برج خنک کننده

 برج خنک کننده دستگاهی است  که برای خنک کاری آب گرم خروجی از کندانسورها و سیکلهای صنعتی و بویلر ها  و ….  مورد استفاده قرار می گیرد.

نحوه عملکرد برج خنک کننده

در واقع این دستگاه با ایجاد سطح تماس زیاد بین آب و هوا باعث خنک شدن آب گرم می شود به عبارت دیگر می توان گفت  گرمای آب را به خارج از آب منتقل می کند. یکی از تجهیزات بسیار مهم در کارخانجات ،پالایشگاه ها ، ادارات و مجتمع های مسکونی می باشد.

این سیستم نقش اساسی در بازدهی سیستم تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی ایفا می کند و به همین علت دقت در انتخاب و خرید این سیستم از اهمیت ویژه ای برخوردار است.  میزان هدر رفت آب گرم شده بسیار کمتر از یک سیستم با جریان آب طبیعی است .

و نکته آخر اینکه آب خروجی از برج خنک کننده تقریبا تا دمای هوای مرطوب محیط خنک می شود که معمولا 2 تا 3 درجه خنک تر ازدمای هوای خشک محیط می باشد.

کاربرد

در گذشته آب گرم خروجی از سیستم های تهویه مطبوع و فرآیند های صنعتی به دریا و رودخانه ریخته می شد که علاوه بر غیر اقتصادی بودن خسارات جبران ناپذیری را به محیط زیست وارد می کرد ولی امروزه دیگر این حرارت در یک سیکل بسته در برج خنک کننده از آب گرفته می شود.

البته همانطور که انتظار می رود برای خنک نمودن آب همواره مقداری تبخیر وجود دارد که این مقدار بسیار کم است (حدود 5 درصد یک سیستم با جریان آب طبیعی است) وظیفه این دستگاه جذب گرمای آب و رهاسازی آن به محیط بیرون می باشد.

در یک دستگاه ، جریان آب گرم ضمن ورود به برج و ریزش بر روی سطوح تبخیر ، طی تبادل حرارتی با هوا سرد شده و سپس از طریق مجرای خروجی، خارج می گردد.در واقع برج  دو عمل بر روی آب گرم انجام می دهد یکی کاهش سرعت جریان آب و دیگری افزایش زیاد سطح تماس بین آب و هوای محیط .

طبقه بندی برج های خنک کننده بر اساس نوع عملکرد

برج خنک کننده

برج خنک کننده مدار باز

در برج خنک کننده مدار باز آب توسط یک پمپ به قسمت بالای برج انتقال می یابد و وارد لوله کشی بالای برج می شود و توسط نازلها بر روی سطح خنک کننده که همان پکینگ ها می باشد پاشیده می شود،از طرف دیگر هوایی که از پایین دستگاه از طریق لوورها به داخل برج وارد می شود توسط مجموعه فن و الکتروموتوری که در قسمت فن استک (بالای برج) قرار دارد از میان سطوح خنک کننده عبور کرده و به سمت بالا مکیده می شود.

در اثر تماس مستقیم آب روی سطوح سیستم مدار باز با هوا مقداری از آب بالطبع تبخیر می شود می دانیم که تبخیر آب یک فرآیند گرماگیر است و گرمای مورد نیاز خود را ازجریان آب داخل برج می گیرد و موجب خنک شدن آب داخل برج  می گردد. این نوع از برج های خنک کننده در محیط هایی که دارای رطوبت نسبی کمی هستند بازدهی بالایی دارند یعنی برای محیط های خشک بسیار مناسب می باشند .به این نوع برج های خنک کننده اصطلاحا برج های مرطوب نیز می گویند.

معایب سیستم مدار باز

از معایب برج خنک کننده مدار باز می توان به هدر رفت بیش از حد آب بر اثر تبخیر آب و همچنین ایجاد ستون بخار در بالای برج  مدار باز  در ظرفیت های خیلی بزرگ اشاره نمود .

