برج خنک کننده مدل TTS-CT

توضیحات

قبل از آشنایی با برج خنک کننده و نحوه عملکرد آن بهتر است با مفهوم دمای مرطوب و خشک آشنا شویم:

دمای خشک هوا

دمای خشک یا دمای حباب خشک دمایی است که توسط دماسنج های معمولی قابل اندازه گیری است .هنگام اندازه گیری دمای خشک محیط دماسنج باید در سایه ودور از اثار تشعشع خورشید قرار داشته باشد.

دمای خشک محیط در هر منطقه طبق اطلاعات استخراج شده از ایستگاه های هواشناسی دارای میانگین حداقل وحداکثر می باشد که در محاسبات تهویه به عنوان مراجع مورد استفاده قرار می گیرد.

 

دمای مرطوب هوا

چنانچه حباب یک دماسنج معمولی را با یک پارچه ای مرطوب پوشانده ودر معرض جریان هوا قرار دهیم دماسنج دمایی را نشان می دهد که از دمای خشک کمتر است این دمارا دمای مرطوب یا دمای حباب مرطوب می نامند.
در واقع دمایی که توسط این دماسنج نمایش داده می شود واکنشی است به تاثیر سرمایش تبخیری آب که پارچه به آن آغشته شده است.
محاسبه دمای مرطوب با استفاده از دمای خشک ورطوبت نسبی از نمودار سایکرومتریک قابل محاسبه می باشد.
در برج های خنک کننده دربهترین شرایط دمای آب برج 3-2 درجه بالاتر از دمای حباب مرطوب خواهد بود در چنین شرایطی استفاده از برج خنک کننده در مناطقی با رطوبت بالا بلا استفاده می باشد.

 

برج خنک کننده

در اکثر کارخانجات کوچک وبزرگ یکی از اصلی ترین ومهم ترین تجهیز درحوزه ی خنک کاری میتوان به برج خنک کننده (کولینگ تاور) اشاره کرد.

در واحدهاي صنعتي بعضي از واكنشهاي شيميايي در درجه حرارت بالا صورت مي گيرند و نيز بعضي از واكنشهاي شيميايي حرارت زا مي باشند بنابراين لازم است حرارت حاصل را به طريقي از سيستم خارج نمود ، كه اين كار را با استفاده از برجهاي خنك كننده آبي و يا خنك كننده هاي هوايي انجام مي دهند.

خنك كننده‌هاي هوايي از سيال هوا استفاده مي كند و به دليل ضريب انتقال حرارت كم هوا نياز به سطح تبادل حرارتي زيادي است به همين علت خنك كننده هاي هوايي بسيار بزرگتر از خنک كننده هاي آبي مي باشند.

از طرف ديگر كنترل اين خنک كننده‌ها و همچنين به جريان درآوردن هوا در آنها مشكل تر از خنک كننده هاي آبي مي باشد.

همچنين مهمترين نقص خنك كننده هاي هوايي نسبت.به نوع آبي افت دماي كمتر آن مي باشد حداكثر كاهش دما در اين نوع خنك كننده ها 10 درجه فانهایت می باشد واگر دمای هوا بالا باشد اثر خنک کنندگی دستگاه به شدت کاهش می یابد.

در خنك كننده هاي آبي از سيال آب استفاده مي كنند كه غالبا شامل آب شيرين، آب شوردريا ويا مخلوطي از آب يا الكل هاي مونو يا پلي هيدريک می باشد، بسته به نوع منبع تأمين آب، خنك كن ممكن است داراي كيفیت هاي متفاوتي باشد كه با توجه به كيفيت آب‌هاي مورداستفاده تمايل به خوردگي و رسوب گذاري و … در برجهاي خنك كننده آبي وجود خواهد داشت و بايستي اصلاحات لازم را روي آب انجام داد كه تا آنجا كه ممكن است خطرات حاصل را به حداقل رساند.

 

بطور کلی برج خنک کننده دستگاهی است برای خنک کردن آبی که جهت گرماگیری از واحد گرمازا در دستگاه هایی که تولید گرما دارند وگرمای آن باید از سیستم دفع شود مورد استفاده قرار می گیرد .

 

عملکرد دستگاه کولینگ تاور

این دستگاه با ایجاد سطح وسیع تماس بین آب وهوا تبخیر را آسان می کند و باعث خنک شدن سریع آب می شود.

عملکرد خنک شدن آب در برج های خنک کننده در اثر برخورد ذرات آب با ذرات هوا و از دست دادن گرمای نهان تبخیر آب و در نتیجه خنک شدن آب و گرم شدن هوا می‌باشد، که طی این مراحل مقداری از آب تبخیر می گردد.

