آشنایی با برج خنک کننده | نحوه انتخاب کولینگ تاور | مهتاب گستر
برج خنک کننده یا کولینگ تاور چیست؟
برج خنک کننده یا کولینگ تاور یکی از انواع مبدل های حرارتی می باشد، که برای دفع حرارت از آب موجود در سیستم های برودتی، تهویه مطبوع و یا نیروگاه ها و فرآیند های شیمیایی و پتروشیمی استفاده و بهره برداری می شود.
به عبارت دیگر کولینگ تاور که معادل فارسی آن برج خنک کننده است، نوعی مبدل حرارتی به حساب می آید که وظیفه آن سرد کردن آب مورد استفاده در فرآیند های مختلف است. یکی از اصلی ترین کاربرد های کولینگ تاور، در سیستم های تهویه مطبوع و سردخانه می باشد، که آب مورد استفاده در سیکل پس از آن‌که حرارت را جذب می کند، به سمت برج خنک کننده هدایت شده و حرارت زاید خود را از دست می دهد تا مجدداً در سیکل مورد استفاده قرار گیرد. البته از کولینگ تاور در نیروگاه ها و یا دیگر صنایعی که نیاز به دفع حرارت آب وجود داشته باشد نیز، استفاده می شود .
اولین استفاده از کولینگ تاور به قرن نوزدهم میلادی باز می‌گردد، که آب به درون یک برج با ارتفاع زیاد پاشیده شده و به علت طی کردن مسافتی طولانی و تماس با هوا، حرارت خود را از دست می داده است. اصطلاح برج خنک کننده در حقیقت به این علت انتخاب شده است.
برج های خنک‌کننده انواع مختلفی دارند اما اساس کلی کارکرد آن ها ایجاد شرایطی برای انتقال حرارت آب به هوا می باشد. به عبارتی دیگر دو سیال در کولینگ تاور وجود دارد. یکی آب با حرارت زیاد که باید خنک شود، دیگری هوا که باید حرارت را از آب جذب کند. ساختار برج خنک کننده به شکلی است که آب را در سطح گسترده در مجاورت جریان هوا قرار می دهد، به این ترتیب با توجه به آن‌که افزایش سطح باعث افزایش نرخ انتقال حرارت می شود، آب به سرعت گرمای خود را به هوا منتقل می کند. سپس آبی که سرد شده به سیستم بازگردانده می شود.
کولینگ تاور ها در سه ساختار فلزی، بتنی و فایبرگلاس طراحی و ساخته می شوند که هر کدام بسته به نوع کاربرد و مزایایی که از آن ها انتظار داریم، مورد استفاده قرار می گیرند. کولینگ تاور ها بر اساس مکانیزم کاری و ساختاری به طور کلی به سه دسته مرطوب یا تبخیری، خشک یا هوا خنک و ترکیبی (ترکیبی از دو نوع اول) تقسیم بندی می شوند.
کولینگ تاور مرطوب
سیستم خنک کننده مرطوب شایع ترین تکنولوژی در نیروگاه های جدید هستند. در کولینگ تاور مرطوب آب های که توسط فرآیند های صنعتی با تولید انرژی گرم شده اند، دوباره خنک می شوند.
کولینگ تاور ها همچنین می توانند بدون آب عمل کنند، اما یک سطح مرطوب دارای پتانسیل خنک کنندگی بسیار بیشتری نسبت به یک مدل خشک دارد. برج خنک کننده مرطوب برای بسیاری از فرآیند های صنعتی و تجاری حائز اهمیت هستند.
عملکرد برج خنک کننده مرطوب یا برج خنک کننده تبخیری
در کولینگ تاور های مرطوب، به منظور خنک سازی آب، فرایند تبخیر صورت گرفته که دلیل نام گذاری این دستگاه ها می باشد. در یک کولینگ تاور تبخیری، آب درون دستگاه به گردش در آمده و توسط نازل های تعبیه شده در آن بر روی سطوح انتقال حرارت (پکینگ ها) توزیع می شود. هم زمان جریان هوای ایجاد شده توسط پروانه و نیروی محرکه الکتروموتور، با آب تماس پیدا کرده و موجب تبخیر آن می شود. آب تبخیر شده گرمای نهان تبخیر خود را از مابقی جریان آب گرفته و در نهایت باعث خنک شدن آب می شود.