برج خنک کننده

برج خنک کننده مدار بسته

اصلی ترین ویژگی سیستم مدار بسته در این است که آب یا هر سیال دیگری که از کندانسور خارج می شود و قرار است وارد برج خنک شود با هوا به طور مستقیم تماس ندارد و آب خروجی از کندانسور در داخل یک کویل حرکت می کند، هوا نیز توسط فن تعبیه شده در بالای برج از بالا به پایین مکیده می شود و در اثر برخورد هوا با سطح خارجی کویل گرما از سیالی که داخل کویل وجود دارد توسط هوا جذب شده و بواسطه جریان هوایی که دربرج وجود دارد به محیط اطراف منتقل می شود.

به این نوع برج های خنک کننده اصطلاحا برج خنک کننده خشک نیز می گویند.

برج خنک کننده مدار بسته برای خنک کردن آب با دمای بالا و یا محیط های دارای هوای سرد بسیار کاربرد دارد، این نکته را نیز باید در نظر گرفت که این نوع سیستم ها بسیار گرانتر از مدل مدار باز می باشد و دلیل این گرانی نیز کویل های بکار رفته در برج خنک کننده مدار بسته می باشد که جنس آن در نمونه های تولیدی ما از جنس مسی می باشد که داری بالاترین ضریب انتقال حرارتی در میان فلزات است .

برج خنک کننده ترکیبی یا همان هیبریدی

برج خنک کننده هیبریدی ترکیبی از سیستم های مدار باز و  مدار بسته می باشد.

در این نوع برج ها هم آب در کویل مسی وجود دارد و هم در تشتک برج، فرآیند خنک کاری در برج خنک کننده مدار بسته به این صورت است که آب یا سیال خنک شونده از داخل کویل حرکت می کند و بر روی کویل توسط مجموعه نازل آب پاشیده می شود.

برج خنک کننده هیبریدی از مزیت های زیادی نسبت به دو نمونه دیگر برخوردار است که می توان به راندمان بالا و بهینه سازی مصرف آب اشاره نمود.

البته این نکته را نیز باید در نظر داشته باشیم که قیمت  این برج ها گاها تا 3 برابرقیمت نوع دیگر برج ها می رسد.

برج خنک کننده

اجزای اصلی مشترک در انواع برج ها

همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید هر برج خنک کننده یا همان کولینگ تاور ( Cooling Tower ) دارای قطعات زیادی می باشد که اکثر آن ها در تمامی برج ها یکسان هستند که بصورت مختصر هر کدام را توضیح خواهیم داد.

  1. بدنه یا پوسته 
  2. سطوح خنک کننده
  3. سیستم توزیع آب
  4. فن 
  5. قطره گیرها
  6. لوور های ورودی هوا
  7. شیر شناور و…

 بدنه یا پوسته برج 

اغلب برج ها در ساختار خود بدنه ای دارند که آنها را محافظت می کند و موتورها، فن ها و دیگر اجزاء را پوشش می دهد،که شامل پوسته ، تشتک و فن استک می باشد.  بدنه همان استراکچر اصلی دستگاه راتشکیل می دهد که علاوه بر کنترل جهت جریان هوا و تماس آن با آب وزن کل الکتروموتور و مجموعه فن را نیز تحمل می کند و اجزا داخلی برج  بر روی آن سوار می شوند.

تشتک قسمت پایینی برج خنک کننده است که جهت جمع آوری آب سرد استفاده می شود.فن استک نیز همان محل قرارگیری فن می باشد که بنا به مدل برج خنک کننده برای خروج و یا ورود هوا می تواند باشد .همه این مجموعه ها در کنار هم نمای کلی برج خنک کننده هستند که برای ما قابل مشاهده می باشند هر کدام از این اجزا می توانند از متریال مختلف ساخته شوند.

