برج خنک کننده یا cooling tower از سیستم‌های صنعتی می باشد که برای رفع هوای گرم به وسیله دستگاه تهویه طراحی شده است.

به بیانی دیگر ، این سیستم یک مبدل حرارتی است که وظیفه دارد بطور مستقیم یا غیر مستقیم آبگرم و هوا و حرارت اضافه آب را به هوای خنک مبدل کند و آن را به اتمسفر برساند .

در بسیاری از صنایع مثل صنایع پتروشیمی ، معدنی، صنایع غذایی، هسته ای ، دارویی و …. از برج‌های خنک کننده استفاده می‌شود.

کار این دستگاه ، تبخیر آب و برقراری ارتباط مستقیم بین جریان آب و هوا می باشد که برای انجام آن روش های گوناگونی وجود دارد .

این سیستم در شکل ها و سایزهای مختلف از ابعاد کوچک تا بسیار بزرگ طراحی شده است.

اَشکال آن ها به صورت مکعب و هذلولی، گرد می باشد.

این سیستم دارای پروانه در قسمت کناری خود بوده و یا فاقد پروانه می باشد که تفاوت هایی در میزان و مقدار توزیع آب داخل دستگاه ایجاد می شود .

همچنین می تواند به صورت اسپری و ثقلی و نازل باشد.

در ادامه همراه تیم فنی و مهندسی کارا پمپ باشید تا به بررسی تخصصی برج خنک کننده پرداخته و به صورت کامل با آن آشنا شویم.

کاربرد برج خنک کننده

کار برج خنک کننده متعادل و خنک کردن آب و حذف گرمای اضافه از تجهیزات دیگر مانند چیلر جذبی یا تراکمی، دیگ بخار، کوره القایی ، دستگاه تقطیر ، توربین ها بوده که این قطعات ، نیازمند به کولینگ و کولرها هستند .

به عبارت دیگر این سیستم منبع فراهم آورنده آب سرد برای حذف گرما تولید شده دستگاه ها می باشد.

این دستگاه ها بسیار با اهمیت هستند و نبود کولینگ باعث از کار افتادن سیستم خواهد شد.

تمام کارخانه های کوچک وبزرگ نیاز به استفاده از کولینگ تاور دارند تا گرمای اضافی دستگاه ها خود را به بیرون انتقال دهند.

شرکت های فولاد و نیروگاه ها ، پلاستیک سازی ها و صنایع از مهم‌ترین استفاده کننده های این سیستم به حساب می آیند.

این دستگاه معمولا در محیط بیرون و در فضای آزاد قرار می گیرد. دلیل آن ، نحوه کارکرد دستگاه است .

یک برج کولینگ با جذب هوای آزاد و ایجاد فرایند تبخیر موجب پایین آمدن حرارت آب می شود.

نحوه کارکرد برج خنک کننده

کولینگ تاور یا برج خنک کننده از ماشین های کولینگ می باشند که با فرایند تبخیر و ترکیب و انتقال حرارت و جرم کار خود را انجام می دهد.

بسته به شرایط محیطی دارای بدنه از جنس فلز و بتن یا فایبرگلس است.

برای کاهش میزان مصرف آب از مدل مداربسته این تجهیزات استفاده می کنند.

وظیفه برج کولینگ همانطور که از اسمش پیداست ، خنک کردن آب با تماس مداوم به هوای آزاد و ایجاد درصدی تبخیر است.

در مناطق مختلف عملکرد و کارایی این سیستم نیز متفاوت است.

برج ها بر اساس حرکت آب و هوا دسته بندی می شود .

دسته بندی کولینگ

همانطور که مطالعه کردید ، کرکرد این سیستم بر اساس حرکت آب و هوا دسته بندی می شود.

برج خنک کننده به دسته های زیر تقسیم شده و به صورت جامع با آن‌ها آشنا خواهیم شد.

انواع دسته بندی سیستم کولینگ به صورت فایل پی دی اف | کارا پمپ

1. جریان متقاطع
2. جریان های غیر هم جهت
3. مکش طبیعی
4. مکش مکانیکی
5. مکش اجباری
6. مدل خشک
7. مدل مرطوب
8. مدل مدار بسته

جریان متقاطع

هوا و آب در این نوع برج خنک کننده ، به صورت عمود وارد می شوند.

هوا از قسمت دیواره های عمودی وارد و با آب که از بالا منتقل می شود ، تماس پیدا می کند.

نیروی گرانش آب را یکنواخت و عمود در جهت حرکت هوا به پایین می‌کشد.

هوای آشفته با گذشتن از مسیر ریزش آب ، به سمت پرکننده‌ها وارد پخش خالی می‌گردد و تماس دمای آب پایین می آید.

هوا به وسیله فن‌ها به بیرون کشیده می‌شود.

از مزایا این مدل بهره برداری مناسب و به صرفه و نگهداری آسان دارند و انرژی کمی مصرف می کنند.

از معایب جریان متقاطع این است که مواد زائد وارد بخش پرکننده می شود .

جریان های غیر هم جهت

در این مدل جریان هوا دقیقا در خلاف جهت جریان آب وارد می‌شود و هوا از پایین برج نزدیک قسمت پرشونده وارد و از بالا خارج میگردد.

آب از سمت بالا بر روی پرکننده‌ها میریزد و سمت غیر هم جهت بیشترین سطح و مقدار تماس با هوا را دارد.

هوا گرما را از آب می‌گیرد توسط فن از بالا به بیرون حرکت می‌کند.

از مزایا این برج ها میتوان به بازدهی بالا ان و تماس زیاد بین آب و هوا اشاره کرد .