برج های خنک کننده در مدل های مختلف علاوه بر آب به منظور خنک سازی سیالاتی دیگر در صورت لزوم مورد استفاده قرار می گیرند.
تکنولوژی ساخت برج های خنک کننده بسیار ساده می باشد همان طور که در ایران ساخت این برج ها در محدوده وسیعی صورت می گیرد.
در اکثر کارخانه ها تعدادی زیادی مبدل حرارتی وجود دارد که در آنها آب عامل سردکنندگی می باشد آب در دستگاه به گردش درآورده شده وبا جذب گرما ودفع گرما در برج به روش هدایت تشعشع و جابجایی و تبخیر آب گرمای خود را از دست داده و مجددا به سیستم بازگردانده می‌شود.

 

انواع برج خنک کننده مدل TTS-CT

برج های خنک کننده از نظر جهت جریان هوا در سه دسته جریان مخالف جریان، متقاطع و جریان موافق، طبقه بندی می شوند.

 

برجهای خنك كن جريان مخالف

ساختار جريان آب وهوا در اين برج به گون هاي است كه آب از بالاي برج روي سطوح حرارتي مي ريزد و هوا از پايين برج و در خلاف جهت حركت آب ، حركت مي كند. بنابراين در ارتفاعهاي مختلف شرايط ترموديناميكي مختلفي وجود خواهد داشت.

مثلا در يك سطح هم ارتفاع درون سطوح تبادل حرارتي دماي آب و هوا ثابت خواهد بود. اين شرط براي كميت‌های ديگر مثل رطوبت هوا نيز برقرار است.

مزایا:

• امکان پوشش پکینگ ها به علت استفاده از نازل های تحت فشار
• امکان استفاده از قطره گیرآب در برج
• راندمان بالاتر نسبت به جریان متقاطع

معایب:

• الزام استفاده از پمپ آب با هد بالاتر
• اشغال فضای بیشتر جهت نصب دستگاه

 

برج خنک کن جریان متقاطع

در این نوع برج ها جریان آب وهوا بر هم عمود می باشند به این صورت که آب به سمت پایین وهوا در جهت افقی جریان می یابد جریان هوا در این برج می تواند به صورت مکشی از یک سمت، مکشی از دو سمت و دمشی باشد که معمولا مدل آخر چندان مرسوم نیست.

مزایا:
• امکان استفاده از پمپ با هد پایین تر به علت کارکرد آب رسانی سیستم در فشار جو
• اشعال کمتر فضای محیط

معایب:
• عدم بازدهی مناسب برای آب های سخت
• عدم استفاده از قطره گیر برای جلوگیری ازپاشش آب به بیرون
• ایجاد جریان هوای گردابی در ورودی و خروجی برج

 

طبقه بندی برج‌های خنك كن جريان مخالف

Natural Draught Type

در اين نوع برج هوا بطور طبيعي باجريان آزاد در دسترس قرار گرفته و هواي گرم شده درون برج ، دانسيته كمتري نسبت به هواي سرد بيرون برج دارد به علت وجود اين اختلاف دانسيته هواي سنگين و سرد محيط از قسمت زيرين وارد برج شده و هواي گرم را ازقسمت فوقاني برج به بيرون مي راند.

لذا يك گردش طبيعي در برج بوجود مي آيد . براي اينكه سرعت هوا زياد شود و دبي لازم براي خنك كردن آب را بوجود آورد , بايد اختلاف دماي هواي گرم و هواي سرد زياد بوده و در ضمن ميزان هواي گرم بالاي برج هم به اندازه كافي باشد.

لذا اين گونه برجها اولا بسيار بزرگ هستند و در ثانيی براي مواردي كه دماي آب هميشه بالاست مورد استفاده قرار مي گيرند.

در ضمن از لحاظ ساختاري اين برجها فاقد بست وبند در برج مي باشد و فقط تعداد زيادي سوراخهاي پخ شكن آب در بالاي آن نصب گرديده است.

نوع ديگر آن داراي بست و بندهاي چوبي است كه راندمان بهتري را داراست در ضمن همانطور كه گفته شد به دليل بزرگ بودن اين برجها (بلند و باريك) پمپهايي با فشار زياد جهت پمپاژ آب در بالاي برج مورد نياز است.

