تولید سیستم های تهویه مطبوع ( برج خنک کننده ، اسپیلت و...)

کولینگ تاور یا برج خنک کن آب چیست؟

کولینگ تاور وسیله ای برای سرد کردن مقدار زیادی آب توسط جریان مستقیم هوای جوی است. گاهی اوقات به برج های خنک کننده مبدل حرارتی نیز گفته می شود. کولینگ تاور ها بصورت جریان هوای طبیعی و جریان هوای مکانیکی کار می کنند.

در سیستم های جریان مکانیکی از یک فن اکسیال یا محوری در بالای تنوره برج خنک کننده  برای جریان بیشتر هوا استفاده می شود تا بتوان با حداکثر راندمان برای خنک کردن آب در کولینگ تاور هوادهی را انجام داد.

روش کار برج خنک کننده براساس تبخیر بخشی از آب در جریان و خنک شدن آب گرم شده توسط خنک کننده با هوای تازه است. برج های خنک کننده در مناطقی نصب می شوند که نیاز به خنک کردن مقادیر زیادی از آب را دارند که طی فرآیندهای صنعتی گرم شده است و برای بهبود عملکرد تجهیزات باید بطور مدام آب لازم برای خنک کردن آنها فراهم شود.در .اقع کولینگ تاور یکی از بهترین تجهیزات برای کاهش دمای آب تا محدود دمای مرطوب محیط می باشد.

امروزه، برج های خنک کننده با ظرفیت بالا در سیستم های تامین آب در گردش برای مبدل های حرارتی خنک کننده (به طور معمول در نیروگاه های حرارتی (از جمله نیروگاه های هسته ای) و نیروگاه های حرارتی استفاده می شود. در مهندسی عمران، به عنوان مثال از برج های خنک کننده استفاده می شود. ، برای خنک کننده کندانسورهای واحدهای تبرید، برای تهویه مطبوع، خنک کننده ژنراتورهای برق اضطراری و دیگر موارد مشابه.

برج های خنک کننده بیشترین کاربرد را در صنعت برای خنک کردن انواع تجهیزات فرآیندی، در تصفیه شیمیایی مواد، اغلب در ارتباط با سیستم تاسیسات تصفیه محلی (MOS) دارند. آنها به طور گسترده ای در شرکت های مجتمع نظامی-صنعتی، انرژی، کشتی سازی، هوانوردی، صنایع شیمیایی، متالورژی، مهندسی مکانیک و صنایع غذایی و غیره استفاده می شوند. علت کاربرد  گسترده از انواع کولینگ تاور ها کارایی بالا ، قیمت مناسب و هزینه های مقرون به صرفه ان می باشد.

چنین طرح هایی برای کاهش دما با استفاده از دستگاه های نوع تبادل حرارتی که بخشی از سیستم های مختلف تامین آب در گردش هستند استفاده می شود. در ابتدا، برج خنک کننده برای استخراج نمک از طریق تبخیر اختراع شد، بنابراین در آلمانی به معنای "غیرق شدن آب نمک" است. در بیشتر موارد، برج های خنک کننده در جایی نصب می شوند که هیچ راهی برای تخلیه آب سرد به مخازن طبیعی وجود ندارد و حوضچه مصنوعی وجود ندارد.

در حین کار برج های خنک کننده، استفاده از فیلترهای مختلف ضروری است، زیرا آب فرآیند خنک کننده در فرآیند معکوس اغلب ذرات معلق زیادی را حمل می کند: سیلس، ماسه، زنگ، رسوب. این ذرات نازل ها را مسدود کرده و به تجهیزات آسیب می زند. پس استفاده از سختی گیر و فیلتر شنی می تواند در عملکرد برج خنک کننده موثر باشد و راندمان و سلامت برج را تا حد زیادی بالا ببرد.

بیشتر برج های خنک کننده موجود که در سیستم های آبرسانی چرخشی مورد استفاده قرار می گیرند بیش از 30-10 سال پیش نصب شده اند. اینها از نظر اخلاقی و فیزیکی طرح هایی منسوخ هستند. قبلاً هنگام طراحی سعی می کردند در مواد صرفه جویی کنند و اهمیت خاصی به فرآیند خنک کننده تجهیزات تولید قائل نشدند.اما این امر در کیفیت برج های خنک کننده موثر بوده و عمر آنها را کاهش می داد

سازه های مدرن با بهره وری و کارایی بالا مشخص می شوند، آنها با در نظر گرفتن الزامات جدید برای عملکرد تجهیزات طراحی شده اند و با استفاده از مواد بهینه سازی شده ساخته می شوند.در سالهاس اخیر برج های خنک کننده فایبر گلاس در صدر می باشند و استقبال خوبی از آن شده است.

