برج خنک کننده

برج خنک کننده

برج خنک کننده چیست و چرا جزء لاینفک تمامی پروسه های صنعتی است؟ در تمامی پروسه های صنعتی به تولید محصول همیشه مقداری گرما نیز تولید می شود حال این گرما اگر از سیکل خارج نشود به دماهای بسیار بالا می رسد که باعث اختلال در عملکرد دستگاه ها و حتی ایجاد خرابی های جدی در دستگاه های صنعتی می گردد.در تمامی کارخانه ها و نیروگاه ها یک سیال که معمولا آب است وظیفه خنک کاری دستگاه ها را برعهده دارد.این آب یا هر سیال خنک کننده دیگری پس از گرفتن گرما ازسیکل صنعتی و خنک کاری دستگاه ها دیگر با بالا رفتن حرارتش دیگر کارایی لازم را نداشته و باید آن را در طبیعت رهاسازی کرد که موجب خسارات جبران ناپذیری به محیط زیست می گردد.ولی اختراع دستگاهی به نام برج خنک کننده یا همان (Cooling Tower) این مشکل را برطرف می کند.

عملکرد برج خنک کننده

برج خنک کننده در واقع با گرفتن گرمای آب و انتقال گرمای آن به جو عمل خنک کاری آب را انجام می دهد.این کار چند مزیت مهم دارد که برج خنک کننده را به دستگاهی محبوب و ضروری در کارخانجات تبدیل کرده است.در واقع زمانی که برج خنک کننده نباشد برای خنک کاری دستگاه ها به منبع بسیار عظیم آب احتیاج داریم که این مسئله یک محدودیت بزرگ مثلا در محل ساخت نیروگاه هاست.اگر برج خنک کننده نباشد کارخانه های بزرگ یا نیروگاه ها حتما باید در کنار رودخانه ها یا دریا ساخته شوند تا از آب آنها برای خنک کاری استفاده کنند که این یک محدودیت بزرگ و زیان بار است.از طرفی آب گرمی که از کارخانجات و نیروگاه ها رهاسازی می شود خسارت های بسیار سنگینی به محیط زیست وارد می کند که به هیچ وجه در دنیای مدرن کنونی قابل قبول نیست.برج خنک کننده در واقع دستگاهیست که هم به کمک بشر و هم به کمک محیط زیست آمده است. اگر بخواهیم از برج خنک ننده یک تعریف کامل و شامل داشته باشیم باید بگوییم این دستگاه یک مبدل حرارتی است که با ایجاد سطح تماس بین آب گرم و هوای تازه خنک گرمای آب را گرفته و آن را خنک می کن.

انواع برج خنک کننده:

انواع برج خنک کننده بسته به ظرفیت ، جنس بدنه ، نوع گردش هوا و از همه مهمتر بسته یا باز بودن سیکل خنک کاری برج متفاوت است.در واقع بنا بر دبی آبی که داخل برج خنک کننده می شود و میزان اختلاف دمای مورد انتظار ما برج خنک کننده دارای ظرفیت های مختلفی می باشد.واحد اندازه گیری ظرفیت برج خنک کننده تن تبرید است که در ادامه متن بیشتر در مورد آن توضیح خواهیم داد.اصلی ترین تقسیم بندی در برج خنک کننده تفاوت درنوع عملکرد این دستگاه است.برج های خنک کننده بر اساس عملکرد به سه دسته تقسیم می شوند.برج خنک کننده مدار باز، برج خنک کننده مدار بسته ، برج خنک کننده هیبریدی هر کدام از این برج های دارای ویژگی خاصی هستند و برای منطقه ای خاص استفاده می شوند مزایا معایب خاص خود رادارند.بعد ازنوع عملکرد جنس بدنه برج خنک کننده نیز اهمیت ویژه ای دارد.برج های خنک کننده از نظر جنس بدنه در سه دسته بتنی ، فلزی و فایبرگلاس یا FRP تولید می شوند که پر بازده ترین و به روز ترین متریال برای بدنه برج خنک کننده همان فایبر گلاس است که  به دلیل دارا بودن تمامی استاندارد های سلامت و پروتکل های بهداشتی در ساخت سختی گیررزینی ، منبع آب شیرین و چربی گیر های شرکت چرخاب نیز کاربرد دارد.البته در موارد خاصی نیز ناگذیر به استفاده از بتن یا فلز در بدنه برج خنک کننده هستیم.