 

Mechanical Draught

در برج‌هاي خنك كن با درافت مكانيكي از يك فن مكانيكي براي به جريان درآوردن هوا استفاده مي كنند . وجود فن باعث مي شود كه بتوان در يك برج كوچك دبي زيادي از هوا را عبور داد و بنابراين بازده حرارتي اين برجها در مقايسه با نوع درافت طبيعي بيشتر خواهد بود و علاوه بر آن داراي حجم كوچكتري نسبت به نوع طبيعي مي باشند .برج‌هاي خنك كن مكانيكي بر اساس روش به جريان درآوردن هوا درون برج به دو دسته تقسيم مي شوند.

1. نوع مكنده
2. نوع دمنده

 

در نوع مكنده جريان توسط يك فن از بالاي برج مكيده مي شود ولی در نوع دمنده جريان از پايين برج توسط فن به درون برج دميده مي شود.

اين دو روش داراي مزايا و معايبي نسبت به يكديگر هستند. به عنوان مثال در نوع مكنده قدرت مصرفي فن كمتر است، زيرا اختلاف دانسيته هواي گرم و سرد به عملكرد فن كمك مي كند.

علاوه بر اين جريان هواي عبوري از روي سطوح حرارتي در اين روش حالت يكنواخت تري دارد اين دو پديده در نوع دمنده ضعيف‌تر هستند اما در عوض نصب فن‌هاي مكنده و كوپلينگ آن‌ها مشكل است و در ضمن كاركردن فن در هواي داغ خروجي برج مشكلات متالوژيكي براي فن و يا ياتاقان‌ها و سيل‌هاي آن بوجود مي آورد.

در برج‌هاي خنك كن جريان متقاطع معمولا از روش مكشي براي به جريان درآوردن هوا استفاده مي‌شود و كمتر از روش دمنده و يا درافت طبيعي در چنين برجهايي بهره برده مي شود و تنه در برجهاي خنك كن كوچك كه مصارف خانگي دارند از برجهاي خنك كن دمنده استفاده مي‌گردد.

• از نظر وزش هوا می توان آنها را در دو گروه اجباری و طبیعی جای داد.
• از نظر فن و چگونگی گردش آب نیز می توان از برج با فن گریز از مرکز برج با فن  جریان محوری برج با گردش آب باز و بسته نام برد که در نوع سانتریفوژ در صورتی که سرعت فن آن پایین تر از 900 دور انتخاب شود دارای صدا و لرزش پایین تری از نوع ملخی است.
• برج های خنک کننده از نظر جنس وساختار نیز در سه گروه عمده مکعب فلزی ذوزنقه ای و فلیبر گلاس دسته بندی می شود.

 

انواع سیستم‌های خنک کننده

سيستم هاي خنك كننده به دو دسته تقسيم مي شوند:

1. سيستم آب خنك كننده غير مستقيم (Indirect Cooling Water System)
2. سيستم آب خنك كننده مستقيم (Direct Cooling Water System)

سيستم آب خنك كننده غير مستقيم به سيستمي گفته مي‌شود كه سيال سرد از طريق يك رابط مانند راكتور ، مبدل حرارتي با سيال گرم در تماس است.
سيستم آب خنك كننده مستقيم به سيستمي گفته مي‌شود كه آب بطور مستقيم با مواد جامدي كه بايستي خنك شوند تماس دارد. به اين صورت كه آب توسط نازل بصورت اسپری بر روي مواد جامد بطور مستقيم پاشيده شده و خنك مي شوند.

سيستمهاي مذکور خود نيز داراي انواع مختلفي مي باشند كه هر كدام را به صورت اجمالي توضيح خواهيم داد.

 

انواع سيستم آب خنك كننده غير مستقيم

1. سيستم باز آب خنك كننده گردشي .
2. سيستم بسته آب خنك كننده گردشي .
3.  سيستم يكبارگذر آب خنك كننده .

انواع سيستم آب خنك كننده مستقيم

1. سيستم باز آب خنك كننده گردشي.
2. سيستم يكبار گذر آب خنك كننده .

مكانيزم انتقال حرارت در برج‌های خنك كن

انتقال حرارت بين هوا و آب به دو صورت محسوس وغير محسوس صورت مي گيرد.

انتقال حرارت محسوس در اثر اختلاف دماي هوا و آب بوجود مي آيد و انتقال حرارت غير محسوس در اثر اختلاف رطوبت نسبي هواي محيط و هواي اشباع در دماي سطح قطرات آب بوجود مي آيد.

اين اختلاف رطوبت باعث مي‌شود كه مقداري از آب تبخير شده و به لايه نازك هواي اشباع مجاور قطره كه داراي رطوبت نسبي صد در صد است وارد شود.

