کار برج خنک کننده چیست؟

در پاسخ ساده به سوال اول باید بگوییم که وظیفه یک برج خنک کننده تامین آب خنک کننده و حذف گرمای اتلاف از ماشین های دیگر است. کولرهای مکنده و تراکمی، بویلرها، ماشین های تزریق پلاستیک، کوره های تزریق، دیگ های تقطیر، توربین های گاز و ... از مهمترین تجهیزاتی هستند که از برج های خنک کننده استفاده می کنند.

در واقع، برج خنک کننده منبع آب سرد برای حذف گرمای اضافی تولید شده توسط تجهیزات فوق است. امروزه از برج های خنک کننده در صنایع فولاد، صنایع پتروشیمی، نیروگاه ها، نیروگاه ها و سایر شرکت های کوچک استفاده می شود. اهمیت استفاده از برج خنک کننده با عملکرد خود ماشین ها برابر است، زیرا عدم وجود برج خنک کننده باعث از کار افتادن کل سیستم می شود. اگر می خواهید بدانید که برج خنک کننده چه کاری انجام می دهد، با آبان شیمی پالایش همراه باشید.

کاربرد برج های خنک کننده در صنعت مدرن چیست؟

امروزه هر کارخانه بزرگ و کوچکی نیاز مبرمی به استفاده از برج خنک کننده دارد زیرا می تواند گرمای اضافی تجهیزات خود را به بیرون منتقل کند. کارخانه های قند، کیک سازی، تزریق پلاستیک، شرکت های فولادسازی و نیروگاه ها از مهم ترین کاربران این دستگاه هستند. لازم به ذکر است که کمتر صنعتی وجود دارد که از وجود برج خنک کننده در مجموعه خود بی بهره باشد.

رشد و توسعه صنعت ساخت برج خنک کننده با توجه به این مشکل پیشرفت زیادی داشته است. در اینجا برج های خنک کننده در بیرون و در هوای آزاد قرار می گیرند و دلیل اصلی این امر نحوه عملکرد برج خنک کننده است. یک برج خنک کننده آب را با مکیدن هوای آزاد و ایجاد نرخ تبخیر خنک می کند که نحوه عملکرد آن را به تفصیل توضیح می دهیم.

چگونه یک برج خنک کننده آب را خنک می کند؟

امروزه بسیاری از سیستم های تبرید مبتنی بر علم ترمودینامیک و انتقال حرارت هستند. برج خنک کننده یکی از تجهیزات خنک کننده ای است که کار خود را با ترکیب تبخیر و انتقال حرارت و انتقال جرم انجام می دهد. حال بسته به شرایط آب و هوایی نصب می تواند بدنه بتنی، فلزی یا فایبرگلاس داشته باشد. در برخی موارد مشاهده شده است که از نوع مدار بسته این دستگاه برای کاهش مصرف آب استفاده می شود.

در واقع برای روشن بودن، صرف نظر از نوع برج خنک کننده یا بدنه ژنراتور، وظیفه اصلی برج خنک کننده خنک کردن آبی است که دائماً با هوا در تماس است و مقدار کمی هوا منتشر می کند. البته لازم به ذکر است که عملکرد برج خنک کننده در مناطق مختلف متفاوت است. مثلاً در شهری مثل اصفهان که آب و هوای معتدل دارد، ساخت برج خنک کننده راحت تر از شهری مثل بوشهر خواهد بود. بوشهر شهری با آب و هوای مرطوب است، بنابراین برج خنک کننده کار خود را به خوبی انجام نخواهد داد.

دمای آب در برج خنک کننده چقدر است؟

آب سردی که از یک برج خنک کننده خارج می شود همیشه دمایی بالاتر از دمای هوای آن محیط دارد. دمای هوای شارجه یا به اصطلاح "دمای حباب" عاملی تعیین کننده در پارامتر دمای آب سرد است. برای شهرهای مختلف دمای لامپ مرطوب از 15 تا 35 درجه متغیر است. برای محیط های شارجه با رطوبت بالای 70 درصد، دمای حباب مرطوب بالاتر است و برج خنک کننده محدودیت زیادی برای خنک کردن آب در تابستان خواهد داشت.

البته دمای حباب اعلام شده فقط در فصل تابستان و در بدترین شرایط آب و هوایی آزمایش می شود. نکته دیگری که قابل ذکر است این است که یک برج خنک کننده نمی تواند آب را دقیقاً تا دمای رطوبت محیط پایین بیاورد. آب سرد خنک شده در این تجهیزات همیشه 3 تا 5 درجه بالاتر از دمای محیط است و افت دما در انواع برج های خنک کننده با قانون مذکور اندازه گیری می شود.

