انواع برج خنک کننده در صنعت ؛ تمام آنچه که بایستی بدانید!

به گزارش برنا، برج خنک کننده یا کولینگ تاور (cooling tower) دستگاهی برای دفع حرارت است که گرمای جذب شده از طریق خنک سازی جریان آب به دمای پایین تر را به جو میدهد. در حقیقت آب گرم شده در فرآیندهای صنعتی و یا تهویه مطبوع، برای استفاده مجدد نیاز به کاهش دما به مقدار مشخصی دارد که به این منظور از تاورهای خنکساز استفاده می‌شود. کولینگ تاور از قرن 19 میلادی مورد استفاده قرار می گیرد؛ چنانکه در نمونه های اولیه این سیستم به صورت بتنی و فلزی ساخته میشد که  به مرور و در طی زمان، با پیشرفت جوامع صنعتی نیاز به برج های خنک کننده نیز افزایش یافت و بدانجا رسیده است که امروزه، بیش از 95 درصد از کارگاه‌های صنعتی جهان از این دستگاه‌ها استفاده می‌کنند. بد نیست بدانید که با توجه به محدودیتها و مشکلات سازه های بتنی و فلزی که در ابتدا برای صنعت کولینگ تاور استفاده میشد، تولید کنندگان برج خنک کننده به سمت بهره گیری از فایبرگلاس روی آوردند؛ چرا که فایبر گلاس دارای وزن سبک، مقاومت بالا در برابر تغییرات آب و هوایی، مقاومت قابل توجه در برابر خوردگی مواد اسیدی و قلیایی، عدم نشتی و ... می‌باشد، که آن را به گزینه‌ای مناسب جهت تولید بدنه‌ی برج خنک کننده تبدیل می‌سازد.

البته که اینها تمامی مزایای مربوط به کولینگ تاورها محسوب نمی‌شود؛ بلــــــــه... مزایای بسیار گسترده‌ی دیگری نیز برای انواع این تجهیزات ذکر شده است که از همین رو، در ادامه به بررسی انواع برج خنک کننده خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.

انواع کولینگ تاور بر اساس سیستم دفع حرارت

کاربری معمول برج خنک کننده، «تهیه آب خنک» برای «سیستم های صنعتی، تهویه مطبوع و همچنین تهیه و تولید برق» می‌باشد. کوچکترین برج های خنک کننده برای کنترل جریانهای آبی که در لوله های کوچک صرفا چند گالن آب در دقیقه همانند آن چیزی که در واحدهای مسکونی مشاهده میشود، طراحی شده اند؛ در حالی که بزرگترین کولینگ تاورها در لوله هایی با قطری به بزرگی 15 فوت (حدود 5 متر)، صدها هزار گالن آب را در نیروگاه‌های بزرگ تامین میکنند.

اصطلاح عمومی برج خنکساز یا کولینگ تاور برای توصیف دو نوع تجهیزات دفع حرارت مستقیم (مدار باز) و غیر مستقیم (مدار بسته) استفاده می شود. اکثرا کولینک تاورها به عنوان یک دستگاه دفع حرارت تماس مستقیم تصور میشود؛ اما بایستی بدانید که خنک سازهای غیر مستقیمی نیز در صنعت وجود دارند که با عنوان " برج خنک کننده مدار بسته " نامیده میشوند.

برج خنک کننده مدار باز

در برجهای خنک کننده مدارباز، تماس مستقیم بین آب و هوا وجود دارد. درواقع میتوان گفت کولینگ تاور مدارباز یک مبدل حرارتی است که برای خنک کردن آب، از تماس مستقیم با هوا استفاده میکند. در این مدل، تا حدی بدلیل تبادل گرما، انتقال گرما بین هوا و آب اتفاق می افتد؛ اما عمدتا به دلیل تبخیر، مقدار کمی از آب است که باید خنک شود. این فرآیند اجازه میدهد تا آب به دمای پایینتر از دمای محیط برسد. فرآیند خنک سازی آب در برج خنک کننده مدار باز به صورت زیر است:

• آبی که باید خنک شود به بالای برج هدایت میشود.
• نازلها آب را بر روی پکینگ مدیا توزیع می‌کنند.
• آب به شکل یک لایه نازک و یکنواخت روی سطح پکینگ مدیا پخش می گردد و یک سطح تبادل گرمایی بزرگ ایجاد میکند.
• و به کمک فن، هوای گرم داخل برج خارج میشود.