اختلاف دماي هواي عبوري ازكنار اين لايه نازك هواي اشباع كه داراي دماي حباب مرطوب می باشد باعث مي‌شود كه انتقال حرارت از فيلم نازك به هواي گذرنده از كنار قطره صورت بگيرد در نيتجه عمل تبخير آب كاهش مي يابد.

لذا در برجهاي خنك كن مرطوب نياز به سطوحي داريم كه بتواند لايه نازك هواي اشباع اطراف قطرات آب را فراهم كند از طرف ديگر مسير جريان پيدا كردن آب و هوا هر كدام و يا نسبت به يكديگر در برجهاي مختلف با هم تفاوت دارند.

 

انتخاب کولینگ تاور

انتخاب برج خنک کننده وابسته به تعیین چهار عامل زیر است:

• دبی آبی که باید سرد شود.
• دمای آب ورودی به برج خنک کننده.
• دمای آب خروجی از برج خنک کننده.
• دمای مرطوب هوای ورودی به برج خنک کننده.

برج خنک کننده و ظیفه دفع نمودن گرمای حاصل از چرخه سیستم سرمایش را بر عهده دارد واز آنجا که برج ها بر مبنای سیستم سرمایش تبخیری عمل می کنند با افزایش دمای مرطوب ظرفیت برج در خارج نمودن گرمای حاصل از چرخه سرمایش کاهش می‌یابد.

 

عملکرد برج خنک کننده مدل TTS-CT

عملکرد برج خنک کننده مدل TTS-CT در کاتالوگ‌ها معمولا براساس دوفاکتور رنج (rang) و آپروچ (approch) تعریف و انتخاب می‌شود. رنج اختلاف دمای آب ورود و خروج از برج را گویند و آبرچ اختلاف درجه حرارت مرطوب هوای ورودی و آب خروجی را گویند.

اختلاف دمای آب در شرایط استاندارد حدود 10 درجه فارنهایت (95 به 85) در نظر می گیرند.

نکته: عدد آبرچ هرچه بزرگ تر باشد عملکرد برج بهتر خواهد بود.

 

انواع خوردگی در برجهای خنك كننده

1. خوردگی حفره‌ای
2.  خوردگی جدايشی
3. خوردگی گالوانيكی
4. خوردگی بين دانه‌ای
5. خوردگي تنشی
6. خوردگی سايشی

کنترل سختی آب و آب جبرانی در برج خنک کننده

در برج خنک کننده مقداری از آب برج همیشه درحال تبخیر می باشد در نتیجه غلظت املاح وسختی آب بالا می رود جهت کنترل میزان سختی آب باید همیشه مقداری آب از سیستم برج خارج و آب باسختی کم جایگزین شود .
مقدار تخلیه آب یازیرکشی حدود 0.1 درصد آب درگردش ودرکل آب تغذیه به برج (آب جبرانی) حدود 3 تا 5 درصد برآورد می گردد.

 

مشکلات ناشی از تشکیل رسوب در برج خنک کننده

•  گرفتگی نازل های پاشش کننده آب وپکینگ ها که سبب کاهش دبی هوای عبوری و افت دبی و فشار آب می گردد.
•  افت انتقال حرات در برج
• ایجاد خوردگی وآسیب دیدن بدنه وکاهش عمر مفید آن
• افزایش تعمییرات ونگه داری دستگاه
• روش های جلوگیری از رسوب و رسوب زدایی
• سختی گیر رزینی
• OR
• اسید شویی
• سختی گیر مغناطیسی
• روش ری موج نسل پنجم

 

روش کارکرد برج خنک در چیلر های تراکمی

در چیلر های تراکمی بخار مبرد پس از خروجی از کمپرسور و در چیلر های جذبی بخار آب حاصل از ژنراتور وارد یک مبدل حرارتی به نام کندانسور یا چگالنده شده و در آن سرد می شود فرایند سرمایش بخار در کندانسور به وسیله هوا یا آب انجام می گیرد.

در حالت اول هوا توسط بادزن هایی از روی کویل کندانسور عبور داده شده ودر نتیجه جابجایی اجباری عمل سرمایش انجام می پذیرد. به این نوع چگالنده کندانسور هوایی می گوییم درصورت استفاده از کندانسور هوایی لازم است کندانسور هوایی در هوای آزاد مانند بام ساختمان نصب شود.

در سیستم سرد کردن بخار کندانسور با استفاده از آب آبگرم شده در کندانسور بوسیله پمپ به برج خنک کن که در هوای ازاد (معمولا بام ساختمان) نصب می‌شود هدایت می‌شود.