بسته به ویژگی های شرکت صنعتی، ویژگی های زمین و آب و هوا، انواع مختلفی از برج های خنک کننده استفاده می شود. به عنوان یک قاعده، خنک کردن آب (خنک کننده) با کاهش طبیعی دما و تبخیر آن، هنگامی که با نازک ترین لایه یا به شکل قطره روی آبپاش پخش می شود، انجام می شود. همزمان جریان هوا وارد جلسه می شود.

چند روش پیشنهادی برای بهبود کارایی برج خنک کننده

به منظور افزایش کارایی و عملکرد برج خنک کننده ، یک رویکرد یکپارچه در بازسازی آنها و همچنین کلیه واحدهای فناورانه مرتبط با آنها که بر تغییرات ویژگی های عملیاتی سیستم تامین آب فرآیند تأثیر می گذارد، مورد نیاز است. در دمای منفی بیرون، کشش طبیعی هوا در برج خنک کننده افزایش می یابد که منجر به کاهش دمای آب سرد در برج خنک کننده می شود. با کاهش همزمان دمای هوای بیرون و کاهش بار حرارتی برج خنک کننده، دمای آب سرد با سرعت بیشتری کاهش می یابد.

کاهش دمای آب سرد در برج خنک کننده منجر به یخ زدن برج خنک کننده می شود. قسمت محیطی برج خنک کننده بیشتر مستعد یخ زدگی شدید است، علاوه بر این، خطر تشکیل لجن در آب در گردش وجود دارد.

هنگام استفاده از سیستمی با سپرهای چرخشی یا متحرک، همیشه نمی توان از یخ زدگی قسمت محیطی برج خنک کننده به دلیل عبور جریان هوای سرد از شکاف های لوور برج خنک کن جلوگیری کرد. و با توجه به این واقعیت که در حاشیه برج خنک کننده همیشه مناطقی با تراکم آبیاری کم (ناچیز) وجود دارد، در این مناطق می تواند انجماد شدید عناصر تکنولوژیکی و ساختاری برج خنک کننده رخ دهد.

موثرترین روش برای جلوگیری از یخ زدگی و کنترل دمای آب سرد پس از برج خنک کننده، روش ترکیبی است - ایجاد همزمان پرده آب و نصب سپرهای چرخشی یا متحرک بر روی پنجره های ورودی هوای برج خنک کننده.

سپرهای چرخشی توانایی تنظیم جریان هوای ورودی به برج خنک کننده را در محدوده وسیعی فراهم می کنند و حتی در بارهای حرارتی کم و دمای هوای بیرون پایین، اطمینان حاصل می کنند که دمای آب سرد در محدوده مورد نیاز حفظ می شود. پرده آب مقاومت بیشتری در ورودی هوا به فضای اسپری برج خنک کننده ایجاد می کند، کشش را کاهش می دهد و جریان آب را از طریق پرکننده برج خنک کننده تا حدود 25 درصد کاهش می دهد، که منجر به بدتر شدن ظرفیت خنک کننده برج خنک کننده و افزایش می شود. در دمای آب سرد در برج خنک کننده، که از یخ زدگی قسمت محیطی برج خنک کننده جلوگیری می کند.

روش های اصلی مورد استفاده برای بهبود کارایی برج خنک کننده، بازسازی عناصر آن است. نصب تجهیزات اضافی و سایر روش های پیشنهادی در مطالعات ما به این صورت بوده است.

- آبیاری یکنواخت آب؛ توسط بهبود نازل برج خنک کن

- راندمان تهویه هوا؛ از طریق نصب پروانه با زاویه مناسب

- کنترل یخ و دما؛ با استفاده از مواد شیمیایی

- نفوذ جریان هوای سرد از طریق بهبود دریچه ورودی هوا

بهبود سطوح پرکن و تعویض به موقع پکینگ برج خنک کننده

از مجموع موارد ذکر شده، امکان استفاده از نسل جدید فن های آکسیال فایبر گلاس با توان مصرفی کمتر از 100 کیلو وات بر روی برج های خنک کننده مدرن را پیشنهاد می کنم. چنین راه حلی امکان دستیابی به افزایش توان حرارتی و کاهش قابل توجه مصرف برق را فراهم می کند.

همچنین به دلیل توزیع آب یکنواخت و راندمان تهویه هوا می توان به افزایش اختلاف دما و در نتیجه افزایش حرارت خروجی دست یافت.

البته روش پیشنهادی نیاز به مطالعه و تحقیق بیشتر دارد تا ثابت شود که واقعاً قادر به افزایش کارایی برج خنک کننده است. ولی در کل انجا موارد پیشنهادی تاثیر مثبتی در بهبود عملکرد کولینگ تاور خواهد داشت.