مزایای کولینگ تاور مرطوب یا کولینگ تاور تبخیری
شما با خرید یک دستگاه کولینگ تاور مرطوب یا کولینگ تاور تبخیری از مزایای زیادی بهره مند می شوید که برخی از آن ها عبارت است از:
· بازدهی بالا و عملکرد بهینه دستگاه
· دسترسی به سیستم کنترل ساده و کاربردی
· دریافت تجهیزات یکپارچه به منظور انجام فرآیند خنک سازی
· برخورداری از هزینه ای مقرون به صرفه و ارزان نسبت به استاندارد ها
سیستم خنک کننده مرطوب شایع ترین تکنولوژی در نیروگاه های جدید هستند. در کولینگ تاور مرطوب آب های که توسط فرایند های صنعتی با تولید انرژی گرم شده اند، دوباره خنک می شوند. کولینگ تاور بخشی جدایی ناپذیر از دایره ترمودینامیک است.
در برج های خنک کننده مرطوب آب درون دستگاه به گردش در می آید از طریق نازل ها به روی سطوح انتقال حرارت (پکینگ) توزیع می شود. هم زمان هوا که به وسیله پروانه و نیروی محرکه الکتروموتور به جریان افتاده است با آب تماس پیدا می کند و موجب تبخیر آب می شود، آن بخشی از آب که تبخیر می شود گرمای نهان تبخیر خود را از مابقی جریان آب دریافت می کند و باعث خنک شدن آب می شود. اختلاف دمای ورودی و دمای خروجی جریان آب در اصطلاح رنج نامیده می شود، که این پارامتر در طراحی کولینگ تاور مدار باز بین 5 الی 7 درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته می شود. افت دمای ایجاد شده یا رنج در برج خنک کننده مرطوب وابسته به عوامل زیر می باشد:
· دمای مرطوب محیط
· میزان سطوح انتقال حرارت
· حجم هوادهی و میزان جریان مکانیکی هوا
برج خنک کننده خشک
کولینگ تاور خشک، شناوری است که جریان هوا به طرف بالا را ایجاد می کند. رطوبت نسبی هوا بعد از ورود به برج خنک کننده سریعا کاهش میابد. این سیستم ها به گونه ای طراحی شده اند که به جای آب از جریان هوا استفاده می شود، در نتیجه منجر به انتقال حرارت می شود. سیستم های خنک کننده خشک می تواند بیش از 90 درصد آب مصرفی در نیروگاه را کاهش دهد. برج خنک کننده خشک پیشنهادی مناسب برای جایگزینی سیستم های مجهز به سیستم مکانیکی یا سیستم تبخیری است.
عملکرد کولینگ تاور خشک
عملکرد کولینگ تاور خشک به طور کلی به شرایط آب و هوایی محیط وابسته است. محیط با دمای بالا عملکرد و ظرفیت برج خنک کننده خشک را کاهش می دهد، محیط در تاثیر عملکرد این نوع سیستم بسیار تاثیر گذار است. در فصل تابستان حرارت دما بالا می رود و همچنین مصرف برق در این ماه های گرم بیشتر می شود، برای تعیین پایدار بودن این سیستم نیاز به تحقیق در زمینه موضوع دارید. همچنین در طول شب، در بعضی از مناطق ممکن است دما به شدت افت کند، بنابراین در عملکرد این نوع کولینگ تاور در طول یک فریم روزانه و شب تغییراتی وجود خواهد داشت.
باد یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار در عملکرد در این نوع سیستم است. هنگامی که هوا به صورت عمودی وارد مبدل حرارتی شود، افت فشار در جریان را به حداقل می رساند و ایده آل ترین حالت جهت باد می باشد. در محیط هایی که جریان باد زیاد است، استفاده از باد شکن می تواند تاثیر باد را به حداقل برساند.
این فناوری مزایای قابل توجهی در کاهش مصرف آب دارند. دو دسته اصلی از سیستم خنک کننده خشک وجود دارد:
· خنک کننده مستقیم
در خنک کننده مستقیم، بخار آب به طور مستقیم با از کندانسور خنک کننده بدو حلقه آب سرد می شود، بخار از توربین خروجی در بالای کنداسور توزیع می شود. سپس بخار در چندین بسته بندی لوله قرار می گیرد.