لوله کشی بین کندانسور به برج کن تشکیل یک مدار بسته ومستقل را می دهد. از طریق این شبکه لوله کشی (و به وسیله پمپ) آبگرم شده در کندانسور به برج خنک رفته سرد می شود و به کندانسور بر می گردد و این چرخه تکرار می شود لوله های شبکه لوله کشی بین برج خنک کن و چیلر معمولا از قطور ترین لوله های سیستم تهویه مطبوع است.

الکتروموتور پمپ این مدار سه فاز زمینی است و اگر پمپ در مسیر لوله برگشت برج خنک کن قرار گیرد، بهتر می تواند پیوسته کندانسور را پر از آب تحت فشار نگه دارد. در برج خنک آب از بالا به پایین توزیع شده و به وسیله جریان هوا از داخل آن تحت فرایند اشباع بی در رو (آدیاباتیک) خنک می‌شود.

 

برج خنک‌کننده در سیکل تبرید تراکمی سردخانه

کم کردن مصرف آب در سردخانه ها از نظر اقتصادی بسیار مهم است به خصوص در کشور ما که اکثر سرد خانه ها در اطراف شهرها ساخته شده اند و از آب شهر یا چاه جهت خنک کاری کندانسور استفاده می‌کند لذا ضروری است که جهت خنک کاری و گرماگیری دستگاه کندانسور مورد استفاده قرار می گیرد و در سیستم در حال گردش می باشد.

پس از جذب گرما در سیستم مجددا مورد استفاده قرار بگیرد جهت خنک کردن این آب گرم شده در سیستم از تجهیزات برج خنک کننده استفاده می شود.

در سردخانه‌های دیگر مثل سردخانه‌های آمونیاکی که دارای ظرفیت بالاتری می‌باشند از روش‌های دیگری جهت خنک کاری گاز مبرد گردشی استفاده می شود مثل کندانسورهای تبخیری که در اکثر سردخانه های آمونیاکی استفاده می‌شود.

 

مزایای استفاده از برج خنک کننده فایبرگلاس

1. سبک بودن وزن آن‌ها
2.  راندمان بالاتر نسبت به برج های چوبی و فلزی

بزرگ ترین عیب برج های خنک کننده فایبر گلاس خاصیت شکنندگی آن‌ها می باشد و تابش نور خورشید و سنگینی فن روی برج خنک فایبر گلاس عوامل نامطلوبی محسوب می‌شود.

 

پارامترهایی جهت انتخاب سریع برج خنک کننده

1. دبی آب جریانی در برج یا ظرفیت سرمایش برج
2. دمای آب ورود به برج که اغلب 95 درجه فارنهایت انتخاب می شود.
3. دمای آب خروجی از برج که اغلب 85 درجه فارنهایت انتخاب می شود.
4. دمای مرطوب هوای خارج (ورودی به برج)

 

نحوه‌ی کنترل ظرفیت در برج خنک کننده

درصورت کاهش دمای هوای بیرون در کندانسور آبی چیلر تراکمی منجر به ایجاد کاهش فشار مبرد قبل از شیر انبساط شده که این امر منجر به یخ زدن مسیر حرکت مایع مبرد می‌شود بنابر این بایستی ظرفیت برج خنک کننده را کنترل نمود و این کنترل به روش های زیر می‌تواند اجرایی شود:

• استفاده از یک کلید خاموش و روشن برای استفاده در فن
• استفاده از فن دور متغییر در دستگاه
• استفاده از یک شیر دو راهه ی موتوری جهت کاهش دبی آب ورودی به برج
• استفاده از یک شیر سه راهه جهت بایپاس کردن بخشی از آب که از کندانسور به سمت برج می آید.

استفاده از شیر سه راهی جهت کنترل ظرفیت:

 

 

چنانچه کنترل کننده‌ای در مسیر لوله آب خروجی از برج قرار گرفته است دمای آب خروجی به سمت کندانسور چیلر را زیاد از حد تشخیص دهد با ارسال فرمان به شیر سه راهه موجب باز شدن مسیر کنار گذر می شود. بنابراین بخشی از آب ورودی به برج قبل از رسیدن به افشانک‌ها و بدون گذر از برج به مسیر برگشت باز می گردد و برج با ظرفیت کمتری کار می کند.