این مدل ها بیشتر در پالایشگاه‌ پتروشیمی ، نفت و گاز بکار میروند .

همانطور که میدانیم برج خنک کننده مدل های متفاوتی دارند که براساس میزان مکش هوا نیز دسته بندی دارد .

مکش طبیعی

در این مدل ها مکش طبیعی گرمای سیستم‌ را می‌گیرد و به بخش اتمسفر هدایت می شود.

آب گرم به وسیله پمپ از قسمت ورودی آب گرم نزدیک بالای برج وارد می‌شود.

تعدادی نازل متصل به ورودی آب را درون برج اسپری می‌کند در همان زمان هوا در سمت مخالف از پایین برج وارد می‌شود.

آب در تماس با هوا تبخیر می‌شود تبخیر گرما را میگیرد و آب باقی‌مانده خنک می‌شود آب خنک‌ شده در ظرف برج جمع‌آوری و به فرایند برمیگردد.

هوا به دلیل گرفتن گرما از آب در حال تبخیر به سمت بالا می‌رود.

با بالا رفتن دما چگالی هوا کم میشود و در نتیجه بالا رفت افزایش می یابد .

این پدیده بالا رفتن هوای گرم را در خانه در دود بخاری میتوان دید .

به همین دلیل مکشی طبیعی ایجاد می‌گردد و هوا را از پایین تا بالای برج می‌برد تا سرانجام آن را به بیرون پرتاب می‌کند.

این مدل برج خنک کننده ، هزینه تعمیر و نگهداری و ایمنی زیاد دارند و بازده انرژی آن ها بالا است .

مکش مکانیکی

در این برج‌ خنک‌کننده از مکش مکانیکی برای جابه‌ جایی هوا استفاده می‌شود .

مکش مکانیکی دو نوع دمیدن اجباری و مکش اجباری تقسیم می شود .

دمیدن اجباری

در این نوع برج ها هوا با کمک فن که در پایین برج قرار گرفته است به سمت بالا حرکت می کند.

آب گرم از بالای برج وارد می شود تماس غیرهم‌جهت آب و هوا منجر به تبخیر بخشی از آب و انتقال گرما به هوا می گردد.

میزان سرمایش در این مبدل‌ها نسبت به نوع دیگر کم است و محدودیت‌هایی از نظر عملیاتی دارد.

اگر مقاومت هوا زیاد باشد این مدل برای استفاده مناسب است برای انجام کار فن نیاز به توان بالایی دارد .

این مدلها در صنایع شیمیایی و انرژی مورد استفاده است.

مکش اجباری

اساس کار این مدل از برج خنک کننده ، با نوع قبلی متفاوت است .

آب از بالا و هوا از پایین وارد آن می‌شود. یک تقسیم کننده آب را به درون برج اسپری می‌کند.

تفاوت اینجا است که فن مکش هوا در بالای برج نصب می‌گردد.

این فن هوا را از ورودی‌های پایین برج به بالا می‌کشد و به بیرون ارسال می‌کند.

در این نوع از برج ها زمان تماس هوا و آب بیشتر است که منجر به بازدهی بالاتر می‌شود.

در این سیستم هوا مجددا برگشت داده نمی شود و نصب آن نیاز به مکان زیادی ندارد.

اما احتمال خوردگی در آن زیاد است در صنایع شیمیایی و غذایی مورد استفاده هستند.

کولینگ خشک

آب به عنوان واسطه‌ی خنک کننده استفاده نمی شود.

در حقیقت گرما بدون مصرف آب بطور مستقیم وارد اتمسفر می شود.

انتقال حرارت به وسیله سطح که سیال فرایندی را از هوا جدا می‌کند انجام می پذیرد.

از ویژگی های این مدل عدم مصرف آب و تعمیرات ساده آن می باشد.

اما صدا زیادی دارد بیشتر در واحدهای تولیدی برق مورد استفاده است .

کولینگ مرطوب

این دستگاه برج خنک کننده مدل مدار باز می باشد. اساس کار این برج بر طبق تبخیر آب است.

آبی که میخواهیم خنک شود از واحد به برج پمپ حرکت می کند.

تبخیر آب در هوای ورودی باعث کاهش دمای آن می‌گردد.

قسمت پرشده در افزایش سطح و زمان موثر است .

بازده انرژی در این مدل ها بالاست در صنایع پتروشیمی، پالایشگاه و نیروگاه کاربرد زیادی دارند.

کولینگ مدار بسته

این تجهیزات مانند نوع مدار باز است با این تفاوت که سیال با هوای خنک‌کننده تماس ندارد و در این برج خنک کننده مدار بسته ، دو مسیر مجزا همراه یک کویل خنک‌کننده دارد.

این کویل سیال را از هوای بیرون جدا می‌نماید و اجازه ورود آلودگی را نمی دهد .

سیال درون مدار داخلی جریان دارد و آب مدار و در ترکیب با هوا چرخش می کند.

گرما از سیال در ابتدا به آب منتقل و‌ به واسطه تبخیر رانده می شود .

توان مصرفی این سیستم

میزان توان حرارتی در جذب گرما در بخش کندانسور توسط کولینگ تاور را ظرفیت برودتی می نامند.

ظرفیت یک برج خنک کننده براساس تن تبرید بیان می شود.

جدا از واحد محاسباتی در ظرفیت برودتی نحوه محاسبه ظرفیت دستگاه بسیار مهم بوده است.

برای محاسبه ظرفیت این سیستم از مقدار چرخش دبی آب ، مقدار دمای ورودی و خروجی بهره گرفته می شود .