری داشته باشد.
- راندمان آبی: راندمان آبی برج خنککننده نیز مهم است. برجی با راندمان آبی بالا به شما کمک میکند تا مصرف آب را کاهش داده و منابع آبی را صرفهجویی کنعلاوه بر این، میتوانید به موارد زیر نیز توجه کنید:
- ابعاد و فضای مورد نیاز: قبل از خرید، اندازه و ابعاد برج را با فضای موجود در مکان مورد نظر مقایسه کنید.
- سطح نویز: برج خنککنندهای که سطح نویز پایینی داشته باشد، میتواند در محیطهایی که نیاز به کاهش نویز صوتی دارد، مناسب باشد.
- قابلیت های اضافی: برخی از برج خنککنندهها قابلیتها و ویژگیهای اضافی مانند کنترل هوشمند، سیستمهای خودکار و صفحه نمایش لمسی را دارا هستند.
- قیمت و بودجه: قبل از خرید، بودجه خود را مشخص کنید و سعی کنید از تولید کننده مستقیم سیستک خنک کننده خود را تهیه کنید.
خرید از پایپ صنعت خاورمیانه
پایپ صنعت خاورمیانه بیشتر از 20 سال است که در زمینه طراحی، ساخت و فروش انواع برجهای خنک کننده فعالیت دارد. این شرکت در تمام ایران فعالیت می کند و تجهیزات و خدمات خود را بالغ بر 20 سال گارانتی می کند و خدمات پس از فروش طولانی مدت را برای مشتریان خود دارد. کولینگ تاورهای ساخت پایپ صنعت بر اساس آخرین متدهای روز دنیا طراحی می شوند و قیمت به نسبت پایین تری با مدل مشابه خارجی دارد. در صورت نیاز کار فرما، حمل برج تا مقصد توسط پایپ صنعت صورت می گیرد و نگرانی از بابت حمل برج از محا تولید تا مقصد وجود ندارد.
جهت کسب اطلاعات بیشتر می توانید با مشاوران ما تماس بگیرید و یا به دفتر مرکزی ما مراجعه کنید. ما از مشاوره تا نصب برج را به صورت صفر تا 100 انجام می دهیم. مشاوره به صورت رایگان می باشد.