 

کنترل فشار کندانسور آبی با خاموش وروشن کردن فن برج خنک کن

یکی از ساده ترین و کم هزینه ترین روش های کنترل فشار کندانسر در چیلرهای تراکمی کنترل درجه حرارت آب برج خنک کن می‌باشد که با خاموش کردن فن برج تا حدود زیادی درجه حرارت آب برنج را می توان کنترل نمود در این روش می توان یک یا چند فن برج خنک کن را توسط ترموستات های تابستانی خاموش و روشن کرد به طوری که رنج ترموستات را در حداقل درجه حرارت آب ورودی به کندانسور حدود ۳۰ الی ۲۴ یا بین ۸۵ تا ۷۵ درجه فارنهایت تنظیم نمود و سنسور ترموستات را در مسیر آب خروجی از برج خنک کن و یا ورودی به کندانسر نصب نمایید.

اگر چنانچه درجه حرارت آب خروجی از برج به میزان تنظیم شده ترموستات برسد برج خنک کن را خاموش میکند و با افزایش درجه حرارت مجدداً را روشن میکند نکته به جای ترموستات تابستانی میتوان از کنترل فشار کم نیز استفاده نمود به طوری که به تعداد مورد نیاز بستگی به تعداد فن ها کنترل کننده فشار کم را روی خط مایع مبرد کندانسر نصب و رنج آنها را به صورت پله ای با اختلاف نسبت به یکدیگر تنظیم می کنند.

 

انواع برج خنک کننده از نظر نحوی برخورد سیال با محیط

1.  برج خنک کننده مدار بسته
2. برج خنک کننده مدارباز
3. برج خنک کننده هیبرد

برج خنک کننده مدار بسته

در این نوع برج خنک کننده سیال مربوطه درون کویل جریان یافته و آب به وسیله ی نازل و پمپ های مخصوص روی کویل پاشش میشود و همزمان بر اثر عبور جریان هوا مقداری از آب پاشش شده تبخیر میشود که این تبخیر سبب خنک شدن سیال درون کویل میگردد.

برج خنک کننده مدار بسته و کاهش مصرف آب

دربرج خنک کننده مدار بسته سیال یا آب خنک شونده با محیط تماس نخواهد داشت که در این حالت برخلاف برج خنک کننده مدار باز نیاز به تامین آب میکاپ سیال داخل لوله نیست که این نکته مهم در خصوص کاهش مصرف آب در برج خنک کننده مدار بسته حائز اهمیت است.

 

 

برج خنک کننده مدار باز

در این نوع برج سیال مربوطه جهت خنک کاری مستقیما توسط نازل و پمپ بر روی پکینگ ها اسپری شده و همزمان با حرکت جریان هوا تحت فرایند آدیاباتیک عمل سرمایش تبخیری انجام شده و سیال فرایند در اثر تبخیر خنک می‌شود.

استفاده از برج خنک کننده مدارباز به دلیل داشتن ابعاد کوچکتر و هزینه اولیه کمتر رواج پیدا کرده است.

 

 

برج خنک کننده هیبرید

برج خنک کن هیبرید ترکیبی از برج خنک کننده خشک وبرج خنک کننده تر است که در زمان‌های اوج گرما از تبخیر آب و در سایر موارد از هوای محیط برای خنک‌کاری سیستم استفاده می کند از عمده معایب برج خنک کن هیبرید هزینه اولیه ساخت بالا و در عین حال ابعاد بزرگتر نسبت به برج خنک کن های مدار بسته و مدار باز است.

از بزرگ‌ترین مزیت برج خنک کن هیبرید کاهش قابل توجهی آب در مصرف سالیانه است نحوه کاهش مصرف آب در برج خنک هیبرید بدین ترتیب است که در این نوع برج خنک کننده سیال یا آبی که نیاز به خنک کاری دارد ابتدا به بخش بالایی کولینگ تاور وارد می‌شود و در این بخش آب یا سیال مورد نظر ابتدا در کویل ها توسط هوای محیط تا حدی خنک می شوند.

این مرحله از خنک کاری در بسیار بسیاری از فصول سال کمک می کند تا میزان خنک کاری مورد نیاز توسط تبخیر تا حد قابل توجهی کم شود که درنتیج این عمل موجب کاهش مصرف آب وکنترل ظرفیت در سیستم می شود.

 

 

تفاوت ایرکولر با برج خنک کننده مدار بسته

هر دو دستگاه از کویل حرارتی جهت خنک کردن سیال فرایندی استفاده می کنند که این امر مزیتی است جهت کاهش مصرف آب در دستگاه در اثر تبخیر.

از عمده تفاوت های اصلی بین این دودستگاه در نحوه خنک کاری سیال فرایندی می باشد بدین طریق که در دستگاه برج خنک کننده مدار بسته عمل خنک کاری به وسیله پاشش آب بر روی کویل نیز انجام شده ودمای سیال بیشتر کاهش می‌یابد.

