شرح عملکرد برج خنک کننده

شرح عملکرد برج خنک کننده

خلاصه مقاله :

همان طور که می دانید برج خنک کننده دستگاهی کاربردی در سازمان ها, کارخانه ها, بیمارستان ها و صنعت می باشد که جهت دفع حرارت استفاده می گردد. بطور خلاصه سیکلی چرخشی است که توسط جریان باد, دما و حرارت آب را کاهش می دهد.

شرح عملکرد برج خنک کننده :

 

شرح خلاصه عملکرد این دستگاه:

همان طور که می دانید برج خنک کننده دستگاهی کاربردی در سازمان ها, کارخانه ها, بیمارستان ها و صنعت می باشد که جهت دفع حرارت استفاده می گردد. بطور خلاصه سیکلی چرخشی است که توسط جریان باد, دما و حرارت آب را کاهش می دهد و گاهی اوقات تبخیر بیش از اندازه آب توسط هوای گرم باعث غلظت آب می شود و در نتیجه غلظت بیشتر مواد معدنی در آب که ممکن است کارکرد دستگاه را پایین بیاورد. به همین علت می بایست میزان املاح موجود در آب کنترل شود و نقش تصفیه آب را داشته باشد لذا بسیاری از مصرف کنندگان صنعتی این دستگاه قبل از ورود آب به محیط برج خنک کننده دستگاه تصفیه آب قرار می دهند.

به طور کلی به فرآیندی که شامل المان های رطوبت, دما و سرعت جریان هوا باشد تهویه مطبوع گفته می شود. کلیه ی سیستم های تهویه مطبوع نقش یک واسط را در جریان انتقال سرما و یا گرما را ایفا می کنند. می توان تمامی این سیالات را به سه دسته تقسیم کرد:

الف: سیستم تهویه مطبوع بر پایه جریان هوا

ب: سیستم تهویه مطبوع ئبر پایه آب و هوا

ج: سیستم تهویه مطبوع که کاملا بر پایه آب می باشد.

برج خنک کننده ماشین سازی نامجو بر اساس ساختار آب و هوا کار می کند و اساسا یک دستگاه طراحی شده ی دانش بنیان میس باشد که شرح عملکرد آن در عین سادگی, خاص و نوآورانه می باشد.

در قدیم ورودی آب توسط جریان طبیعی آب تامین کمی شده است. این دستگاه با از بین بردن گرمای آب کارکردهای فراوانی در صنعت دارد اما هزینه های اولیه, مصرف انرزی در این وسیله بسیار بالاست پس باید مساحت مورد نیاز برای اجرای طرح نیز بالا باشد.

انواع برج خنک کننده بر اساس عملکرد:

برج خنک کننده از لحاظ نوع عملکرد به دو نوع تقسیم می گردد:

برج خنک کننده مدار باز: در این نوع برج خنک کننده آب توسط نازل ها از بالای برج خنک کن بروی سطوح خنک کننده پاشیده می شود. به این ترتیب بر اثر تماس مستقیم آب و هوا, بخشی از آب تبخیر می شود که البته تبخیر آب یک فرآیند گرماگیر است. این نوع برج خنک کننده مناسب محیط های با گرمای بیشتر و آب و هوای گرم و خشک است. یکی از معایب این نوع برج خنک کن تبخیر بیش از حد آب به دلیل هوای گرم می باشد.

برج خنک کننده مدار بسته: در این نوع برج خنک کننده تماسی بین آب و هوا برقرار نمی شود بلکه جریان آب توسط موتور الکتریکی به بالای برج خنک کننده می رود و از داخل یک کویل به حرکت در می آید. در اثر برخورد هوا با سطح بیرونی کویل, حرارت از کویل و سیال داخل آن جذب می شود و توسط جریان هوا به محیط اطراف منتقل می گردد. این نوع برج خنک کننده برای خنک کردن آب با دمای بالا و یا محیط دارای هوای سرد بسیار مناسب است.

