انواع کولینگ تاور
دراکثر کارخانجات کوچک و بزرگ و در ساختمانهاي مسکوني و تجاري بزرگ يکي از مهمترين و اساسي ترين دستگاه هاي موجود برج خنک کننده مي باشد. برجهاي خنک کننده علاوه بر آب به منظور خنک کردن سيالاتي ديگر در تهويه مطبوع و صنعت مورد استفاده قرار مي گيرند. براي ساخت برج تکنولوژي بالايي نياز نيست همانطور که درکشور عزيزمان در حال حاضر ساخت اين برجها در حد وسيعي توسط بسياري از کارخانجات و کارگاه هاي کوچکانجام مي شود . برجهاي خنک کننده با توجه به شرايط فيزيکي و شيميايي خاص خود دچار مشکلاتي و معايبي مي گردند ولي معمولاٌ مدت زماني که لازم است تا اين مشکلات برج را از کار بياندازد طولاني است.،اما پيشگيري کامل از اين مشکلات در سيستم هاي تبخيري مانند کولينگ تاور ها عملاٌ اجتناب ناپذير است. برج خنک کننده دستگاهي است که با ايجاد سطح وسيع تماس آب با هوا ،تبخير آب را شدت بخشيده و به دليل گرماگير بودن فرايند تبخير ،باعث خنک شدن سريع آب سيستم کولينگ مي گردد.عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرماي نهان تبخير انجام مي گيرد، در حالي که مقدار کمي آب تبخير مي شود و باعث خنک شدن آب مي شود. بايد توجه داشت آب مقداري از گرماي خود را به طريق تشعشع ،هدايتي وجابجايي و بقيه حرارت را از راه تبخير از دست مي‌دهد. بيشتر سيستم هاي کولينگ تاور از يک مدار بسته تشکيل شده اند که آب در اين دستگاهها نقش جذب ، دفع و انتقال گرما را به عهده دارد، يعني گرماي بوجود آمده توسط ماشين و يا هر فرايند مد نظر در صنعت مانند تزريق پلاستيک ،جذب و از دستگاه دور مي سازد. اين کار باعث ادامه کار يکنواخت و پايداري دستگاه مي شود. در دستگاههايي که به دلايلي مجبوريم آب را بگردش در آوريم و يا به کار ببريم بايد بنحوي گرماي آب را دفع کرد. با بکار بردن برجهاي خنک کننده اين کار انجام مي گيرد. در تمام کارخانه ها تعداد زيادي دستگاههاي تبديل حرارتي (heat exchanger) وجود دارد که دراغلب آنها آب عامل سرد کنندگي است.
به دلايل زير متداول ترين مبرد در صنايع آب است
1. معمولا زياد وارزان در دسترس مي باشد.
2. به آساني آب را مي توان مورد استفاده قرار داد
3. قدرت سرد کنندگي آب نسبت به اکثر lمايعات در حجم برابر بيشتر است
4. به غير از فرايند انجماد ،انبساط و انقباض کلي در آب با تفاوت دما اندک است
هر چند که آب براي انتقال گرما بسيار مناسب است ، اما استفاده از آن باعث بوجود آمدن مشکلاتي نيز مي شود.
آب با سختي زياد باعث رسوب سازي در دستگاهها شده و همچنين از آنجايي که بيشتر اين دستگاهها از آلياژ آهن و يا ساير فلزات ارزان و متداول ساخته شده اند مشکل خوردگي فلزي بوجود مي ايد. از طرف ديگر بيشتر برجهاي خنک کننده در بر خورد مستقيم با هوا و نور خورشيد و اشعه يو وي مي باشند که طبيعتامحيط مناسبي براي رشد باکتريها و ميکرو ارگانيسم ها ماندد انواع جلبک نيز مي باشد که آنها نيز مشکلاتي به همراه داشته و خوردگي و انسداد بيو لوژيک را موجب مي گردند وارد شدن گرد و خاک و غبار به داخل برج نيزايجاد اشکال مضاعف در روند کارکرد برج خنک کننده مي نمايد.ضمن آنکه در سيستم هاي تبخيري ميزان گاز هاي محلول در آب به ويژه اکسيژن و گاز کربنيک افزايش قابل ملاحظه اي داشته که به نوبه خود خوردگي و انسداد بيولوژيک با جلبک و باکتري هاي هوازي را موجب مي شود . در کل اين مشکلات باعث مي شود که بازدهي برج خنک کننده کاهش يافته و در نتيجه از نظر اقتصادي مخارج بالاتري را به کاربر تحميل کند .