اجزاء برج خنك كن

• بدنه دستگاه
• فن والکتروموتور (محوری با سانتریفوژ)
• لوله های انتقال دهنده آب
• قطره گیر
• بادگیر
• حوضچه تشتک آب
• نازل های توزیع کننده آب
• پکینک های لانه زنبوری

 

پکینگ‌ها

پکینگ ها در برج های خنک کننده مهمترین قطعه جهت افزایش سطح تبادل حرارت به حساب می آیند انتخاب پکینگ‌ها در برج‌های خنک کننده بر اساس نوع کاربری و آلودگی محیط اطراف انجام می شود.

طریقه عملکرد پکینگ بدین صورت می باشد که با عبور هوا از لابلای فضای پکینگ باعث تبخیر سطحی آب شده و لایه رویه آب با گرفتن گرمای نهان تبخیر از لایه زیرین تبخیر شده و منجر به خنک شدن آب می گردد.

 

قطره گیر

جهت جلوگیری از خروج قطرات آب پاشیده شده توسط فن به فضای خارج استفاده می کنند .قطره گیر ها در صرفه جویی و جلوگیری از هدر رفتن آب نقش بسیار مهمی دارد.

 

نازل اسپری آب

نازلهای اسپری آب یکی از اصلی ترین و مهمترین تجهیزاتی هستند که تاثیر مستقیم در راندمان دستگاه دارند بدین طریق که آب پمپ شده پس از عبور از آن به قطرات ریز تبدیل شده و میتواند سطح تماس بیشتری با هوا داشته باشد.

 

لوور ورودی هوا

این تجهیز در قسمت ورودی هوا به برج نصب می گردد و وظیفه آن جلوگیری از پاشش آب به بیرون از دستگاه همچنین عدم ورود گرد و خاک به دستگاه می شود.

 

فن دستگاه

فن های مورد استفاده در برج های خنک کننده می‌توانند از نوع محوری و سانتریفیوژ باشند که بنا بر نوع کاربری برای دستگاه انتخاب می شود.

 

انتخاب برج خنک کن

از روی کاتالوگ برای انتخاب برج خنک کن از روی کاتالوگ به پارامترهای زیر احتیاج داریم:

1. دمای هوای مرطوب
2. دمای آب ورودی به برج
3. اختلاف دمای آب در برج خنک کن که معمولا 10 درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود
4. دمای اب خروجی از برج
5. دبی آب جریانی در برج خنک کن که همان دبی آب خنک کننده کندانسور است که معممولا 3 وگاهی 4 gpm برازای هر تن تبرید در نظر گرفته می شود.

با در دست داشتن معلومات فوق ومراجعه به کاتالوگ مدل مناسب را انتخاب نموده وسایر مشخصات مورد نیاز را از جدول استخراج می کنیم. درهنگام انتخاب برج خنک کننده در صورت بالا بودن دبی آب پمپ باید چند برج را بصورت موازی نصب نمود در این صورت هنگام لوله کشی وانتخاب پمپ با ید دقت کنیم که افت فشار در تمام برج ها یکسان باشد.

 

نصب برج خنک کننده مدل TTS-CT

کولینگ تاور را باید در محیط وفضای آزار نصب نمود . بهترین محل نصب برج روی زمین ونزدیک مرکز تاسیسات می باشد. در مکان هایی هم به علت محدودیت مکان روی سقف ساختمان نیز قرار می دهند که درصورت باید سقف ساختمان تحمل وزن برج را داشته باشد.

 

فضای نصب کولینگ تاور

کولینگ تاور نیازمند حدوداً یک متر مربع مساحت به ازای هر ۴۰۰ متر مربع سطح کل ساختمان هستند و ۴ تا ۱۲ متر ارتفاع دارد .در جاهایی که سر و صدای برج خنک کننده ممکن است موجب سلب آسایش از همسایه شود طراحی برج باید به گونه‌ای باشد که از صدای اضافی دستگاه کاسته شود.

سایزینگ بیش از حد دستگاه می‌تواند سر و صدا و مصرف انرژی و توانایی در کاهش دمای آب کندانسور را افزایش دهد که باعث کم شدن اثر سرمایش می‌شود.

برج های خنک کننده به این دلیل که می‌توانند بر روی زیبایی و جلوه ساختمان اثرگذار باشند به همین دلیل در نصب آن باید دقت نمود که در جایی نصب شود که فضای آزاد و کافی برای گردش هوا وجود داشته باشد.

