بررسی عملکرد حرارتی برج‌های خنک کننده

چگونگی عملکرد و تولید برج خنک کننده بر اساس تبخیر بوده که وابسته به نوع کولینگ تاور، نحوه کارکرد آن تفاوت دارد و با طرز متفاوتی آب را خنک می‌کند. طرز کار برج های خنک کننده از طریق ارتباط بین آب و هوا صورت می‌پذیرد و نحوه تماس این دو سیال وجه تمایز نحوه کارکرد برجهای خنک کن است. در بررسی اساس عملکرد برج خنک کن باید بسته یا باز بودن مدار سیستم خنک کاری آب دقت ویژه نمود. به بیانی ساده تر کولینگ تاور با تماس مستقیم تحت یک سامانه باز یا غیر مستقیم تحت سامانه ای بسته، کار خود را صورت می‌دهد. در برج خنک کننده فارغ از مدل به هر میزان جریان هوادهی بیشتری در تماس با آب داغ قرار گیرد، انتقال حرارت هم  انجام می‌شود.

کار برج خنک کننده چیست؟

کار و وظیفه یک برج خنک کننده فایبرگلاس مکعبی هدایت گرمای آب داغ به هوای خشک محیط اطراف توسط درصد کمی تبخیر است. این انتقال گرما در برج خنک کن با هدف کاهش دمای آب خروجی صورت می گیرد. دمای آب خارج شده از یک کولینگ تاور همواره کمی بالاتر از دمای مرطوب آن منطقه یعنی حباب تر می باشد. مثلاً برای شهری مثل تبریز که دمای مرطوبش حدود 17 درجه است، یک برج خنک کن می تواند آب را در تابستان تا 20 درجه سانتیگراد هم خنک نماید. در تصویر طرز کار برج های خنک کننده جریان متقاطع را به عنوان نمونه مشاهده می‌کنید.

کارکرد درست برج خنک کننده در کاربری خود زمانی مشخص خواهد شد که دمای خروجی نزدیک ترین میزان خود به دمای وت بالب را پیدا نماید. در واقع کار اصلی یک کولینگ تاور سرد کردن آب جهت دفع گرمای مازاد تجهیزات به محیط بیرون است. برج خنک کن بر اساس قوانین ترمودینامیک کارکردی بسیار شبیه به یک کولر تبخیری دارد. در کولر هوا از طریق تماس با آب پاشش بر روی پوشالها رطوبتش افزایش یافته و خنک تر می شود و حال این عملکرد در برج های خنک کن معکوس است.

چگونه از عملکرد درست برج خنک کننده مطمئن شویم؟

پاسخ به این سوال کلیدی کمک بسیاری به چک کردن محاسبات صورت پذیرفته برای ظرفیت برودتی کولینگ تاور خواهد کرد. به بیانی ساده تر اگر بخواهیم بفهمیم که برج خنک کننده ای که کار خود را انجام می دهد تا چه میزان کارکرد مطلوب دارد باید شاخص هایی را تعریف نمود. اصلی ترین شاخصه های بررسی نحوه کار برج خنک کن عبارتند از:

• نزدیکی 3 تا 5 درجه ای دمای خروجی آب سرد به دمای وت بالب منطقه نصب دستگاه
• افت دمای 5 الی 10 درجه ای آب در منیفولد ورودی و خروجی برجهای خنک کن
• شدت صوت خروجی ماکزیمم 80 دسیبل در فاصله 1 متری از تجهیز

هر یک از پارامترهای فوق اگر در خروجی کار برج خنک کننده اتفاق نیافتد به معنی بروز مشکل در کارکرد یکی از بخشهای داخلی یا کمبود ظرفیت طراحی شده است. به طور مثال اگر لرزش و صدای تولید کولینگ تاور بیش از حد استاندارد باشد عوامل مختلفی دخیل بر کار بوده و همگی حاکی از عدم کیفیت تولید برج خنک کن است. در مجموع ملاک های بسیاری جهت محک زدن چگونگی کارکرد یک برج وجود دارد که بکارگیری آنها در نتیجه گیری خالی از لطف نیست.

