مقالات
در حال خواندن
آشنایی با برج خنک کننده یا cooling tower
0

آشنایی با برج خنک کننده یا cooling tower

توسط میثم نجفی ارشادی۲۴ اسفند, ۱۳۹۵

برج های خنک کن یا کولینگ تاور cooling tower در اصل وسایل خنک کردن آب می باشند و وسیله ای می باشد که گرمای تولید شده توسط کندانسور را به محیط آزاد منتقل میکند. آب گرم خروجی از کندانسور به بالای خنک کن پمپ میشود و از آنجا به تشتک برج میریزد .آب گرم شده برای خنک شدن به برج خنک کن بازمیگردد. آب در برج به گردش در می آید و از بالای برج به طرف پایین ریخته میشود . این آب در حین سقوط از درون پوشش های داخلی برج با هوا برخورد کرده و گرمای خود را به هوا می دهد. در ادامه مطلب با مکاسیس همراه باشید. . . 

شکل ساده جریان های عبوری برج خنک کننده

شکل ساده جریان های عبوری برج خنک کننده

برج های خنک کننده سیستم توزیع و پخش آبگرم دارند که آب را به صورت یکنواخت روی شبکه مشبک نزدیک به هم می پاشد. این شبکه ها آکنه یا پر کننده نامیده میشود. آکنه ها آب سرازیر شده از بالای برج را باهوایی که از میان آن حرکت می کند کاملا مخلوط کرده به طوری که آب به صورت یک قطره از یک آکنه به سطح آکنه دیگر توسط نیروی ثقل خود میریزد . هرچند در این برج ها مقداری انتقال حرارت محسوس از آب به هوا وجود دارد ولی تقریبا اثر خنک کنندگی تماما از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل میشود. بخار حاصل از فرایند تبخیر در برج توسط جریان هوایی که یک دمنده ایجاد میکند از برج خنک کن خارج می شود. با توجه به این که دماو رطوبت هوای از برج افزایش می یابد بدیهی است که میزان تاثیر برج حنک کن تا حد زیادی به درجه حرارت مرطوب هوای ورودی بستگی دارد و باکاهش آن افزایش می یابد و عوامل دیگری که عملکرد برج های خنک کن را تحت تاثیر قرار می دهند عبارت اند از :

 ۱.     سطح و زمان تماس آب و هوا

۲.     سرعت هوای عبوری از برج

 ۳.     جهت جریان هوا نسبت به سطح تماس آب ( هم سو و غیر هم سو)

 سطح تماس آب با هوا شامل :

 ۱.     سطح آب در تشتک برج

 ۲.     کلیه سطوح خیس شده در برج

 ۳.     سطح کل قطرات آب پاشیده شده در برج می شود.

نمای کلی و اجزا داخلی cooling tower

نمای کلی و اجزا داخلی cooling tower

 

اجزای داخلی برج خنک کننده عبارتند از :

۱- بدنه برج خنک کننده ۲- مخزن یا تشت زیرین برج خنک کننده ۳- سامپ برج خنک کننده ۴-استراکچر برج خنک کننده ۴- پکینگ یا مدیای برج خنک کننده ۵- فن برج خنک کننده ۶- موتور گرداننده فن یا الکتروموتور برج خنک کننده ۷- اسپرینکلر برج خنک کننده ۸- گریل برج خنک کننده ۹- لوور محیطی برج خنک کننده ۱۰- الیمیناتور برج خنک کننده ۱۱- نازلهای اسپری آب برج خنک کننده ۱۲- فلوتر قطع کن برج خنک کننده

تهویه مطبوع به فرآیندی گفته می‌شود که در آن بتوان سه فاکتور رطوبت ، دما و سرعت جریان هوا را کنترل نمود . تمام سیستم‌های تهویه مطبوع بر یک سیال استوارند که گرما و سرما را به محل مورد نظر منتقل می‌کنند. بر اساس نوع سیال می‌توان سیستمهای تهویه مطبوع را به سه دسته تقسیم نمود: ۱- سیستم تهویه مطبوع با بیس هوا ۲-سیستم تهویه مطبوع مبتنی بر آب و هوا ۳- سیستم تهویه مطبوع تمام آب

عملکرد برج خنک کن مانند حس خوش خنک شدن بدن انسان هنگام قرار گرفتن در معرض باد و یا نشستن جلوی پنکه است. با پیشرفت تکنولوژی ساخت، این دستگاه نیز به شیوه قرار دادن آب گرم در معرض جریان هوا و بخار کردن مقداری از آب، دمای آن را کاهش داده و این فرایند طبیعی را به صورت قابل دسترسی به صورت مجتمع شده در اختیار صنایع قرار داده است.