عموماً برج خنک کننده به سه گروه تقسيم مي شوند:
1. برجهاي خنک کننده مرطوب
2. برجهاي خنک کننده مرطوب- خشک
3. برجهاي خنک کننده خشک
در برجهاي خنک کننده مرطوب، آب نقش اصلي و اساسي را داشته و هدف نيز همان خنک کردن آب است. اين نوع دستگاهها که خود به چند گروه و دسته تقسيم مي شوند در صنعت داراي کاربرد فراواني است.
از يرجهاي خنک کننده خشک بيشتر در مکانهاي که آب کافي براي خنک کردن برج وجود ندارد استفاده مي شود. عمل خنک کردن آب را نيز ميتوان از برجهاي سيني دار بصورت مرحله اي انجام داد.ولي عملاً بعلت وجود هزينه هاي زياد ساخت ،نگهداري و کنترل سيستم اين روش ، معمول نمي باشد.
براي انجام عمليات خنک سازي آب مي توان از برجهاي آکنده و سيني دار استفاده نمود.با وجود اين در مواردي که فازهاي مورد نظر آب و هوا با شند بعلت فراواني و ارزان بودن فازهاي فوق بدلايلي که در بالا اشاره شد از دستگاههاي ديگري استفاده مي گردد که ساختن و نگهداري آنها مستلزم هزينه هاي زيادي نمي باشد. از اين جهت بيشتر دستگاههايي که در مقياس صنعتي بکار مي رود ساختمان و خصوصيات بسيار عمده اي را دارا است که اينک به انواع مختلف اين دستگاهها اشاره مي شود.
کولينگ تاور :
برج خنک کن، دستگاهي است که با ايجاد سطح وسيعي در تماس آب با هوا ، عمل تبخير را آسان نموده و در نتيجه باعث خنک شدن سريع آب مي گردد.
عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرماي نهان تبخير انجام مي گيرد در حالي که مقدار کمي آب بخار مي شود و سبب خنک شدن آب مي گردد.بايد توجه داشت که آب مقدار اندکي از گرماي خود را از طريق تشعشع (Radiation) ودر حدود 4/1آن را از راه هدايت و جابجائي و بقيه را از راه تبخير از دست مي‌دهد.
اختلاف فشار بخار آب بين سطح آب و هوا باعث تبخير مي شود.اين اختلاف بستگي به دماي آب و ميزان اشباع هوا از آب دارد.
مقدار گرماي که بوسيله مايعي جذب يا دفع مي شود از رابطه زير بدست مي ايد :
E=W×S×ΔT
در رابطه بالا:
E :گرماي دفع يا جذب شده بر حسب BTU/hr يا CAL/hr
W :دبي مايع خنک شونده بر حسب lb/hr
S : گرماي ويژه مايع خنک کننده بر حسب lb.f/ Btu
ΔT :کاهش دماي مايع خنک شونده بر حسب f
در حاليکه عمل خنک شدن از طريق تبخير انجام مي گيرد گر ماي نهان تبخير از دست داده شده بايد به آن اضافه گردد و آن برابر است با حاصل ضرب گرماي نهان تبخير در دبي .
