در بیشتر کارخانجات کوچک و بزرگ و در ساختمان های مسکونی و تجاری بزرگ يکي از مهمترين و اساسي ترين دستگاه های موجود برج خنک کننده می باشد. برج خنک کن علاوه بر آب به منظور خنک کردن سيالاتي ديگر در تهویه مطبوع و صنعت  مورد استفاده قرار می گیرند.

صنایع برادران حقیقی با بیش از 30 سال سابقه در تولید انواع چیلر، تونل انجماد و سردخانه همراه شما عزیزان است. برای اطلاع از قیمت ها و همچنین خرید تجهیزات سردخانه با مشاوران ما در سردخانه حقیقی تماس بگیرید. 

 

برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده ( Cooling tower ) وسیله‌ای است برای دفع حرارت اضافی آب مورد استفاده در چگالنده. برج خنک کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت تولید شده را دفع کرده و سیل سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین می‌آورند

طرز کار برج خنک کننده

در سيستم برج خنک کننده، آب گرم کندانسور یا آب جهت خنک شدن، از برج خنک کننده عبور مي کند و با هوا تماس مي يابد. در برج هاي خنک کننده با کشش طبيعي، پوسته خارجي برج از بتن مسلح ساخته شده و 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 شود.

آب گرم، از کندانسور در ارتفاع 10 الی 15 متر بالاتر از سطح استخر، به سيستم پخش کننده آب وارد مي شود. در برج هاي قديمي تر صفحه اي که آب خروجي از کندانسور به آن ريخته مي شود داراي سوراخ هاي منظمي در قسمت پائين است که آب از داخل اين سوراخها به فنجان هاي زيرين مي ريزد. اين فنجان ها باعث پاشش آب و تبديل آنها به قطرات کوچک مي شوند. براي پخش آب در برج خنک کننده با استفاده از لوله هايي است که در سطح بالاي آن شيپوره ها و ارفیس هایی براي پاشش آب گذاشته شده است.

تبادل حرارت بين هواي بالارونده از برج و آبي که از برج سر می رود، با تغيير حرارت محسوس در اثر اختلاف درجه حرارت بين آب و هوا انجام مي شود. سهم اين قسمت از تبادل حرارتي پایین است و قسمت بیشتر این تبادل در اثر تبخير مقدار کمي آب که پيوسته همراه هوا مي باشد،انجام مي شود. اين عمل باعث می شود که مقدار زيادي گرما از آب سرازير شده در برج خنک کننده به هوا منتقل شود.

 مقداري از قطرات آب، به وسيله هوا به خارج از برج پراکنده مي شود. براي جلوگيري از خروج قطرات آب يک شبکه چوب در اطراف برج و حدود 3 متر بالاتر از توده تخته ها قرار می گیرد که به آن قطره گیر یا الیمیناتور گفته می شود. کمبود آب تبخير شده در سيستم برج خنک کننده، بايد از منبع خارجي جبران بشود که به آن، آب تکميلي يا آب جبراني می گويند.

براي اين منظوراز نزدیک ترین منبع آب شیرین در دسترس مثل آب رودخانه، چاه، آب شهر استفاده می شود و يا فاضلاب ها را تا حد امکان صاف و تصفيه کرده و جایگزین منابع آب شیرین می کنند.

انواع برج خنک کننده (انواع برج خنک کن) 

برج خنک کننده دستگاهي است که با ايجاد سطح وسيع تماس آب با هوا ،تبخير آب را شدت بخشیده و به دلیل گرماگیر بودن فرایند تبخیر ،باعث خنک شدن سريع آب  سیستم کولینگ مي گردد. و 3 نوع از این برج وجود دارد.

