برج خنك كننده : انواع، هدف، اصل عمليات
برج خنك كننده براي خنك كردن مايع خنك كننده در حال گردش در سيستم هاي بسته اعم از چيلر يا چگالنده هاي صنعتي با كمك هواي محيط استفاده مي شوند. برج خنك كننده امكان خنك سازي كارآمد حجم زيادي از مايع خنك كننده را با مصرف انرژي كم فراهم مي كنند و براي اين كار از مبرد استفاده نمي كنند، بنابراين مي توان آنها را يك راه حل سازگار با محيط زيست در نظر گرفت.
طبقه بندي برج خنك كننده - انواع برج خنك كننده كدام است؟
برج خنك كننده جهشي
برج خنك كننده فن دار
برج هاي خنك كننده برج
برج هاي خنك كننده بسته
كولر خشك (دراي كولر)
بسته به وظايفي كه بر عهده برج خنك كننده است ، انواع مختلفي از برج هاي خنك كننده وجود دارد. در اين مقاله به رايج ترين انواع اين تجهيزات مي پردازيم.
همه برج هاي خنك كننده به دو دسته كلي تقسيم مي شوند:
برج هاي خنك كننده تبخيري يا مرطوب،
كولرهاي خشك يا دراي كولر .
در برج هاي خنك كننده تبخيري يا مرطوب ، سيال خنك كننده به دليل تبخير رطوبت به محيط خنك مي شود. اصل عملكرد برج خنك كننده مرطوب اين است كه انرژي در طول فرآيند تبخير مصرف مي شود و اين انرژي از مايعي كه بايد خنك شود "گرفته مي شود". مشخص است كه براي تبخير 1 كيلوگرم آب، بايد 0.67 كيلو وات انرژي صرف شود، بنابراين، هنگام تبخير حجم زيادي از رطوبت، اتلاف حرارت قابل توجه خواهد بود. تبخير در برج خنك كننده با كمك گردش اجباري هواي عرضه شده اتفاق مي افتد.
در برج هاي خنك كننده خشك ، خنك كننده را بدون تامين آب خنك مي كنند (به همين دليل به آنها خشك مي گويند)، تنها توسط جريان هواي هدايت شده، كه با گرم شدن، بخشي از گرماي "گرفته شده" را با خود مي برد. واضح است كه راندمان دراي كولر هميشه كمتر از راندمان برج خنك كننده تبخيري است و عملكرد برج خنك كننده خشك يا دراي كولر در هواي گرم حداقل است. برج هاي خنك كننده تبخيري (كه گاهي اوقات به آنها برج خنك كننده مرطوب نيز گفته مي شود، برخلاف خنك كننده هاي خشك) به نوبه خود به دو دسته تقسيم مي شوند: برج خنك كننده مرطوب مدار باز ، برج خنك كننده مرطوب مدار بسته .
يك نكته بزرگ و مهم در هنگام انتخاب برجهاي خنك كننده داراي فن اين است كه هنگام انتخاب نوع فن براي برج خنك كننده، به خاطر داشته باشيد كه استفاده از فن محوري فشار هواي نسبتاً كمتري را فراهم مي كند، كه به شما اجازه نمي دهد مايعي با دماي بالاتر را خنك كنيد. هنگام استفاده از فن گريز از مركز، ظرفيت برج خنك كننده براي دماي مايع خنك كننده افزايش مي يابد. از طرفي فن هاي محوري مصرف برق كمتري دارند.
برج هاي خنك كننده نوع باز ساده تر از برج هاي خنك كننده نوع بسته هستند . در برج هاي خنك كننده باز، خنك كننده قابل خنك كاري مستقيماً با جريان هوا و محيط كه توسط فن يا بدون دخالت فن در داخل سيستم عرضه مي گردد، تماس دارد.
دو نوع اصلي برج خنك كننده مدار باز وجود دارد:
برج خنك كننده مدار باز فن دار
برج خنك كننده با پيش نويس طبيعي
در برج هاي خنك كننده مدار باز فن دارد، توده هوا با استفاده از فن هاي گريز از مركز يا محوري تامين مي شود. برج هاي خنك كننده از اين نوع زماني ضروري هستند كه يك مصرف كننده، به عنوان مثال، يك ماشين تبريد، نياز به خنك كردن مقدار زيادي مايع خنك كننده داشته باشد، و همچنين در شرايطي كه نياز به تهيه يك خنك كننده با دماي پايين در خروجي است. اما اين همه چيز نيست . برج هاي خنك كننده مدارباز داراي فن نيز به موارد زير تقسيم مي شوند:
برج خنك كننده جهشي / جريان متقاطع
برج خنك كننده داراي فن / ضدجريان
برج هاي خنك كننده جهشي / جريان متقاطع :
اصل عملكرد برج خنك كننده جهشي به شرح زير است. خنك كننده داغ با سرعت بالا، حدود 16-20 متر بر ثانيه و از طريق سوراخ هاي بسيار كوچك (اجكتورها) وارد برج خنك كننده مي شود. در نتيجه، قطرات بسيار ريز آب يا همان مه پراكنده تشكيل مي شود كه با حركت بسيار سريع، ناحيه اي از فشار كاهش يافته را در داخل برج خنك كننده تشكيل مي دهد. به همين دليل، همراه با رطوبت، هواي سرد اتمسفر از طريق اجكتورها به داخل برج خنك كننده كشيده مي شود. در نتيجه تبادل حرارتي رخ مي دهد كه در كل سطح قطرات انجام مي شود. واضح است كه منطقه تماس بين هواي سرد و قطرات گرم بسيار زياد است، بنابراين راندمان انتقال حرارت بالا است.
