برج خنک کننده

۲۷ بازديد

برج خنک کننده چیست و چگونه کار می کند؟

قطعا هر کدام از ما چنین سازه ای را بر فراز پشت بامها دیده ایم و می دانیم که اصلا این سازه دود زا و تولید کننده آلودگی هوا نیست. مشاهده دود اطراف برج خنک کننده نیروگاهی شما را ممکن متاثر کرده باشد که چه میزان آلودگی به جو رد می کنند در حالیکه آنها بخار آب هستند و نه دودهای آلاینده. اما اجازه دهید به بررسی اصل کار و ساختار داخلی برج خنک کننده ادامه دهیم.

برج خنک کننده وسایل ویژه ای برای خنک کردن مقادیر زیادی آب از طریق جریان هوای هدایت شده می باشد. اصطلاح برج خنک کننده قابل درک تر به نظر می رسد. یکی از کارآمدترین دستگاه های خنک کننده آب در سیستم های بازیافت آب صنعتی همین برجهای خنک کننده می باشد.  

برج خنک کننده بلند جریان هوای مورد نیاز برای خنک کردن موثر آب در گردش را ایجاد می کند. از برج های خنک کننده دارای فن برای ایجاد کشش طبیعی به دلیل تفاوت در وزن مخصوص هوای ورودی به برج خنک کننده و هوای گرم خروجی از برج خنک کننده استفاده می شود. یک مخزن جمع آوری آب( تشتک آب ) در زیر آبپاش(نازل ها ) وجود دارد.

بخش پایینی برج خنک کننده :

آب از طریق رایزرهایی که در مرکز برج خنک کننده قرار دارند به دستگاه توزیع آب می رسد. به لطف برج خنک کن مرتفع، بخشی از بخار به چرخه باز می گردد و بخشی دیگر توسط باد با خود به بیرون می برد. به همین دلیل در فصل زمستان رطوبت، مه یا یخبندان در منطقه وجود ندارد، هرچند ممکن است یخ در اطراف تجهیزات آبیاری ظاهر شود. در گذشته از برج های خنک کننده برای استخراج نمک از طریق تبخیر استفاده می شد. در حال حاضر از این تاسیسات برای خنک سازی جزئی آب گرم استفاده می شود. دمای آب ورودی به برج خنک کننده حدود 40-50 درجه و بعد از برج خنک کننده بسته به نیاز تکنولوژی حدود 25-30 درجه است. در صورتی که این فرآیند در تولید یا در مورد آب خنک کننده برای یک چیلر با کندانسور آب مورد نیاز باشد، نیاز به خنک کننده آب گرم ایجاد می شود.

 انواع برج های خنک کننده بر اساس روش حذف حرارت:

برج خنک کننده تبخیری، خنک کننده خشک و برج خنک کننده مخلوط.

نیروگاه های حرارتی، نیروگاه های هسته ای، شرکت های صنعتی مقادیر زیادی آب فنی را به طور عمده برای خنک کننده قطعات و مجموعه ها مصرف می کنند. در نتیجه آب به طور طبیعی گرم می شود. از آنجایی که آب اغلب در یک مدار بسته گردش می کند (یعنی به رودخانه نمی ریزد، اما برای خنک کردن واحدها برمی گردد)، باید خنک شود. این در درجه اول برای افزایش راندمان خنک کننده ضروری است - هر چه آب سردتر باشد، تجهیزات را بهتر خنک می کند. از برج های خنک کننده برای خنک سازی جزئی آب استفاده می شود.

اصل کار برج خنک کننده بسیار ساده است. فرآیند خنک سازی در برج های خنک کننده به دلیل تبخیر جزئی آب و تبادل حرارت با هوا اتفاق می افتد. آب از برج خنک کننده از طریق نازل جریان می یابد و به صورت قطره ای یا لایه های نازک خارج می شود. در این زمان، هوا در امتداد اسپرینکلر جریان دارد، چنین الگوی وجود دارد: در برج های خنک کننده، زمانی که 1٪ آب تبخیر می شود، دمای آب باقی مانده به 6 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. از دست دادن مایع توسط یک منبع خارجی جبران می شود. علاوه بر این، آب شیرین در صورت لزوم تصفیه (فیلتر) می شود.