انواع برج خنک کن

برج های خنک کننده در انواع مختلف و ابعاد و اندازه‌های مختلفی در هر نوع از طراحی ساخته می‌شود. انواع آن برای هر نوع کاربرد و یا هر حجمی از گرما مناسب نیستند. درک و  شناخت انواع مختلف و محدودیت‌ها و مزایای هر یک از انواع خنک کن حیاتی است تا انتخابی صحیح و آینده نگرانه و با عملکرد مناسب و صرفه جویانه صورت گیرد.

برجهای خنک کننده به لحاظ نوع تماس آب و هوا به دو گروه برجهای تر(مدار باز)و برجهای خشک (مدار بسته)تقسیم میشوند .

برجها از نوع حرکت هوا به دو نوع مکش طبیعی (Natural darft ) و مکش اجباری (Mechainical darft )دسته بندی می شوند .

تقریباً بیش از ۹۰ % برجهای خنک کننده از نوع برجهای تر (wet cooling tower ) می باشند که خود به گروههای ذیل تقسیم میگردند.

جریان متقابل (counter flow  )

جریان متقاطع (cross flow )

۱- برج خنک کننده جریان متقاطع یا کراس فلو – Cross Flow

در این نوع از برج های خنک کننده که عمدتا مقطع آنها به صورت ذوزنقه می باشد، جهت جریان عموما با جهت جریان ورودی به برج خنک کننده تلاقی دارد و در برخی موارد عمود می باشد. در تصویر ذیل نمای کلی از برج های خنک کننده جریان متقاطع مشاهده می گردد.

cross flow cooling tower

cross flow cooling tower

برج های خنک کننده جریان متقاطع یا Cross Flow دارای مزایا و معایبی هستند که به شرح ذیل می باشد.

مزایا :

نیاز به هد پایین تر پمپ به دلیل ارتفاع کمتر و کارکرد سیستم آبرسانی با فشار جو
عرض کمتر نسبت به برج های جریان متقطع

معایب :

ایجاد جریان گردابی هوای مرطوب بین ورودی برج و خروجی فن استک، به دلیل اختلاف کم ارتفاع و در نتیجه کاهش راندمان
عدم استفاده از قطره گیر جهت جلوگیری از پاشش آب در اکثر مدلها
عدم بازدهی مناسب پکینگ های اسپلش برای آبهای سخت
کاهش تاثیر لوور های ورودی به دلیل نزدیک بودن بیش از حد لوور به پکینگ ها

۲- برج خنک کننده جریان مخالف یا کانتر فلو – Counter Flow

در برجهای خنک کن جریان مخالف، جهت جریان آب که به کمک نازل ها پاشیده می شوند از بالا به پایین است در حالیکه هوای تازه از قسمت پایین برج به داخل کشیده می شود.

این نوع برجها از لحاظ فرم بدنه در حالت کلی به دو صورت برج های بطری شکل(گرد) و برج های مکعبی تقسیم می شوند. برج های گرد به دلیل فرم بدنه و همچنین عدم وجود قطره گیر مناسب و در عین حال سیستم پاشش آب با راندمان پایین، امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

مهمترین مزیت این نوع از برج های های خنک کننده(گرد) قیمت کمتر آنها نسبت به نوع مکعبی می باشد. در تصویر ذیل نمایی کلی از یک برج خنک کننده جریان مخالف با بدنه استوانه نمایش داده شده است.

Counter Flow cooling tower

Counter Flow cooling tower

برج های خنک کننده جریان مخالف یا Counter Flow دارای مزایا و معایب ذیل می باشند.

مزایا :

راندمان بالاتر نسبت به برج های جریان متقاطع به دلیل فاصله مناسب ورودی هوا و خروجی فن و عدم ایجاد جریان گردابی
امکان استفاده کامل از قطره گیر و لوور و در نتیجه کاهش اتلاف آب
امکان استفاده مناسب از پکینگ های اسپلش در شرایط خاص
بهره گیری از نازل های تحت فشار و پوشش کامل پکینگ ها

معایب :

نیاز به پمپ با هد بالاتر از برج های جریان متقاطع
عرض بیشتر فضای مورد نیاز جهت نصب، نسبت به برج های جریان متقاطع

همچنین در تصویر  زیر   نحوه برخورد جریان هوا و آب در انواع برج خنک کن نشان داده شده است.

 

منابع:

( Cooling Technology Institute (C.T.I

SPX Cooling Technologies

John c. Hensley, Cooling tower fundamentals, second edition

واکنش شما چیست؟
I like it
100%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
میثم نجفی ارشادی
دانشجوی مهندسی مکانیک

پاسخ بدهید