برج های خنک کننده خیلی بزرگ معمولا از جنس بتن هستند و آهن گالوانیزه، پلاستیک و فایبرگلاس از دیگر موادی هستند که در ساخت انواع برج های خنک کننده از آنها استفاده می شود. امروزه فایبر گلاس  به دلیل استحکام بسیار بالا،سبکی و مقاومتی که در برابر مواد شیمیایی و اشعه های خورشید دارد و همچنین سرعت تولید بالا درساخت برج خنک کننده به صورت گسترده مورد استفاده قرارمی گیرد.گروه صنعتی ساز آب بصورت تخصصی اقدام به تولید برج خنک کننده فایبرگلاس طرح انحصاری خود نموده که دارای تاییده های بین المللی می باشد

مزایای برج خنک کننده فایبر گلاس

  1. وزن پایین خنک کننده
  2. استحکام و انعطاف بالا نسبت به وزن
  3. مقاومت بالا در برابر خوردگی
  4. رسوب گیری پایین برج خنک کننده
  5. تعمیر و نگهداری ساده و کم هزینه

سطوح خنک کننده

سطوح خنک کننده قلب یک برج خنک کننده (Cooling Tower)می باشند.در واقع سطح تماس بین آب و هوا می باشند و هر چه این سطح تماس افزایش پیدا کند میزان تبادل گرمایی و نهایتا فر آیند خنک سازی بهتر و سریعتر انجام می گیرد.

هرچه سطوح خنک کننده دارای مساحت بیشتر و حجم کمتری باشند (سطح ویژه بیشتر) ایده آل تر است. در برج خنک کننده های قدیمی از چوب ، پوشال ، سفال یا بلوکه های بتنی به عنوان سطوح خنک کننده استفاده می شد ولی امروزه با پیشرفت تکنولوژی در علم پلیمر سطوح خنک کننده از پی وی سی، پلی اتیلن و پلی پروپیلن ساخته می شود که به آن ها اصطلاحا پکینگ مدیا گفته می شود.

پکینگ مدیاها در دو نوع فیلمی و اسپلش وجود دارند که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند.

پکینگ فیلمی

این نوع پکینگ ها از بلوک ورق های پی وی سی کنار هم تشکیل می شوند که هم می توانند دارای سطح صاف یا شیاردار باشند که باعث ایجاد سطح گسترده میان آب و هوا شده و فرآیند خنک سازی را موجب می گردد برای افزایش سطح تماس پکینگ ها را به شکل لانه زنبوری و چین دار فرم می دهند. توزیع آب قبل ریزش بروی پکینگ در نوع فیلمی بسیار مهم می باشد و باید توزیع آب به صورت یکنواخت باشد .

پکینگ مدیاهای تولیدی گروه ساز آب در دو گام 14 و 19 می باشد که هر کدام دارای ویژگی خاص خود هستند.

پکینگ مدیا گام 14 دارای سطح ویژه 270 مترمربع بر متر مکعب و پکینگ مدیا گام 19 دارای سطح ویژه 200 متر مربع بر متر مکعب است.

پکینگ مدیای فیلمی دارای مزایای بسیاری می باشد که از جمله می توان به :

  1. راندمان بالا در ابعاد کوچک نصب آسان
  2. طراحی جریان مخالف و متقاطع
  3. قابلیت ساخت در بلوک های مختلف اشاره نمود.

 این نوع پکینگ برای آب تمیز و با کیفیت بسیار خوب است. اگر در آب املاح و رسوب وجود داشته باشد در فاصله دو برگ انباشته شده و موجب گرفتگی پکینگ خواهد شد بنابراین استفاده از این نوع پکینگ برای آب های با سختی بالا توصیه نمی شود..

پکینگ اسپلش

پکینگ اسپلش از لایه های بند و میله های پلاستیکی تشکیل شده است که هنگام برخورد آب با آن، آب را به صورت قطرات بسیار ریز پخش می کند.

عملکرد پکینگ اسپلش بدین صورت هست که با ایجاد توالی برخورد آب با میله ها می توان زمان تماس میان آب و هوا را افزایش داد و در نتیجه قطرات آب زمان بیشتری برای خنک شدن دارند.

به دلیل همین برخوردهای متوالی قطرات آب امکان تجمع رسوب در پکینگ اسپلش ها به کمترین حالت ممکن می رسد .