برج خنک کننده مدار باز

برج خنک کننده مدار باز ساده ترین و پر طرفدار ترین نوع از برج های خنک کننده است،دلیل نامگذاری این مدل از برج خنک کننده ارتباط داشتن سیال خنک شونده یا همان آب با هوای آزاد محیط است.

عملکرد برج خنک کننده مدار باز به این شکل است که آب گرمی که از دستگاه یا سیکل صنعتی را خنک کرده است به سمت بالای برج خنک کننده هدایت می شود و سپس توسط نازلها یا اسپرینگلر(آب پاش) به سمت پایین و بر روی سطوح خنک کننده یا همان پکینگ ها (Packing) شاور می شود.این عمل موجب کاهش سرعت آب و افزایش سطح تماس آب گرم با هوا شده و به آب زمان کافی برای خنک شدن می دهد.

ذرات آبی که بر روی پکینگ ها ریخته می شوند توسط شیارهایی که بر روی پکینگ ها وجود دارد به سمت پایین هدایت می شوند و از طرفی هوای تازه از طریق لوورهایی(دریچه های هوا) که در چهار جهت برج تعبیه شده اند توسط یک فن مکنده که در بالای برج خنک کننده وجود دارد به سمت داخل میکیده می شود.برخورد آب و هوای تازه در قسمت میانی برج خنک کننده موجب انتقال گرما از آب گرم به هوا می شود و همچنین با ایجاد تبخیر سطحی که فرآیندی گرماگیر است مقداری از آب با برخورد به هوا تبخیر می شود و باعث خنک شدن آب داخل برج می شود.

در نهایت آب خنک شده در قسمت پایین برج خنک کننده که تشتک نام دارد جمع شده و هوای مرطوب و گرم نیز توسط مکانیسم فن از بالای برج خارج می شود.البته همانطور که انتظار می رود خارج شدن دائمی هوای مرطوب از بالای برج که به آن دریفت (DRIFT) می گویند موجب هدر رفت فراوان آب نیز می گردد که می توان تدابیری اندیشید که هدر رفت آب به میزان قابل توجهی کاهش یابد.

مزایای برج خنک کننده مدار باز

برج خنک کننده مدار باز رخشاب دارای مزایای بسیار است که همین امر موجب گردیده تا حدود ۸۰ درصد از خریداران این دستگاه ها اقدام به خرید برج خنک کننده مدار باز نمایند.

تعدادی از مزایای برج خنک کن مدار باز به شرح زیر است
• قیمت نسبتا ارزان
• مکانیسم ساده
• بازدهی بسیار بالای برج خنک کننده مدار باز نسبت به مدار بسته – در برج خنک کننده مدار باز بازدهی بسیار بالا خواهد بود. بطوریکه آب در برج خنک کننده مدار باز تا ۲ الی ۳ درجه بالاتر از دمای مرطوب محیط یا همان وت بالب و حباب تر خنک خواهد شد
• تعمیر و نگهداری آسان
• خرابی کم

معایب برج خنک کننده مدار باز

مانند هر دستگاه دیگری در کنار مزایا دستگاه خنک کننده مدار باز معایبی نیز دارد.بیان نمودن این معایب نیز برای راهنمایی خریداران برج خنک کننده خالی از لطف نیست.برخی از معایب برج خنک کننده مدار در ادامه بیان می شود
• هدر رفت آب بالا به دلیل تبخیر
• رسوب بسیار زیاد در صورت بالا بودن سختی یا همان TDS آب – البته این مشکل با قرار دادن یک سختی گیر رزینی یا یک سختی گیر فلزی در مسیر برج خنک کن قابل حل است
• امکان آلوده شدن آب به دلیل باز بودن سیکل گردش آب
• احتمال یخ زدگی تشتک برج خنک کننده در زمستان – البته با قرار دادن سیستم هیتریز خودکار این مشکل نیز قابل حل خواهد بود
• امکان استفاده از برج خنک کننده مدار باز در سیکل هایی که سیال خنک شونده غیر از آب است کاربرد ندارد.

برج خنک کننده مدار بسته
برج خنک کننده هیبرید