· خنک کننده غیر مستقیم
در این سیستم، بخار به طور خاص خارج از توربین در یک کندانسور با استفاده از آب اسپری شده در کولینگ تاور می شود. آب گرم سپس به لوله ها مبدل حرارتی بر می گردد و توسط دوران فن های مکانیکی خنک سازی می شود. آب خنک شده دوباره وارد سیستم می شود و در نتیجه، در مصرف آب صرفه جویی می شود.
سیستم خنک کننده غیر مستقیم در کمتر از 10 درصد از عملیات خنک کننده در سراسر جهان استفاده می شود. این در حالی که تقریبا 90 درصد از تمام نیروگاه ها در جهان از خنک کننده های مستقیم استفاده می کنند. برج خنک کننده خشک یکی از آخرین مدل های طراحی شده از برج خنک کننده است. برج خنک کننده خشک که با لوله های مس و آلومینیوم ساخته شده اند سطح انتقال حرارت را افزایش می دهند.
نحوه انتخاب کولینگ تاور
انتخاب کولینگ تاور و نحوه انتخاب برج خنک کننده مناسب صنعتی، از جمله مواردی است که کارفرمایان محترم در هنگام تهیه استعلام جهت خرید یا مناقصه برج خنک کننده در آن با مشکل روبرو می شوند. بدین منظور و با هدف ارائه اطلاعات تخصصی در این حوزه، در این بخش به ارائه توضیحاتی در خصوص فرآیند انتخاب برج خنک کننده خواهیم پرداخت. با این توضیحات مراحل اصلی انتخاب برج خنک کننده را به صورت طبقه بندی شده جهت استحضار شما عزیزان ذکر می کنیم.
· انتخاب نوع برج خنک کننده
اولین مرحله از فرآیند انتخاب و طراحی برج خنک کننده مربوط به تعیین نوع مناسب جهت کاربری صنعتی می باشد. همان گونه که در مطالب پیشین ذکر گردید، استفاده از برج های خنک کننده بطری شکل، به دلیل اشکالات فراوان و راندمان پایین، امروزه در اکثر کشور های پپیشرفته منسوخ شده است و به جای آن از برج های خنک کننده مکعبی و کانتر فلو استفاده می شود. کولینگ تاور های جریان مخالف (کانتر فلو) مکعبی به دلیل داشتن سازه مستحکم و طراحی مهندسی، امکان استفاده از گیربکس را برای کارفرما فراهم می کنند. همچنین تعمیرات و نگهداری آن ها بسیار راحت تر و خرابی آن ها بسیار کمتر از برج های خنک کننده گرد (بطری شکل) است.
· تعیین شرایط کارکرد کولینگ تاور
مرحله بعد در انتخاب کولینگ تاور، باید شرایط کارکرد آن را مشخص کرد. همان طور که می دانید، برخلاف کاربری های مسکونی که از برج خنک کن برای خنک کردن چیلر های جذبی و بعضا تراکمی استفاده می شود، در کاربری های صنعتی باید به نکات دیگری توجه کرد.
اولین مورد در این بخش در نظر گرفنن این نکته است که صرفا با داشتن ظرفیت برج خنک کننده نمی توان مشخصات کولینگ تاور مورد نظر را شناسایی کرد. این بدان معنا است که به عنوان مثال یک برج خنک کننده 100 تنی، 200 تنی و یا 1000 تنی (تن تبرید) از لحاظ ابعاد و اندازه کاملا بستگی به شرایط کارکرد دارند.
جهت طراحی اصولی کولینگ تاور، باید 4 فاکتور یا مشخصه ذیل به صورت کامل و دقیق از طرف سازنده خط تولید یا دستگاهی که نیاز به خنک کاری دارد، اعلام شده باشد. این 4 مولفه عبارتند از:
· دبی آب
· دمای آب ورودی
· موقعیت جغرافیایی
· دمای آب مورد نیاز خروجی
شرایط آب برج خنک کننده
مهم ترین تاثیر شرایط آب در انتخاب و طراحی کولینگ تاور بر روی نوع پکینگ برج خنک کننده می باشد. بدین ترتیب در شرایطی که سختی آب زیر 300 الی 500 باشد می توان از پکینگ های فیلم استفاده کرد که قیمت کم تری دارند. اما برای سختی بالای آب در برج خنک کننده (بالای 500) باید از پکینگ های اسپلش ضد رسوب استفاده کرد تا پس از مدتی پکینگ های برج خنک کننده دچار گرفتگی نشده و راندمان کولینگ تاور کاهش نیابد.
علاوه بر سختی آب، میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب برج خنک کننده در انتخاب نوع قطعات و تجهیزات داخلی بسیار تاثیر گذار است. به عنوان مثال در حالت عادی و زمانی که PH آب برج خنک کننده بین 6 الی 8 باشد می توان از ساپورت ها و قطعات گالوانیزه استفاده کرد، اما هنگامی که آب کولینگ تاور به شدت قلیایی یا اسیدی باشد باید به ترتیب از قطعات استیل 304 و 316 استفاده نمود. در حالی که اگر درجه قلیایی و اسیدی بودن آب به کم تر از 4.5 و یا بالا تر از 9.5 برسد باید از رزین های ویژه در بدنه کولینگ تاور استفاده کرد.
محل نصب کولینگ تاور
محل نصب برج خنک کننده باید بگونه ای باشد که مانعی در اطراف آن برای ورود جریان هوای تازه به داخل کولینگ تاور وجود نداشته باشد همچنین در صورت استفاده از چندین برج خنک کننده در کنار هم باید تدبیری اندیشه شود که هوای گرم خروجی از کولینگ تاور ها مستقیماً وارد هم دیگر نشده تا باعث کاهش راندمان و عدم کارایی برج خنک کننده شوند.
اگر بتوان برج خنک کن را در فضای باز با جریان هوای آزاد قرار داد در حصول یک بازده مناسب از برج خنک کننده مشکلی وجود نخواهد داشت اما چنان چه قرار باشد کولینگ تاور در داخل ساختمان و محصور بین دیوار ها نصب شود موارد زیر بایستی مورد توجه قرار گیرد:
· هوای گرم خروجی از برج خنک کننده باید به گونه ای تخلیه شود که امکان بازگشت و گردش مجدد آن به برج خنک کننده وجود نداشته باشد، زیرا گردش مجدد چنین هوایی در برج خنک کن دمای مرطوب هوای ورودی به برج خنک کننده را افزایش می‌دهد و باعث گرم ماندن آب در خروج از برج خنک کن می شود.
· باید فضای کافی و بدون مانع مزاحم در اطراف کولینگ تاور وجود داشته باشد تا هوای لازم به برج خنک کننده برسد.
· گردش مجدد هوا به داخل برج خنک کننده هنگامی مورد توجه قرار می گیرد که چند برج خنک کننده در مجاورت هم باشند.
تعیین محل نصب برج خنک کننده به عوامل دیگری هم بستگی دارد؛ از قبیل استحکام محل نصب، تجهیزات اضافی برای تقویت آن، هزینه فراهم کردن تجهیزات اضافی برای برج خنک کننده و مسائل مربوط به معماری ساختمان و ...
گروه تولیدی و صنعتی مهتاب گستر به عنوان مرجع تخصصی فروش انواع تجهیزات در حوزه تهویه مطبوع، سیستم های گرمایشی و سرمایشی، انواع برج خنک کننده و اجزای آن، پمپ و سیستم های آبرسانی، سیستم های تصفیه آب و هوا با تنوع بسیار زیاد از لحاظ برند و مدل، با داشتن تیمی فنی و متخصص تلاش دارد تا بهترین کیفیت و رضایت را از آن هموطنان و به ویژه صنعت گران نماید. در صورتی که قصد خرید برج خنک کننده و محصولات مشابه را دارید، می توانید با دریافت قیمت کولینگ تاور و مشورت کارشناسان فروش مهتاب گستر انتخاب بهتری داشته باشید.
مجموعه صنعتی مهتاب گستر در زمینه تولید برج خنک کننده به صورت حرفه ای در حال فعالیت است. شما هر گونه نیازی که به انواع کولینگ تاور و دیگر مدل ها که داشته باشید توسط کادر مجرب و حرفه ای ما در کم ترین زمان ممکن و با بهترین کیفیت به شما ارائه می شود.
جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص برج خنک کننده و نحوه تولید آن ها به سایت مهتاب گستر مراجعه نمایید.
برای ثبت سفارش با ما در تماس باشید: 09127883721 – 66706377 – 66709528