سیستم توزیع آب برج خنک کننده

یکی از اجزای مهم در برج خنک کننده سیستم توزیع آب می باشد زیرا در راندمان و همینطور میزان هدر رفت آب در برج تاثیر مستقیم دارد که شامل :

لوله کشی ها، رایزرها، اتصالات، ساپورتها، پمپ سیرکولاسیون، آب پخش کن یا اسپرینکلر و نازلهای توزیع آب می باشد.

این ادوات هرکدام بسته به توع برج و میزان افت فشار آب منطقه ی مورد استفاده می تواند متغیر باشد.

یک سیستم توزیع آب استاندارد سیستمی ست که پارامتر هایی همچون افت فشار، انتقال حرارت در طول مسیر و مشکلات ناشی از یخ زدگی در طراحی آن مدنظر گرفته شود.

فن برج خنک کننده

فن دستگاه یکی از قطعات اصلی می باشد که وظیفه به جریان در آوردن هوا در درون برج خنک کننده را به عهده دارد.

المان هایی مانند زاویه نصب,جنس ,اندازه و وزن فن در کاهش و یا افزایش راندمان هوادهی فن و در نتیجه بازدهی کل سیستم تاثیر بسزایی دارد.

در طراحی و انتخاب جنس فن باید نکاتی مانند رطوبت بالا و خوردگی ناشی از مواد شیمیایی و ظرفیت برج را در نظر گرفت.

یکی دیگر از نکات مهم در طراحی فن انتخاب زاویه مناسب می باشد تا هوا را از پایین به بالا هدایت کند.

در صورتی که زاویه پروانه ها کم باشد جریان هوا کم می شود بنابراین هوای کمی از روی پکینگها عبور می کند و اگر زاویه پروانه ها زیاد باشد میزان هوا بسیار زیاد می شود و هوای زیادی از روی پکینگها عبور می کند که باعث می شود جریان بیشتری از الکتروموتور بگیرد و همچنینی آب همراه با هوا از قسمت بالایی برج خارج گردد.

فن های محوری نسبت به فن سانتریفیوژ حجم بسیار بیشتری از هوا را از داخل برج مکش می کنند.البته نمی توان از تاثیر کیفیت اکتروموتور و توان آن در مجموعه فن چشم پوشی کرد.

فن های مورد استفاده در محصولات گروه ساز آب همگی ساخت همین شرکت بوده و وابسته به نوع کارایی برج خنک کننده و درخواست خریداران در انواع مختلف از نظر جنس بلید ، دستک و هاب در سایز های مختلف تولید می گردد.

قطره گیر 

وقتی که آب در برج خنک کننده به قطرات ریزتر تبدیل می شود و هوا با آن برخورد می کند مقداری از قطرات آب در هوا می ماند و توسط جریان ایجاد شده توسط فن به سمت بالای برج خنک کننده آمده و از چرخه خارج می شود که باعث هدر رفت آب و آسیب به مجموعه فن می گردد، برای جلوگیری از این مسئله از قطره گیر در بالای نازل های آب استفاده می کنند.

قطره گیر ها در دو نوع لانه زنبوری و تیغه ای در تولید برج خنک کننده استفاده می گردند

قطره گیر های لانه زنبوری که عمدتا در برج های مکعبی مورد استفاده قرار می گیرند، بصورت سلول های به هم چسبیده ای هستند که به شکل سینوسی بوده و با تغییر مسیر عبور جریان هوا و ایجاد افت فشار اندک قطرات آب را روی دیواره های خود به دام انداخنه و از خروج آن جلوگیری می کند.

درصد هدر رفت آب از طریق ماندگی آب در این نوع قطره گیر کمتر از 002. می باشد.

قطره گیر نوع تیغه ای که اغلب در برج های مخروطی مورد استفاده قرار می گیرد  باعث حذف قطرات آب از جریان هوا بدون افت فشار می گردد.

لوور های برج خنک کننده

لوورها دریچه های کناری برج  می باشند که اصطلاحا به آن کرکره ورودی هوا هم می گویند.

لوورها در ابعاد مختلفی طراحی می شوند که بستگی به میزان هوادهی دارد.