چگونگی کارکرد انواع برج های خنک کننده

1-مقایسه کارکرد انواع برج خنک کن بر اساس نوع جریان هوادهی

در این قیاس برجهای خنک کن به سه دسته اتمسفریک، جریان اجباری محوری و جریان القایی حلزونی تقسیم می شوند. برج های خنک کننده امروزه نسبت به نحوه چگونگی انجام کار خنک کاری آب توسط هوا به دسته بندی هوای اجباری و هوای طبیعی تقسیم می شوند. در واقع اگر یک کولینگ تاور با جریان طبیعی هوای اتمسفر محیط آب را سرد کند به آن اتمسفریک می گویند. در صورت استفاده از فن یا پروانه در جریان انتقال سیال هوا به برج خنک کننده، جریان اجباری یا القایی اطلاق می شود. در تصویر زیر نحوه چگونگی عملکرد و طرز کار انواع کولینگ تاورهای مذکور نمایش داده شده است.

2-مقایسه کارکرد برج های خنک کننده بر اساس نوع زاویه جریان هوا

در این تمایز کولینگ تاورها با توجه به نوع نحوه برخورد هوا با آب به دو دسته کانترفلو و کراس فلو تقسیم میگردند. برجهای خنک کن کانترفلو که به آنها جریان مخالف نیز گفته می شود امروزه بیشترین کاربرد را در میان انواع این منبع برودتی پیدا کرده است. در این مدل هوای خشک و خنک از چهار طرف دستگاه از قسمت زیرین وارد شده و از پایین به سمت بالا (خلاف جهت ریزش آب) گذر می کند.

در برج های خنک کننده کراس فلو یا جریان متقاطع هم هوا تحت زاویه عمود بر آب ریزشی جریان می یابد. نتیجه هر دو عمل تماس آب داغ ریزشی با جریان هوای مکشی است ولی تفاوت در روش این کار موجب بروز یک سری مزایا و معایب در هر مدل گردیده است. در تصویر زیر علاوه بر دیدن نحوه کار برج خنک کننده می‌توانید مقایسه ای از عملکرد هر دو تیپ را مشاهده کنید.

3-مقایسه کارکرد انواع برج خنک کننده بر اساس نوع مدار گردشی آب

چنانچه قصد کنیم به طور خلاصه کولینگ تاورها را بر اساس طرز خنک کردن آب دسته بندی کنیم دو ساید مدار باز و مدار بسته را سریعاً می توان انتخاب کرد. برج های خنک کننده مدار بسته با تماس غیر مستقیم بین آب گرم با هوای خشک و سرد موجب کاهش دمای آب درون کویل می گردد. این در حالی است که در برجهای خنک کن مرطوب یا باز عمل ارتباط هوای اطراف با اب مستقیماً انجام می پذیرد. خروجی هر دو کار کاهش میزان معینی دمای آب بوده ولی چگونگی این عملکرد سبب تمایز اصلی بین این دو مدل می گردد. در تصویر زیر نحوه کارکرد یک دستگاه برج خنک کننده فایببه گزارش بازار، برج های خنک کننده تجهیزاتی هستند که برای خنک کردن آب گرم استفاده می شوند.

این تجهیزات در صنایع مختلف کاربرد دارند، از جمله نیروگاه های برق، صنایع شیمیایی و پتروشیمی، کارخانه های تولید فلزات، و سیستم های تهویه مطبوع. عملکرد حرارتی برج های خنک کننده یا بر اساس انتقال حرارت بین آب گرم و هوا است. آب گرم از طریق لوله ها یا کانال هایی در برج خنک کننده جریان می یابد و با هوا در تماس قرار می گیرد. در نتیجه این تماس، گرمای آب به هوا منتقل می شود و آب سرد می شود.

ارتباط آب جبرانی و تبخیر در برج خنک کننده

یکی از مهم ترین عوامل موثر بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده، میزان تبخیر آب در برج است. تبخیر آب در برج خنک کننده باعث می شود که گرمای آب گرم به هوا منتقل شود و آب سرد شود. میزان تبخیر آب در برج خنک کننده به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• جریان هوا: هرچه جریان هوا بیشتر باشد، انتقال حرارت نیز بیشتر خواهد بود.
• سطح تماس بین آب و هوا: هرچه سطح تماس بیشتر باشد، انتقال حرارت نیز بیشتر خواهد بود.
• اختلاف دما بین آب و هوا: هرچه اختلاف دما بیشتر باشد، انتقال حرارت نیز بیشتر خواهد بود.