 

بررسی برج خنک کننده

دستگاهی است که حرارت اضافی تجهیزات تهویه و مطبوع را می‌گیرد و آن را به محیط منتقل می‌کند سیالاتی که جهت خنک کاری تجهیزات و سیستم های تهویه مطبوع پالایشگاه ها صنایع پتروشیمی نیروگاه ها استفاده می شود در اثر سیرکولاسیون گرم شده و دمای آن بالا می‌رود برج خنک کننده این گرما را با استفاده از روش تبخیر آب را نزدیک دمای مرطوب پایین آورده وحرارت را از سیستم دفع می کند.

عمده ترین مشکلات به وجود آمده برای یک برج خنک کننده عبارت اند از:

1. قطعات داخلی برج
2. کپک و باکتری های بیولوژیکی
3. تشکیل رسوب در قسمت‌های مختلف برج خنک کننده

 

تبخیر آب در برج خنک کننده

مقدار آب تبخیری در کولینگ تاور به ازای هرتن حدود 2 گالن در ساعت می باشد و مقدار آبی که در سیستم توسط جریان هوای فن خارج می شود 0.1-0.3 درصد gpm آب در گردش سیستم می‌باشد.

مقدار تخلیه آب یا زیر کشی آب در گردش در کل آب تغذیه به برج حدود ۲ گالن در ساعت به ازای هر تن برآورد می گردد. که معولا بازای هر تن حدود4 gpm آب جبرانی مورد نیاز می باشد.

 

محاسبه پمپ

دبی پمپ برج خنک کننده معمولاً به ازای هر تن ۳ تا ۴ gpm در نظر گرفته می شود. برای محاسبه هد پمپ افت لوله و شیرآلات در مسیر رفت و برگشت به اضافه افت درون کندانسور( حدود ۱۰ فوت) به اضافه فشار استاتیکی از تشتک برج تا محل لوله ورودی آب کندانسور که تقریباً همان ارتفاع برج می باشد محاسبه می شود که معمولاً به طور میانگین برای هر پمپ حدود ۲۵ تا ۳۵ فوت هد برآورد می گردد.

 

محاسبه دمای آب خروجی از برج:

TwL=(todb-2towb+twe)/4

که در آن:

Twl: دمای خروجی آب

Todb: دمای خشک هوای بیرون

Towb: دمای مرطوب هوای بیرون

Twe: دمای آب ورودی به برج

مثال: دمای آب خروجی از برج در صورتی که دمای آب ورودی به برج 96 درجه فارنهایت ودمای خشک و مرطوب هوا به ترتیب 95 و 78 درجه فارنهایت است بدست آوردید.

Twl=(95+2*78+96)/4

مقداری دمای آب خروجی از برج برابر است با 87 درجه فارنهایت.

 

ظرفیت برج خنک کننده

ظرفیت برج خنک کننده در حالت کلی بر اساس تن تبرید معادل 15000Btu/hr در نظر گرفته می شود که این مقدار شامل 12000Btu/hr (یک تن تبرید واقعی )برابر ظرفیت اصلی سرمایش 3000Btu/hr شامل گرمای اضافی ناشی از چرخه فعالیت دستگاه سرمایش است و 15000Btu/hr مقدار گرمایی است که برج باید از سیستم خارج نماید.

با توجه به توضیحات داده شده با استفاده از رابطه زیر می توان ظرفیت برج را محاسبه نمود:

(C/T) (GPM*500*∆T)/(15000BTU/hr)

 

که در آن:

C/T= ظرفیت برج بر حسب تن تبرید

GPM= دبی آب گردشی در دستگاه

∆T= اختلاف دمای آب ورود و خروج به برج برحسب فارنهایت.

برای تعیین ظرفیت واقعی برج خنک کننده باید با در نظر داشتن دامنه رنج و آپرچ ضریب ظرفیت را از جداول و منحنی های ویژه استخراج نمود و در ظرفیت نامی ضرب نمود.

 

جدول تعیین ظرفیت برج خنک کننده

دمای آب ورودیf	دمای آب خروجیf	دمای مرطوبf	ضریب ظرفیت
90	80	70	0.85
95	85	76	0.88

 

دبی هوا در کولینگ تاور

مقدار هوای مورد نیاز در برج خنک کننده تقریباً به ازای هر gpm بین ۹۰ تا ۱۰۰ سی اف ام در نظر گرفته می شود و برای چیلرهای جذبی که دبی آب برج خنک کننده برای هر تن حدود gpm ۳.۶ – ۴ می باشد مقدار هوای مورد نیاز را می توان به ازای هر تن ۳۶۰ تا ۴۰۰ سی اف ام در نظر گرفت.