لوورها دارای تیغه هایی هستند که وظیفه کنترل میزان و شدت هوای ورودی به برج را برعهده دارند ضمنا از خروج قطرات آب پراکنده در برج به بیرون جلوگیری میکنند.

به‌عبارت‌دیگر کمک به نگهداری آب در چرخش داخل برج ، جلوگیری از خروج آب ، تنظیم میزان هوای ورودی به برج خنک‌کننده و متعاقبا پیشگیری از یخ‌زدگی در زمستان از عملکردهای لوور برج خنک‌کننده می‌باشد.

جنس لوور ها بسیار حائز اهمیت است زیرا در زیر اشعه آفتاب قرار دارد با آب در ارتباط مستقیم است و در معرض ضربه و صدمات خارجی هم می باشد پس باید آنتی یو وی (ضد اشعه فرابنفش) بوده و در برابر رطوبت و مواد شیمیایی مقاوم باشد.

بسیاری از شرکت ها برای کاهش قیمت تمام شده ی خود اقدام به استفاده از قطره گیر های پی وی سی به عنوان لوور در برج  می کنند که به دلیل مقاومت پایین در برابر اشعه فرابنفش خیلی زود از بین رفته و با ورود تکه های پی وی سی به چرخه برج خسارات سنگینی را به خریداران وارد خواهد کرد.

بهترین متریال برای ساخت لوور فایبر گلاس می باشد که دارای تمامی آیتم های مورد اشاره است.

تنها ایرادی که در لوورهای فایبر گلاس وجود دارد ایجاد خوردگی و زنگ زدگی در اتصالات لوور می باشد که مهندسین گروه صنعتی ساز آب در ساخت لوور انحصاری شرکت این مشکل را با بکارگیری اتصالات استنلس استیل برطرف نموده اند .

قیمت برج خنک کننده

قیمت برج خنک کننده به عوامل بسیار زیادی بستگی دارد که  از جمله آن می توان به ظرفیت تبرید ، نوع سیکل برج خنک کننده ،کیفیت رزین و فایبرگلاس بدنه، گرید پکینگ ها ،برند الکتروموتور و…. اشاره کرد.

به طور کلی قیمت سیستم های مدار بسته و هیبریدی از نوع مدار باز بسیار بیشتر هستند و دلیل آن هم کویل های استفاده شده در این برج ها است که معمولا از جنس مس می باشند.

دلیل تفاوت در قیمت های برج خنک کننده

گذشته از نوع سیکل برج خنک کننده متریال مورد استفاده برج در قیمت  تاثیر بسیار زیادی دارد.

برای مثال تعداد لایه های فایبرگلاس بدنه و جنس رزین هر دو میتواند تاثیر بسزایی در قیمت نهایی داشته باشند.

جنس تمامی ملزومات مجموعه فن مانند اکتروموتور ،بلید ،هاب و دستک ها همگی متغیر می باشد. و بسته به نوع متریال بکار رفته قیمت هم متغییر خواهد بود.

به طور مثال واضح است که قیمت برجی که در ساخت آن از الیاف ایزوفتالیک 7 لایه و الکتروموتور اروپایی (زیمنس) و پکینگ های گریدA  و نازلهای مرغوب پروپیلن ساخته شده باشد بیشتر از قیمت برج خنک کننده با الکتروموتور داخلی و الیاف آرتوفتالیک3 یا 5 لایه و پکینگ های گریدC  و …. می باشد .

برج های طرح انحصاری گروه  صنعتی ساز آب همگی از بهترین نوع الیاف سوزنی و حصیری با رزین ایزوفتالیک می باشد که دارای تاییدیه از سازمان های بین المللی می باشد.

الکترو موتور های مورد استفاده در محصولات این شرکت همگی از معتبرترین برند های اروپایی می باشد که بنا به درخواست خریدار متغیر می باشد.

نازل های آب همگی از جنس پروپیلن می باشد و پکینگ ها بسته به نوع در خواست مشتری از پی وی سی گرید A+  ، A  و B می باشد .

جهت کسب اطلاعات بیشتر و استعلام قیمت برج خنک کننده با کارشناسان ساز آب تماس حاصل فرمایید.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *