برج خنک کننده و معادلات آن | صفر تا 100

کد خبر: ۱۳۹۲۳۰۹

پایپ صنعت خاورمیانه نوشت: همه شما به خوبی می‌دانید که صنعت پیچیدگی‌های بسیاری دارد. تمامی تجهیزات و سیستم‌های صنعتی در ارتباط و تکمیل یک دیگر، عملکردهای فوق‌العاده‌ای دارند و نیاز هر صنعت را مرتفع می‌سازند. در بین تمامی سیستم‌هایی که در راستای بهینه‌سازی عملکرد سایر بخش‌های صنعتی فعالیت دارند، سیستم خنک‌کننده اهمیت ویژه‌ای دارد. در بسیاری از صنایع مهم، از جمله واحدهای پالایشگاهی، نیروگاه‌ های حرارتی و سیستم‌های مشابه دیگر که خنک کاری و دفع حرارت اضافی به عنوان یک اصل مهم در ایمنی و بهبود کارکرد سیستم شناخته می ‌شود، استفاده از برج خنک‌ کننده دیده می‌شود. استفاده از برج خنک کننده یا همان کولینگ تاور، به شکل قابل ملاحظه‌ای راندمان سیستم‌های حرارتی مختلف را افزایش می‌دهد؛ اما مسئله اینجاست که کولینگ تاور، سیستم به شدت پیچیده‌ای دارد و طراحی و عملکرد آن معادلات و محاسبات بسیار دقیقی می‌طلبد. در این مقاله در مورد برج خنک کننده و معادلات آن بحث و بررسی می شود و شما تا حد زیادی با این صنعت آشنا می کنیم.

برج خنک کننده چیست؟

قبل از هر چیزی بهتر است به یک تعریف دقیق از این سیستم برسیم. برج خنک کننده که با عنوان‌های کولینگ تاور و برج خنک کن نیز شناخته می‌شود، در حقیقت یک سیستم دفع حرارت اضافی آب است و اساسا کار آن با فرآیند سرمایش تبخیری امکان‌پذیر است.‌ به بیان ساده‌تر، این سیستم با تبادل حرارتی بین آب و هوا، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و متعادل می‌سازد. مسلما افزایش دمای آب در پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و سیستم‌های تهویه مطبوع، ضمن افزایش قابل توجه مصرف آب، مشکلات ایمنی نیز ایجاد می‌کند‌. این در حالی است که برج خنک کن با عملکرد خود دمای سیال را تا دمای حباب مرطوب هوا کاهش می‌دهد. در تعریف کولینگ تاور می‌توان نگاهی به تاریخچه آن انداخت. استفاده از این سیستم در هنگام اختراع چگالنده و کاربرد آن در موتور بخار در قرن نوزدهم قابل توجیه‌ است. برج‌های خنک کننده به عنوان مکمل چگالنده‌ها ضمن افزایش کارایی سیستم، به کاهش مصرف سوخت و مهم‌تر از آن، به کاهش مصرف آب کمک می‌کنند.

تفاوت کولینگ تاور با کندانسور

در یک جمع‌بندی کلی، راجع به انواع برج خنک کننده می‌توان کولینگ تاورها را در دو دسته مدار باز و مدار بسته جای داد. در برج خنک کن مدار باز، عملکرد سیستم با جریان اجباری هوا یا همان عملکرد مکانیکی امکان‌پذیر می‌شود و دو نوع جریان مخالف و متقاطع خواهیم داشت. در کولینگ تاور، مدار بسته جریان طبیعی هوا برقرار بوده و در این سیستم نیز دو نوع جریان مخالف و متقاطع وجود دارد. هر یک از این سیستم‌ها بر اساس اقلیم محل نصب، راندمان مشخصی دارند. در بررسی انواع برج‌های خنک کن، به یک نکته مهم می‌رسیم که ممکن است برای شما نیز سوال شده‌باشد. همان‌طور که تا اینجا متوجه شده‌اید، در کولینگ تاورهای مدار بسته، بین جریان آب و هوا ارتباط مستقیمی صورت نمی‌گیرد، چون آب از درون کویل‌ها یا همان لوله‌های پره دار عبور می‌کند.

نکته اینجاست، با وجود این که در برج‌های خنک کننده مدار بسته مانند کندانسورها، از روش سرمایش تبخیری برای دفع حرارت اضافی استفاده می‌شود؛ اما عمل چگالش بخار آب انجام نمی‌شود. در واقع کولینگ تاورها صرفا برای کاهش دمای آب مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ بنابراین می‌توان گفت این دو سیستم یعنی کولینگ تاور و کندانسور تبخیری اساس کار متفاوتی دارند.

معادلات برج خنک کننده

پس از معرفی برج‌های خنک کننده ، به مهم‌ترین قسمت در بررسی این سیستم یعنی معادلات و محاسبات برج خنک کن می‌رسیم. همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم، معادلات این سیستم پیچیدگی خاص خود را دارد. این در حالی است که آشنایی با این معادلات، لازمه طراحی بهینه و نصب اصولی و در نهایت بهره‌برداری از برج خنک کن است. در طراحی برج‌های خنک کننده، فاکتورهای مؤثری از جمله مقدار افت درجه حرارت، دمای مرطوب محیط و یا حداکثر دما برای خنک کردن آب، تفاوت میان درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت هوای مرطوب، شدت جریان آب، شدت جریان هوا، آرایش نازل‌ها و شیوه پخش آب و نوع پکینگ‌های برج خنک کننده لحاظ می‌شوند. در برج‌های خنک کننده برای ارزیابی ظرفیت خنک کنندگی، از فرمول E=W×S×∆T استفاده می‌شود.

در این فرمول، E گرمای دفع شده بر حسب Cal/hr ، Wدبی آب خنک شونده بر حسب Ib/hr بوده، S گرمای ویژه مایع خنک کننده بر حسب Ib.f/Btu و ∆T نیز کم‌شدن دمای مایع خنک‌شونده بر حسب f است. با توجه به این که عمل خنک شدن در برج‌های خنک کننده توسط تبخیر انجام می‌شود، گرمای پنهان تبخیر آب، با ضرب‌شدن در دبی به این فرمول ذکر شده اضافه می‌شود.‌ از طرفی چون میزان تبخیر به شدت جریان هوا و سطح برخورد آب و هوا بستگی دارد، می‌توان برای افزایش بهره مندی از برج‌های خنک کننده، از اسپلش پکینگ در این سیستم‌ها استفاده کرد. به این ترتیب توزیع آب در سطح گسترده‌تری انجام شده و میزان تبخیر افزایش می‌یابد. گاهی ممکن است در جریان تبادل حرارتی، برج‌های خنک کننده مقداری از آب به شکل مه درآمده و به شکل‌های مختلفی از جمله جریان هوای دمنده یا به واسطه باد، از برج خارج شود. جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد برج خنک کننده، انواع آن و همچنین معادلات برج خنک کننده به صورت جامع تر می توانید اینجا کلیک کنید.

مشاوره در مورد برجهای خنک کننده

اگر شرکت و یا کارخانه ای دارید که حدس می زنید باید برای آن برج خنک کننده تهیه کنید باید هر چه زودتر تصمیم بگیرید و پروسه نصب و راه اندازی برج خنک کن را کلید بزنید. چون هم زمان زیادی می طلبد و هم اینکه مواد شما و کارخانه شما در بازدهی بالایی قرار ندارد. شرکتهای ایرانی زیادی وجود دارند که برج های خنک کن را نصب و راه اندازی می کنند اما در این میان باید شما بهترین را انتخاب کنید چرا که هم هزینه مهم است و هم زمان. یعنی شما باید در مسیر رسیدن به این 2 فاکتور، شرکتی را انتخاب کنید که هر دو فاکتور ذکر شده را به صورت مکتوب و قرارداد بین طرفین رعایت کند. در این میان پایپ صنعت خاورمیانه به کارفرمای خود ضمانت نامه کتبی ارائه می دهد و تاریخ نصب برج را به صورت زمانبندی شده تحویل مشتری می دهد. جهت کسب اطلاعات بیشتر می توانید با شماره 02122347389 تماس بگیرید و درخواست خود را مطرح کنید.

جمع‌بندی

برج‌های خنک کننده، قلب سیستم خنک کاری در صنایع مختلف هستند و با تعدیل دمای آب، عملکرد بهینه سیستم‌های صنعتی را امکان‌پذیر می‌سازند. از آنجا که صنایع بسیاری در کشور برای تولیدات خود به آب احتیاج دارند و از طرفی محدودیت منابع آبی به عنوان یک بحران جدی قلمداد می‌شود، استفاده از کولینگ تاورها کاملا قابل توجیه‌است. این برج‌ها با کاهش دمای آب استفاده شده در سیستم‌های صنعتی و پالایشگاهی و انتقال آن برای استفاده مجدد، نقش مهمی در بهینه‌سازی مصرف آب دارند. در این بین انجام معادلات و محاسبات تخصصی و پیچیده مهندسی، به بهینه کردن مصرف آب و جلوگیری از تبخیر بیش از حد در جریان خنک کاری برج خنک کننده بسیار مهم است.