1- برج خنک کننده مرطوب ( WET – COOLING TOWER)

برج هاي خنک کننده مرطوب بصورت برج هاي خنک کننده با کشش طبيعي و برج هاي خنک کننده با کشش مکانيکي دسته بندي مي شوند. برج هاي خنک کننده مرطوب حرارت تلف شده به وسيله دستگاه را به وسيله مکانيزم هاي زير به محيط مي دهند:

• بوسيله افزايش حرارت هواي اطراف
• بوسيله تبخير بخشي از آب در حال گردش در سيستم
• بوسيله افزايش دماي مخزن طبيعي آب جمع آوري سرد شده

برج هاي خنک کننده يک سيستم توزيع و پخش آب گرم دارند که آب را بصورت يکنواخت روي يک شبکه کاري مشبک از تخته هاي افقي نزديک به هم مي باشد که اين شبکه ها آکنه ناميده مي شوند. آکنه ها آب سرازير شده از بالاي برج را با هوايي که از ميان آنها حرکت مي کند کاملاً مخلوط کرده بطوري که آب بصورت يک قطره از يک آکنه به سطح آکنه ديگر توسط نيروي ثقل خود مي ريزد. هواي بيروني از طريق منافذي که بصورت ميله هاي افقي در اطراف برج قرار دارند وارد مي شوند.

اين ميله ها بمنظور نگهداري آب در داخل خود بطرف پائين مايل هستند. در اثر اختلاط آب و هوا ، انتقال حرارت و انتقال جرم اتفاق افتاده و در نتيجه آب سرد مي گردد. آب سرد شده در حوضچه بتني که در انتهاي برج قرار دارد جمع آوري شده و سپس بطرف کندانسور پمپ مي شود. اکنون هواي مرطوب و گرم از بالاي برج خارج مي گردد .

2- برج خنک کننده خشک (DRY – COOLING TOWER)

در مکان هایی که آب کافي براي برج خنک کننده مرطوب وجود ندارد، مي بايست از اتلاف بر اثر تبخير حداکثر جلوگيري بعمل آورد ، از اين نوع برج استفاده مي شود. دربرج هاي خنک کننده خشک، آب در حال گردش از ميان لوله هاي پره دار عبور کرده بطوريکه هواي سرد از روي آنها عبور مي کند .بنابراين حرارت آب در حال گردش از طريق لوله ها خارج شده و جذب هواي سرد مي شود.

برج هاي خنک کننده خشک مي توانند با کشش طبيعي و يا با کشش مکانيکي عمل نمايند .يک افشانک هوا که با بخار کار مي کند با خارج کردن هوا و ساير گازهاي غير قابل تراکم به برقراري خلا کمک مي کند. براي جلوگيري از نشت هوا به داخل دستگاه پمپ گراديان اصلي فشار در داخل برج را مثبت نگه مي دارد .ممکن است قسمتي ازکار پمپ توسط توربين هيدروليک بازيابي گردد. اين عمل پس از خروج آب از برج در مسير آب فشانه هاي جتي انجام مي گيرد.

فشار متراکم و درجه حرارتهايي که يک برج خنک کننده خشک بکار مي برد بطور قابل ملاحظه اي بيشتر از برج مرطوب است. براي دستيابي به فشار بيشتر ، مساحت کوچکتري براي فضاي بين دو تيغه آخرين مرحله در بوربين با فشار کم ضروري است. در يک برج خنک کننده خشک با کشش طبيعي، شناوري هواي گرم شده باعث جريان يافتن هوا در سرتاسر سطوح مولد حرارتي مي گردد که براي انتقال حرارت آب داغ به جريان هوا ضروري است .

3- برج هاي خنک کننده خشک-مرطوب (WET-DRY COOLING TOWER)

با توضيحاتي که در مورد دو نوع برج هاي قبلي داده شد مشخص مي شود که برج هاي مرطوب هميشه مقداري آب بصورت تبخير، مکش توسط هوا و نشتي مصرف مي کنند .همچنين اين برج دچار مشکل پراکندن ذرات آب هست. برج هاي خنک کننده خشک مشکلي بر کارکرد نيروگاه بخصوص در موقع گرم شدن هواي محيط تحميل مي کند.