اجزای تشکیل دهنده برجهای مدارباز

به طورکلی برجهای مدار باز از اجزای متعددی تشکیل می‌شوند که مهمترین آنها عبارتست از:

• الکتروموتور: پروانه برج خنک کننده برای «چرخش» و «ایجاد جریان هوا در درون برج» به نیرو نیاز دارد که این نیرو توسط الکتروموتور با ظرفیتهای مختلف تامین میشود. التروموتورها اجزای مقاوم و قدرتمندی هستند که قادرند در شرایط کاری دشوار کولینگ تاورها، مانند تماس با آب، برق، تغییرات دمایی، گرد و غبار و... عملکرد مطلوبی داشته باشند.
• فن یا پروانه: گردش هوای مورد نیاز برای فرآیند خنک سازی بر عهده فن یا پروانه است که میتواند با توجه به ظرفیت برج خنک کننده از جنس پلی آمید، آلومینیوم یا فایبرگلاس باشد. بطورکلی فنهای کولینگ تاورهای تبخیری و صنعتی، یا در داخل برج خنکساز (فن های گریز از مرکز) نصب میشوند و یا در قسمت بالای آن (فن های محوری) قرار میگیرند.
• اسپرینکلر هد یا آب پخش‌کن: این قطعه جهت توزیع آب در برج خنک کننده مدور استفاده شده و از سه جنس پلاستیکی ABS، آلومینیوم و پی وی سی می‌باشد. این قطعه در مرکز برج خنک کننده و به لوله آب ورودی نصب شده و به واسطه فشار آب ورودی می‌چرخد.
• نازل‌ها: یکی از قطعات مهم کولینگ تاور است که وظیفه آن توزیع آب گرم در شعاعی معین بر سطح پکینگ مدیا می‌باشد. سیستم توزیع آب در کولینگ تاور بر روی پکینگها، شامل: لوله، نازل، واشرهای اورینگ، درپوش و... است که به دو صورت «مربعی پاش» و یا «دایره‌ای پاش» این عمل را انجام می‌دهد. نازلهای برج خنک کننده با نامهای چپوقی، پروانه‌ای، بالتیمور، SPN و... شناخته میشوند که براساس سایز، نوع اتصالات، جنس بدنه، نوع و زاویه پاشش آب و فشار کاری تقسیم بندی شده‌اند.
• پکینگ مدیا: بلوکهایی با ابعاد مشخص از جنس پی وی سی، پلی پروپیلن یا چوب می باشند که به صورت طبقاتی روی یکدیگر قرار مگیرند. پکینگ مدیا یک سطح گسترده و مناسب جهت تماس آب و هوا را به منظور دفع حرارت آب به هوا و تبخیرفراهم میکند. آب با عبور از سطح پکینگ مدیا و تماس مستقیم با هوایی که به درون برج خنک کننده جریان دارد، خنک میگردد. همچنین پکینگ مدیای فیلمی، نوع دیگری از پکینگ است که از ورقهای نازک PVC در کنار یکدیگر تشکیل شده است که با افزایش سرعت انتقال گرما، باعث خنک سازی آب میشود. این نوع پکینگ در برابر خوردگی و رسوب مقاوم بوده و همچنین به راحتی نصب میشود.
• قطره گیر: قطره گیرها که در دو مدل لانه زنبوری و تیغه‌ای ساخته میشوند، برای گرفتن قطرات بزرگ آب از جریان هوا طراحی شده و این کار را با تغییر جهت قطرات و از دست دادن سرعت در اثر «برخورد به دیواره‌های تیغه» و «سقوط دوباره به برج»، انجام می دهند. قطره گیرها از جنس پی وی سی یا پلی پروپیلن می باشند که در بالای سطوح انتقال حرارت یا پکینگ مدیاها قرار میگیرند. قطره گیرهای پلی پروپیلن از مقاومت بالاتری برخوردار بوده و معمولاَ در شرایط کاری با دمای بالاتری مورد استفاده قرار میگیرند.
• تشتک: در پایین کولینگ تاورها برای جمع آوری آب خنک شده و باز گردانی آب به سیکل به وسیله پمپ تعبیه شده است.