هدف اصلي برج خنك كننده جهشي خنك كردن يك خنك كننده بسيار داغ است. اين مي تواند در دماي خنك كننده 50 درجه سانتيگراد، 60 درجه سانتيگراد و حتي بالاتر از ساير برج هاي خنك كننده كار كند. اما شما بايد براي همه چيز هزينه كنيد و برج خنك كننده جهشي چندين اشكال جدي دارد:
براي تامين مايع خنك كننده داخل با سرعت بالا، بايد فشار سيال بالايي در ورودي ايجاد كرد: 0.3-0.4 مگاپاسكال. و اين بدان معني است كه در برج خنك كننده جهشي نياز به نصب پمپ آب با ظرفيت افزايش يافته است. برج خنك كننده جهشي هزينه هاي عملياتي بيشتر و همچنين فرسودگي خطوط لوله تامين مايع خنك كننده بيشتر خواهد بود. در فصل سرد، عمليات برج هاي خنك كننده جهشي بسيار دشوار است، زيرا گرد و غبار( مه )آب به راحتي يخ مي زند. در ضمن اين نوع از برجها يكي از پر مصرف ترين و شايد غيراقتصادي ترين انواع برج باشد و علت آن هم به فرار بخش قابل توجهي از بخارات و ذرات آب به جو باز مي گردد. استفاده از حذف كننده هاي رانش در خروجي هوا امكان پذير نيست، زيرا كارايي برج خنك كننده جهشي ( جريان متقاطع ) را به شدت كاهش مي دهد.
برج هاي خنك كننده ضدجريان :
در برج هاي خنك كننده فن، خنك كننده با تامين توده هاي هوا به آن با كمك فن هاي مخصوص - گريز از مركز يا محوري - خنك مي شود. برج هاي خنك كننده ضد جريان بيشترين كاربرد را در آب و هواي معتدل دارند. در چنين برج هاي خنك كننده، جريان هوا به سمت جريان رطوبت حركت مي كند، از اين رو نام آنها برج خنك كننده جريان مخالف مي باشد.
از نظر ساختاري، برج خنك كننده مدار باز از واحدهاي اصلي زير تشكيل شده است:
1-سيستم تامين مايع خنك كننده
2-انژكتورهاي مايع
3-نازل يا آب پاش
4-دريفت اليميناتور يا قطره گير
5-الكتروموتور و فن
6-مخزن جمع آوري رطوبت
7- پكينگ
سيال گرم شونده از بالا وارد برج خنك كننده مي شود، از طريق نازل ها به شكل قطره روي پكينگ پاشيده مي شود و سپس به سوي تشتك جمع آوري آب يا مخزن ذخيره جريان مي يابد. جريان هواي ايجاد شده توسط فن به سمت مايع بالا مي رود. ورودي توده هاي هوا از قسمت پاييني برج خنك كننده انجام مي شود. هواي سرد مقداري از گرماي مايع خنك شده را مي گيرد. كاهش تلفات رطوبت به دليل افت حذف كننده نصب شده در برج خنك كننده كه در مسير جريان هواي مرطوب قرار دارد حاصل مي شود. برج هاي خنك كننده مدار باز جريان مخالف يك راه حل نسبتاً كارآمد در مصرف انرژي هستند. اول اينكه در چنين دستگاه هايي برخلاف برج هاي خنك كننده جريان متقاطع ، به پمپ هاي آب قدرتمند نياز نيست، زيرا فشار سيال كم است ثانياً به دليل حذف كننده قطرات، مصرف مايع خنك كننده كاهش مي يابد. ثالثاً برج خنك كننده فن بيار جمع و جور است و حتي در فصول سرد سال نيز قابل استفاده است.
برج هاي خنك كننده ضدجريان با توجه به نوع اسپرينكلر عبارتند از:
پكينگ فيلمي
پكينگ مديا
پكينگ قطره اي فيلم موثرترين هستند.
هنگام انتخاب نوع فن براي برج خنك كننده، به خاطر داشته باشيد كه استفاده از فن محوري فشار هواي نسبتاً كمتري را فراهم مي كند كه اجازه خنك كردن مايع با دماي بالاتر را نمي دهد. هنگام استفاده از فن گريز از مركز ، ظرفيت برج خنك كننده براي دماي مايع خنك كننده افزايش مي يابد. اما فن هاي محوري مصرف برق كمتري دارند. نكته پاياني در مورد فن اين است كه جريان هواي توليد شده توسط يك فن برج خنك كننده باز 5 برابر كمتر از يك برج خنك كننده بسته است. بنابراين، هزينه فن نيز به طور قابل توجهي كمتر است.
جهت كسب اطلاعات در ارتباز با برج خنك كننده به وي سايت آذين تهويه مراجعه نماييد.