مقدار تبخير بستگي دارد به سطح بر خورد آب با هوا و همچنين شدت جريان هوا دارد. براي اينکه حداکثر بهره برداري که در طرح آن بکار رفته است رعايت شود در برجهاي خنک کننده که آکنده هاي آن از نوع splash packing مي باشد آب به صورت قطره هاي در سطوح برج پخش مي شود تا سطح وسيعي بوجود ايد البته براي اين منظور مي توان از آکنه هايا پکينگ هاي نوع film packing نيز استفاده کرد. جريان هوا در برج به صورت کشش طبيعي با استفاده از دودکش هاي هذ لولي شکل يا کشش مکانيکي بوسيله بادبزنهاي مناسب در جهت مخالف آب ( counter-flow) و يا به طور متقاطع (cross-flow) با آن به جريان مي افتد .
سيستم برج خک کننده:
در سيستم برج خنک کننده آب گرم کندانسورو يا آب مورد نظرجهت خنک شدن، از برج خنک کننده عبور مي کند و با هوا تماس مي يابد. در برجهاي خنک کننده با کشش طبيعي ،پوسته خارجي برج از بتن مسلح ساخته شده ودر روي پايه ها تکيه دارد . هوا از قسمت پائين وارد برج خنک کننده مي شود و به طرف بالا جريان مي يابد و از دهانه بالاي برج خارج مي گردد. انواع ديگري از برجهاي خنک کننده که از چوب و ساير مصالح ساخته مي شود نيز وجود دارد.در برجهاي خنک کننده با کشش طبيعي هوا شکل برج طوري طراحي مي شود که جريان سريع هوا در داخل برج بوجود ايد. آب گرم از کندانسور در ارتفاع 10 تا 15 متر بالاتر از سطح استخر به سيستم پخش کننده آب وارد مي شود . در برجهاي قديمي تر صفحه اي که آب خروجي از کندانسور به آن ريخته مي شود داراي سوراخهاي منظمي در قسمت پائين است که آب از داخل اين سوراخها به فنجانهاي زيرين مي ريزد. اين فنجانها باعث پاشش آب و تبديل آنها به قطرات کوچک مي شوند. يک سيستم خيلي جديد براي پخش آب در برج خنک کننده بکار بردن لوله هايي است که در سطح بالاي آن شيپوره ها يا ارفيس هايي براي پاشش آب تعبيه شده است.
تبادل حرارت بين هواي بالارونده از برج و آبي که از برج سرازير است با تغيير حرارت محسوس در اثر اختلاف درجه حرارت بين آب و هوا انجام مي شود. سهم اين قسمت از تبادل حرارتي خيلي کم است و قسمت عمده تبادل در اثر تبخير مقدار کمي آب که پيوسته همراه هوا مي باشد،انجام مي شود. در اثر اين عمل مقدار زيادي گرما از آب سرازير شده در برج خنک کننده ( بستگي به مقدار آبي که تبخير شده است) به هوا منتقل مي گردد(Evaporating loss). ضمناً مقداري از قطرات آب بوسيله هوا به خارج از برج پراکنده مي شود(Windage loss). براي جلوگيري از خروج قطرات آب يک شبکه چوب در اطراف برج و حدود 3 متر بالاتر از توده تخته ها قرار دارد که به آن قطره گير يا اليميناتور(Drift Eliminator) مي گويند. کمبود آب تبخير شده در سيستم برج خنک کننده بايد از منبع خارجي جبران شود که به آن ،آب تکميلي يا آب جبراني (Makeup) گويند . براي اين منظور در صورت امکان از نزديکترين منبع آب شيرين در دسترس مانند آب رودخانه،چاه،آب شهر ويا آب سختي گيري شده استفاده مي شودو يا فاضلابها را تا حد امکان صاف و تصفيه کرده و جايگزين منابع آب شيرين کرد هنگاميکه از نظر فضاي ساختمان برج خنک کننده محدوديتي وجود داشته باشد ظرفيت برج خنک کننده راتا حد امکان با استفاده از بلوورهاي مخصوص و بزرگي اضافه مي نمايند. اين بادبزنها مقدار عبورهواي خنک کننده در داخل برج را به شدت افزايش مي دهند
.png)
برج خنک کننده