میزان تبخیر آب در برج خنک کننده معمولاً بین ۵ تا ۱۰ درصد است. این میزان تبخیر باید برای جبران آب از دست رفته، تامین شود. آب جبرانی معمولاً از منابع آبی مانند آب چاه، آب رودخانه، یا آب دریا تامین می شود.

تاثیرات جریان هوا و فشار محیط در کولینگ تاور

فشار محیط و جریان هوا از جمله عواملی هستند که بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده تاثیر می گذارند.

۱. فشار محیط

فشار محیط بر میزان تبخیر آب در برج خنک کننده تاثیر می گذارد. هرچه فشار محیط کمتر باشد، میزان تبخیر بیشتر خواهد بود. این امر به این دلیل است که با کاهش فشار محیط، نقطه جوش آب کاهش می یابد و در نتیجه، آب در دمای پایین تری شروع به تبخیر می کند.

۲. جریان هوا

جریان هوا بر میزان انتقال حرارت بین آب و هوا تاثیر می گذارد. هرچه جریان هوا بیشتر باشد، میزان انتقال حرارت بیشتر خواهد بود. این امر به این دلیل است که با افزایش جریان هوا، سطح تماس بین آب و هوا افزایش می یابد و در نتیجه، انتقال حرارت موثرتر انجام می شود.

عوامل موثر بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده

علاوه بر عوامل ذکر شده در بالا، عوامل دیگری نیز بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده موثر هستند، از جمله:

• نوع برج خنک کننده: نوع برج خنک کننده بر میزان انتقال حرارت بین آب و هوا تاثیر می گذارد.
• اندازه برج خنک کننده: هرچه اندازه برج خنک کننده بزرگتر باشد، میزان انتقال حرارت نیز بیشتر خواهد بود.
• شرایط آب و هوایی: شرایط آب و هوایی، مانند دما و رطوبت هوا، بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده تاثیر می گذارد.

تأثیر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده

عملکرد حرارتی برج های خنک کننده بر عملکرد تجهیزاتی که از آب خنک شده استفاده می کنند، تاثیر می گذارد. به عنوان مثال، در نیروگاه های برق، عملکرد حرارتی برج های خنک کننده بر راندمان تولید برق تاثیر می گذارد.کاهش عملکرد حرارتی برج های خنک کننده می تواند منجر به افزایش هزینه های انرژی و کاهش بهره وری شود. بنابراین، ضروری است که عملکرد حرارتی برج های خنک کننده به طور منظم بررسی و در صورت لزوم، اقدامات لازم برای بهبود آن انجام شود.

انواع برج های خنک کننده

برج های خنک کننده بر اساس نحوه جریان هوا در آنها به سه دسته تقسیم می شوند:

• برج های خنک کننده جریان متقاطع: در این نوع برج ها، هوا به صورت متقاطع با آب جریان می یابد.
• برج های خنک کننده جریان مخالف: در این نوع برج ها، هوا در خلاف جهت آب جریان می یابد.
• برج های خنک کننده جریان مختلط: در این نوع برج ها، هوا به صورت مختلط با آب جریان می یابد.

روش های بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده

برای بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده، می توان از روش های مختلفی استفاده کرد، از جمله:

• افزایش جریان هوا: یکی از موثرترین روش ها برای بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده، افزایش جریان هوا است. این کار می تواند با افزایش تعداد و اندازه فن ها، یا استفاده از سیستم های دمنده هوا انجام شود.
• افزایش سطح تماس بین آب و هوا: افزایش سطح تماس بین آب و هوا نیز می تواند به بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده کمک کند. این کار می تواند با استفاده از مناسب، یا افزایش ارتفاع ریزش آب انجام شود.
• کاهش اختلاف دما بین آب و هوا: کاهش اختلاف دما بین آب و هوا نیز می تواند به بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده کمک کند. این کار می تواند با استفاده از تجهیزات پیش خنک کننده آب انجام شود.

نکته:امروزه به علت نواسانات قیمت در بازار میتوانید به وبسایت ما مراجعه کنید و از قیمت برج خنک کننده مکعبی مطلع کنید.