پیچیده ترین عنصر یک برج خنک کننده برج، فن محوری یا سانتریفیوژ است که طراحی آن عمدتاً با موادی که از آن ساخته شده است تعیین می شود. آب گرم وارد برج خنک کننده می شود که بسته به نوع و طراحی برج خنک کننده تا دمای لازم خنک می شود. خنک سازی آب می تواند به روش های زیر  انجام شود:

1-جریان معکوس هوای اتمسفر (برج های خنک کننده فن) :

با پاشش آب گرم با نازل بر روی شارژ منطقه توسعه یافته مخصوص که آب به صورت لایه نازکی روی آن پخش می شود و به دلیل جریان آهسته آن خنک می شود (برج های خنک کننده اتمسفریک).

2-با پاشش آب در کانال های مخصوص و گرفتن هوای طبیعی جوی (جهش خنک کننده تاور).

در همه موارد، آب با هوا تماس پیدا می کند و مقداری از گرمای خود را می دهد و در نتیجه دمای آن کاهش می یابد. پس از رسیدن به دمای مورد نیاز، آب به عقب فرستاده می شود تا مبدل های حرارتی یا سایر وسایلی که نیاز به کاهش دما دارند خنک شود.

برج های خنک کننده بر اساس اصل تامین هوای اتمسفر به شرح زیر تقسیم می شوند:

برج های خنک کننده به دلیل کارایی، صرفه جویی و سهولت در نگهداری در اکثر شرکت های صنعتی بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند که نیازمند خنک سازی حجم زیادی از آب در سیستم های گردشی می باشد. به این برج ، برج خنک کننده اتمسفریک یا برج خنک کننده کشش طبعی نامیده می شود که در آن هوای لازم به طور طبیعی و بدون استفاده از تجهیزات انرژی اضافی تولید می شود. ابعاد، ارتفاع و شکل برج های خنک کننده می تواند متفاوت باشد: آنها با توجه به شرایط آب و هوایی برج و عملکرد مورد نیاز انتخاب می شوند.

انواع برج خنک کننده بر اساس متریال مصرفی :

با توجه به موادی که بدنه سازه از آنها ساخته شده است، برج های خنک کننده به موارد زیر تقسیم می شوند:

بتن مسلح - برج های خنک کننده از این نوع می توانند تا 100 متر ارتفاع داشته باشند و سطح آبیاری آنها به 10000 متر مربع برسد.

سازه های پیش ساخته با مواد فشرده کمتر، ساخته شده از یک قاب فولادی بادوام و مواد ورق ممکن است از جنس آلومینیوم، گالوانیزه، پلیمر، فایبرگلاس باشد. برج های خنک کننده فلزی به دلیل ویژگی های ساختاری خود از نظر عمر مفید کمتر با برج های بتنی تفاوت دارند و نیاز به عایق مطمئن در برابر رطوبت بدون خرابی از جمله اتصالات مواد آستر و اتصالات خود ورق های پوششی دارند. برج های بتن مسلح از بتن ضد آب با مقاومت بالا ساخته می شوند. در این مورد، ساختار با یک عایق رطوبتی نافذ پوشانده می شود. برای دسترسی هوا در داخل برج یک ستون قاب قرار داده شده است که در بالای آن دستگاه آبیاری و تاسیسات آبرسانی تعبیه شده است. مخزن (حوضه با حجم مورد نیاز)، مجهز به یک لوله سرریز اضافی (برای تخلیه کامل محتویات یا تنظیم سطح آن)، در پایه برج خنک کننده قرار دارد. اینجاست که آب گرم وارد می شود و تا دمای لازم خنک می شود.

مزایا: کارایی عملیات برج خنک کننده - بهره برداری از چنین تاسیساتی نیازی به برق ندارد. راندمان بالا با سهولت استفاده و نگهداری؛ زندگی طولانی جزو مزیتهای برج خنک کننده می باشد.

معایب: هزینه نسبتاً بالای ساخت و ساز و نیاز به اختصاص فضا برای ساخت و ساز نیز جزو معایب برج به شمار می رود.

برج خنک کننده فن دار :

اصل کار برج خنک کننده فن دار بر اساس تماس آب خنک شده با جریان های قوی هوای جو است که توسط فن های مخصوص ایجاد می شود.

برج های خنک کننده فن به دو نوع اصلی تقسیم می شوند:

جریان متقاطع و جریان مخالف

برج های فن دار را نباید با برج های خنک کننده سنتی اشتباه گرفت زیرا برج های خنک کننده فن دار ایده آل کار می کنند.