چگونه ظرفیت برج خنک کننده را محاسبه کنیم؟

ظرفیت حرارتی برای جذب گرمای ماشین صنعتی در قسمت کندانسور برج خنک کننده را ظرفیت خنک کننده می گویند. ظرفیت برج خنک کننده رسما بر حسب ظرفیت خنک کننده یا RT بیان می شود. ظرفیت برج خنک کننده گاهی اوقات با واحدهایی مانند BTU/H و KW بیان می شود. صرف نظر از واحد محاسبه برای نمایش ظرفیت خنک کننده و مهمتر از آن نحوه محاسبه ظرفیت برج خنک کننده از اهمیت بالایی برخوردار است. برای محاسبه ظرفیت خنک کننده برج خنک کننده از پارامترهایی مانند گردش خون، دبی آب، دمای داخلی و خارجی و حتی دمای حباب مرطوب استفاده می شود.

برای محاسبه ظرفیت باید میزان گرمایی که از آب به هوای بیرون در یک بازه زمانی معین منتقل می شود را تعیین کنیم. بهترین گزینه استفاده از یک شرکت مشاور مهندسی برای تعیین دقیق ظرفیت برج خنک کننده است. امروزه بسیاری از شرکت‌های تولید برج‌های خنک‌کننده، کادر مهندسی را در اختیار صاحبان خود قرار می‌دهند تا ارزش این پارامتر مهم را تعیین کنند. ظرفیت های برج خنک کننده تولیدی موجود امروزه از 20 تن مبرد تا 15000 تن مبرد متغیر است و به گونه ای طراحی شده است که میزان آب در گردش و دمای آب را تغییر دهد.

انواع برج های خنک کننده را بر اساس نوع عملکرد شناسایی کنید

1- برج خنک کننده مدار باز: برج خنک کننده مدار باز یا نوع مرطوب (برج مرطوب) یکی از پرکاربردترین انواع برج خنک کننده است که به دو صورت مکعبی و مخروطی نصب می شود. این مدل با عملکرد یکسان در تابستان و زمستان با اتصال مستقیم آب گرم به هوای خشک، آب را خنک می کند. آب با نازل اسپری به داخل کیسه خنک کننده (پک) پاشیده می شود و هوا از داخل پک عبور می کند و گرمای آب را جذب کرده و به بیرون منتقل می کند.

2- برج خنک کننده بسته: نوع دیگر برج خنک کننده برج خنک کننده بسته است که با توجه به نوع کارکرد به دو دسته خشک و هیبریدی تقسیم می شود. برج های خشک از طریق تماس کاملا غیرمستقیم جریان آب گرم با کویل بخاری و هوا، دمای این سیال را کاهش می دهند. برج های خنک کننده هیبریدی نیز عملکردی مشابه دارند و البته این مایع داغ را با پاشش یک چرخه آب ثانویه خنک می کنند و عملاً کار خود را دو کاره انجام می دهند.

کجا از برج خنک کننده مدار بسته یا مدار باز استفاده می شود؟

البته پاسخ به سوال فوق در انتخاب برج خنک کننده مناسب در یک واحد صنعتی کمک شایانی خواهد کرد. به طور طبیعی، یک برج خنک کننده همیشه درصدی از آب (3-5٪) را برای کار تبخیر می کند. در بسیاری از مناطق کشور این تامین آب به خصوص برای بیش از 100 تن ظرفیت برودتی سخت و غیرممکن است. برای حل این مشکل، بسیاری از کارخانه های صنعتی از خنک کننده حلقه بسته آب ضروری برای تجهیزات خود استفاده می کنند. بنابراین، اولین مکان برای استفاده از برج خنک کننده حلقه بسته زمانی است که آب آرایشی برای برج خنک کننده وجود نداشته باشد.

یکی دیگر از شرایطی که در عملکرد برج خنک کننده با آن مواجه خواهید شد مشکل ته نشین شدن این تجهیزات به صورت مدار باز است. گردش آب در یک مکان خنک مانند یک برج خنک به دلیل هوای گرم دائمی همیشه افزایش نمک خواهد داشت. افزایش TDS در آب باعث گرفتگی کندانسورها، لوله ها و حتی خود برج می شود.

آلودگی کندانسور تجهیزات صنعتی بسیار مهم است و همچنین تعمیراتی که گاهی باعث خاموش شدن کل سیستم می شود. بسیاری از ژنراتورها مجبور هستند برای جلوگیری از مشکلات رسوبی، بیشتر برای برج های خنک کننده مدار بسته هزینه کنند. در نتیجه توصیه می شود در صورت عدم علاقه به میزان تامین آب یا جبران رسوب، از نوع مدار باز استفاده کنید.

مشکلات رایج و اساسی در برج های خنک کننده

1- گرفتگی بسته ها، نازل های دوش، لوله های توزیع آب و قسمت های مختلف داخلی برج خنک کننده که با آب در تماس هستند.

2- خنک شدن مخزن ذخیره آب سرد در زمستان به دلیل افت مشهود دمای محیط

3- مشکل در تامین آب جبرانی در مناطق خشک و بیابانی که امروزه در ایران زیاد است.

4- آسیب به اجزای جوی در اثر تماس مداوم با سرما و پاشیدن قطرات آب