در چنين مواردي براي کاهش عوارض حاصل از دو نوع برج ذکر شده از برج هاي خنک کنننده خشک-مرطوب استفاده مي شود. همانطوري که از نام اين نوع برج هاي خنک کننده استنباط مي شود يک برج خنک کننده خشک- مرطوب بوسيله ترکيبي از برجهاي خشک و مرطوب عمل مي کند. اين سيستم داراي دو مسير هواي موازي و دو مسير آب سري مي باشد.

قسمت بالاي برج قسمت خشک مي باشد که شامل لوله هاي پره دار است و قسمت پائين برج داراي آکنه ها است قسمت مرطوب است. آب گرم پروسس از قسمت فوقاني برج وارد لوله هاي پره دار شده و ضمن عبور ماپيچ از لوله ها قسمت خشک را ترک کرده و تحت اثر نيروي جاذبه از ميان آکنه ها در قسمت مرطوب به حوضچه آب سرد مي ريزد.

هواي محيط بصورت دو جريان از ميان قسمتهاي خشک ومرطوب کشيده مي شود .اين دو جريان بهم پيوسته و قبل از ترک برج در داخل آن مخلئط مي شود. چون اولين جريان بصورت خشک گرم شده و حتي خشک تر از هواي محيط مي شود . در حاليکه جريان دوم بطور معمول اشباع است ، بنابراين مخلوط هواي که برج را ترک مي کند زير اشباع است.

دو فايده مهم براي برج هاي خشک و مرطوب وجود دارد :

1. هواي زير اشباع خروجي ذرات آب کمتري نسبت به برج مرطوب ايجاد نموده و شرايط اقليمي مطلوب آنها را کاملاً حذف مي کند .
2. چون آب در قسمت خشک قبلاً خنک شده است بنابراين افت هاي ناشي از تبخير در قسمت مرطوب کاهش يافته است و در نتيجه از مصرف آب جبراني براي جبران تبخير آب بطور قابل ملاحظه اي کاسته خواهد شد .

نسبت حرارت گرفته شده در قسمت هاي خشک و مرطوب بوسيله دو پارامتر تنظيم مي گردد . براي مثال اگر آب مشکل اصلي باشد ، برج را با قسمت خشک بزرگتري نسبت به قسمت مرطوب مي سازند . بعلاوه تبخير را مي توان توسط يک کنترل کننده که جريان هوا را از ميان قسمت مرطوب تنظيم مي کند تغيير داد .

در آب و هواي سرد زمستان براي تقليل اختلاف دماي ورودي و خروجي آب به برج براي معتدل ساختن دماي آب برگشتي به پروسس، عبور هوا از ميان قسمت مرطوب را قطع نموده و برج را بصورت يک برج خنک کننده خشک تبديل کرد .

از طرف ديگر مي توان زير فن يک مانع بصورت يک در تعبيه کرد که مي توان از آن در آب و هواي گرم که قسمت خشک برج مشکلي براي کارکرد نيروگاهي ايجاد مي کند براي افزايش دماي محيط استفاده کرد . برجهاي خنک کننده خشک – مرطوب در موارديکه امکان دسترسي به آب هست و نيز نياز به کاهش مؤثر ذرات باشد مورد استفاده قرار مي گيرد .

ظرفیت برج خنک کننده (ظرفیت برج خنک کننده صنعتی)

هنگامي که از نظر فضاي ساختمان برج خنک کننده محدوديتي وجود داشته باشد ظرفيت برج خنک کننده را تا حد امکان با استفاده از بلوورهای مخصوص و بزرگي اضافه مي کنند. اين بادبزن ها مقدار عبور هوای خنک کننده در داخل برج را به شدت افزایش می دهند.