برج خنک کننده مدار بسته

یک برج خنک کننده جریان غیرمستقیم یا مداربسته، هیچگونه تماس مستقیمی بین هوا و مایع (معمولا آب یا مخلوطی از گلیکول) ندارد و برخلاف برج خنک کننده مدار باز، برج خنک کننده غیرمستقیم دارای دو مدار سیال جداگانه است:

یک مدار داخلی آب درون کویل‌ها و یک مدار خارجی که آب بیرون از کویل ها جریان دارد. آب خنک در تماس با هوا با جریان یافتن بر سطح خارجی کویل تبخیر شده و موجب از دست دادن دمای آب گرم داخل کویل‌ها میشود و فرآیندی مشابه کولینگ تاور مدار باز فراهم می‌آورد. بطور خلاصه در این فرآیند، گرما از مدار سیال داخلی بین دیواره های کویلها به مدار خارجی جریان می‌یابد و سپس با گرم کردن هوا و تبخیر بخشی از آب به جو منتقل می شود. بنابراین عملکرد برج خنک کننده غیر مستقیم بسیار شبیه به برجهای خنک کننده مدارباز هستند. تنها تفاوت این است که در برج مداربسته سیال به طور مستقیم در معرض جو یا جریان آب خارجی قرار نمی گیرد.

همچنین در کولینگ تاور مدار بسته معمولا از کویلهای مسی به عنوان کارآمدترین نوع کویل استفاده می‌شود؛ زیرا این نوع کویل دارای ضریب انتقال حرارت بالا و راندمان بالاتری نسبت به کویل گالوانیزه می‌باشد. به یاد داشته باشید که تجمع آلودگی در کویل، میتواند کارایی پمپ را کاهش دهد؛ بنابراین رسیدگی به کویل نیز حائز اهمیت می‌باشد.

کولینگ تاور مداربسته کل فرآیند خنک سازی را از جو جدا میکند. این امر با ترکیب تجهیزات دفع گرما با یک مبدل حرارتی در برج انجام می شود. برج خنک کننده مدار بسته از کیفیت سیال فرآیند محافظت می کند، تعمیر و نگهداری سیستم را کاهش داده و انعطاف پذیری عملیاتی را با مقداری هزینه بیشتر، فراهم میکند.

کولینگ تاور خشک - مرطوب یا هیبریدی :

با توجه به آشنایی حدودی با دو مدل دیگر، بایستی بدانید که برجهای مرطوب همواره مقداری آب بصورت تبخیر، مکش توسط هوا و نشتی مصرف میکنندو البته در پراکندن ذرات آب نیز دچار مشکل هستند. البته برجهای خنک کننده خشک، مشکلاتی را بر کارکرد و عملکرد نیروگاه، بخصوص در مواقع گرم شدن هوای محیط، تحمیل میکنند!! در چنین مواردی، برای کاهش عوارض حاصل از دو نوع برج ذکر شده، از برجهای خنک کننده خشک-مرطوب استفاده میشود.

این مدل از تاورهای خنک ساز، به نوعی یک برج خنک کننده خشک- مرطوب است که توسط ترکیبی از برجهای خشک و مرطوب عمل می‌‌نماید. این تکنولوژی دارای «دو مسیر هوای موازی» و «دو مسیر آب سری» است و بخش فوقانی برج، بخش خشک است که شامل لوله‌های پره دار و بخش پائین برج نیز به صورت مرطوب بوده و دارای آکنه‌ها است.

اطمینان و قدرت در صنعت با مهتاب گستر...

مجموعه مهتاب گستر (cooling-tower.ir) با سابقه‌ای 40 ساله در عرصه طراحی و تولید تجهیزات حوزه آب و فاضلاب، بدون شک نام خود را به عنوان یکی از غولهای تولید کننده انواع برج خنک کننده در ایران و خاورمیانه مطرح ساخته است. شرکت معتبر مهتاب گستر به واسطه در اختیار داشتن مهندسین و کارشناسان باتجربه، دوره دیده و خلاق و با بهره گیری از دانش و استانداردها و به کارگیری ماشین آلات روز جهان، همواره سعی داشته است تا محصولی باکیفیت و بادوام را به تمامی صاحبان صنایع ایران و کشورهای همسایه تقدیم کند.

البته که پیشنهاد میشود، پیش از اقدام به هرگونه خرید، حتماَ با مراجعه به سایت مجموعه مهتاب گستر و یا تماس با مشاوران برجسته این شرکت، اطلاعات تکمیلی را در رابطه با جزئیات محصولات مورد نظرتان کسب نمایید. منتظر حضور گرم و همیشگیتان هستیم...

دفتر مرکزی: تهران، خیابان حافظ، خیابان کامران صالح، پلاک ۲۰

تلفن : 02166706377 و 02166709528