مزایا برج خنک کننده فن دار : هزینه ساخت نسبتا پایین. افزایش عمق خنک کننده؛ منطقه ساخت و ساز کوچک

معایب برج خنک کن فن دار : هزینه برق. افزایش قطرات؛ هزینه های نگهداری، زیرا این نوع برج خنک کننده به پرسنل تعمیر و نگهداری نیاز دارد.

برج خنک کننده خشک :

برای به حداکثر رساندن صرفه جویی در حامل های حرارتی مایع گران قیمت و همچنین آب شیرین در مکان هایی که این منبع کمیاب است و/یا دسترسی به آن دشوار است، شرکت ها از برج های خنک کننده خشک استفاده می کنند - واحدهای خنک کننده که در آن سیال خنک کننده در فضای بسته مبدل حرارتی گردش می کند. . لوله های دمیده شده توسط جریان هوا فشار، حجم، سرعت توده های هوا توسط فن های قدرتمند برای تسریع فرآیند خنک سازی در برج های خنک کننده خشک تضمین می شود.

از آنجایی که آب (یا هر سیال کاری دیگری که نیاز به خنک شدن دارد) در تماس مستقیم با هوا نیست و در یک مبدل حرارتی مهر و موم شده قرار دارد، تلفات آن عملا حذف می شود. حجم مایع خروجی از برج خنک کننده مانند ورودی باقی می ماند: تبخیر نمی شود و اسپری نمی شود. آب بندی رادیاتورها همچنین محافظت قابل اعتمادی در برابر آلودگی ایجاد می کند.

کارآمدترین نوع مبدل حرارتی برای برج های خنک کننده خشک، مبدل های حرارتی  آلومینیومی ساخته شده از لوله های با قطر 15 میلی متر و صفحات پارویی 0.3 میلی متری که اولین بار توسط مهندس مجارستانی Forgo اختراع شد. و اختراع او کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. از این اختراع به عنوان پایه ای برای تنظیم کولرهای هوا با ظرفیت های مختلف عمل می کند. ستون های رادیاتور از این نوع به طور مستقیم در پنجره های کانالی برج های خنک کننده خشک نصب می شوند.

فرآیند خنک سازی در برج خنک کننده خشک ساده است:

سیال کار به شیلنگ های رادیاتور عرضه می شود. جریان هوا به دیواره های لوله ها و پره های فلزی مبدل حرارتی با هوای جوی دمیده می شود که جریان آن توسط فن ها تامین می شود. از طریق فلز یک انتقال گرمای فعال از تکیه گاه به هوای دمیده شده از رادیاتور وجود دارد. مایع خنک شده از برج خنک کننده خارج می شود. فلز سرعت انتقال حرارت مورد نیاز را فراهم می کند و پره ها سطح تماس هوا با مبدل حرارتی را افزایش می دهند که به طور قابل توجهی روند را سرعت می بخشد. فن کویل های خنک کننده بر اساس همین اصل عمل می کنند.

مزایا برج خنک کننده خشک : صرفه جویی در خنک کننده. تمییز ماندن برج و عدم رسوب گرفتگی ؛ عدم وجود فرآیندهای خورنده در داخل برج خنک کننده.

معایب: هزینه بالا ابعاد بزرگ راندمان خنک کنندگی کم (دمای سیال کار در خروجی به طور متوسط ​​6 درجه سانتی گراد بالاتر از دمای هوا است). قابلیت منجمد کردن مایع در مبدل حرارتی در دمای زیر صفر. نیاز به انرژی داخل برج خنک کننده

یک سیستم توزیع آب در داخل برج خنک کننده وجود دارد که مایع خنک شده را به طور یکنواخت در سراسر منطقه آبیاری نصب می کند. آب روی لایه پر می ریزد، به ذرات ریز تجزیه می شود و با کمک هوا خنک می شود. کشش هوا در برج خنک کننده برج به طور طبیعی ناشی از اختلاف فشار در قسمت های پایین و بالایی برج است. برای کاهش حباب های قطرات، یک لایه تله آب در برج خنک کننده تعبیه شده است. بالای سیستم توزیع آب قرار دارد. جهت کسب اطلاعات بیشتر در ارتباط با برج خنک کننده به وب سایت سازاب مراجعه نمایید.