عوامل مؤثر در طراحي برج خنک کننده

عوامل مؤثر در طراحي برج هاي خنک کننده را بطور خلاصه مي توان بصورت زير بيان کرد:

1. ميزان افت درجه حرارت (اختلاف دماي ورودي وخروجي برج)دلتا 
2. اختلاف بين درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت مرطوب هوا
3. دماي مرطوب محيط : اصولاً خنک کردن آب زير اين دما غير ممکن است .
4. شدت جريان آب
5. شدت جريان هوا
6. نوع آکنه هاویا پکینگ هایبرجخنک کننده
7. روش پخش آب و آرایش افشانه ها

نکات مهم برای استفاده از سیستم های خنک کننده

• براي هر ۱۰ درجه فارنهايت افت دما در برج خنک کننده ميزان تبخير در حدود يک درصد کل آب در حال گردش مي باشد
• چون نمک هاي کلرور حلاليت زيادي دارند غلظت يون کلر در آب ورودي به برج وآب در حال گردش راهنماي بسيار خوبي براي تعيين غلظت بوده و بنابراين هميشه بايد آن را بازديد و بررسي نمود .و یا از پارامتر هایی مانند کل املاح محلول (tds)و یا ضریب هدایت الکتریکی آب استفاده نمود
• افزايش غلظت مواد محلول و مواد معلق در آب در حال گردش در برج خنک کننده ايجاد اشکال  و انسداد و رسوب مي کند که براي جلوگيري از افزايش غلظت مواد محلول و مواد معلق مقداری از آب در حال گردش را تخليه مي کنند که اين آب در صنعت به زير آب (Blow down) معروف است .بلودان یا درین آب برج خنک کننده باید حد اقل به میزان ده درصد آب مصرفی یا میکاپ آب برج باشد.
• مقدار آب برج همچنين ممکن است تصادفي يا بوسيله باد تقليل يابد . اصولاً در برجهاي خنک کننده مقداري آب بصورت گرد و قطرات مه درآمده و توسط باد يا کشش و یا جریان هوای بلوور ها از برج خارج مي شود .

محل نصب برج خنک کننده

محل نصب برج خنک کن باید به صورتی باشد که مانعی در اطراف آن برای ورود جریان هوای تازه به داخل برج وجود نداشته باشد همچنین در صورت استفاده از چندین برج در کنار هم باید راه حلی اندیشید که هوای گرم خروجی از برج ها مستقیماً وارد همدیگر نشده تا باعث کاهش راندمان و عدم کارایی برج شوند. اگر بتوان برج خنک کن را در فضای باز با جریان هوای آزاد قرار داد در حصول یک بازده مناسب از برج مشکلی وجود نخواهد داشت .

اگر برج را در داخل ساختمان و محصور بین دیوار ها نصب کنید موارد زیر بایستی مورد توجه قرار گیرد:

• باید فضای کافی و بدون مانع مزاحم در اطراف برج وجود داشته باشد تا هوای لازم به برج برسد.
•  هوای گرم خروجی از برج باید به گونه‌ای تخلیه شود که امکان بازگشت و گردش مجدد آن به برج وجود نداشته باشد زیرا گردش مجدد چنین هوایی در برج دمای مرطوب هوای ورودی به برج را افزایش می‌دهد و باعث گرم ماندن آب در خروج از برج می‌شود.
• گردش مجدد هوا به داخل برج هنگامی مورد توجه قرار می‌گیرد که چند برج در مجاورت هم باشند.
• تعیین محل نصب برج به عوامل دیگری هم بستگی دارد از قبیل استحکام محل نصب، تجهیزات اضافی برای تقویت آن، هزینه فراهم کردن تجهیزات اضافی برای برج و مسائل مربوط به معماری ساختمان و …

جهت مشاوره و راهنمای خرید سردخانه و تجهیزات سردخانه متناسب با کاربرد شما تنها کافی‌ست با شماره  09159171605 تماس بگیرید. کارشناسان خبره برادران حقیقی بهترین پیشنهاد ها را به شما خواهند داد.