برج خنک کننده هیبریدی: به ترکیب نوع برج خنک کننده اول و دوم که نوع برج خنک کن دیگری را شامل می شود, برج خنک کننده هیبریدی گفته می شود. در این نوع برج خنک کننده آب از داخل کویل حرکت می کند ولی در زمان هایی که هوا از درجه حرارت بالاتری برخوردار اسعت بر روی کویل آب پاشیده می شود تا حرارت کمتری برسد و در زمان شب که حرارت کمتری به کویل می رسد به حالت نوع دوم و فقط جریان هوا بسنده می کند. مزیت این نوع برج خنک کننده بهینه سازی مصرف آب است. شما عزیزان می توانید برای شناخت بیشتر اجزای برج خنک کننده, مقاله آشنایی با برج خنک کننده را مطالعه بفرمائید.

دمای هوای خشک و دمای هوای مرطوب و روند کارکرد آن در برج خنک کننده:

منظور از دمای هوای خشک همان دمایی است که در دماسنج نمایش داده می شود. اگر بتوانیم حباب شامل جیوه ی یک دماسنج را خیس کنیم, در اثر وزش باد, شروع به خشک شدن می کند. در این روش چون سطح آب روی دماسنج خیلی نازک است و در نتیجه به سرعت تبخیر می شود. این کار را می توان با پیچیدن یک دستمال کاملا خیس روی حباب دماسنج انجام داد و دماسنج را داخل یک قاب دسته دار قرار داد و با چرخاندن آن در هوا, تبخیر آب از پارچه را تسریع کرد. بعد از گذشتن مدت کوتاهی دما کاهش می یابد و به یک دمای ثابت می رسد. در انتهای کار دمایی که مشاهده می فرمائید, همان دمای مرطوب هواست.

در شرایط ایده آل و تماس نامحدود بین آب و هوا, هوا کاملا از بخار آب اشباع می شود و متقابلا دمای آب برابر دمای مرطوب هوا خواهد شد ولی چون تماس آب و هوا جزئی است, آب عملا نمی تواند به دمای مرطوب هوا برسد و خنک شود و اگر تصمیم داشته باشیم که آب را تا آن دما خنک کنیم, باید از یک سطح بسیار بزرگ استفاده کنیم که از نظر اقتصادی توجیه پذیر نیست.

جلوگیری از رسوب در برج خنک کننده:

به دلیل اینکه اساس کار برج خنک کننده تبخیر آب می باشد و آب شامل املاح مختلفی می باشد و هم چنین یون های سختی در آب موجود است از جمله کلسیم, منیزیم, آلومنیوم, منگنز, و …, به میزان املاح موجود در آب TDS میگویند که باعث افزایش آن رسوب گرفتگی و باعث تشکیل رسوب در تشتک می شود.

آب جبرانی یا make up :

همان طور که قبلا اشاره کردیم افزایش تبخیر آب باعث افزایش تشکیل رسوب در برج خنک کن می شود. بنابراین آب داخل تشتک برج خنک کن باید هر روز عوض شود که البته این نوع هدر رفتن آب را اصطلاحا زیرآب یا Blow down می گویند.

با استفاده از جریان آب جبرانی در یک برج خنک کننده هر سه نوع هدر رفت را تامین کرد: مجموع آب جبرانی در یک برج خنک کننده به شرایط آب و هوایی محیط بستگی دارد ولی به صورت میانگین حدود ۱٫۵ الی ۲ درصد آب در گردش اتلاف می شود. به منظور کاهش آب جبرانی از طریق ماندگی قطرات, در تمامی دستگاه های برج خنک کننده ماشین سازی نامجو, قطره گیر استفاده می شود. معمولا از آب شیرین کن یا رسوب گیر برای استفاده آب در برج خنک کننده استفاده می شود.

انواع برج خنک کننده مرطوب به دو نوع برج خنک کننده مخروطی یا گرد و برج خنک کننده مکعبی تقسیم می گردد. برج خنک کننده مخروطی با پاشیدن آب به صورت دوار میزان و سطح انتقال حرارت را به عهده می گیرد و برج خنک کننده مرطوب مکعبی با پاشیدن آب به صورت ثابت به سطح پکینگ انتقال حرارت را تحت پوشش خود قرار می دهد.

روند رشد و تکامل برج خنک کننده نوع مرطوب:

این نوع برج خنک کننده با بدنه گالوانیزه و فن های گریز از مرکز تولید می گردد و تولید کنندگانی همچون شرکت بالتیمور و ابارا از اولین تولیدکنندگان برج خنک کننده مرطوب محسوب می شوند. البته با پیشرفت در تولید این محصول بدنه ی برج خنک کننده از گالوانیزه به فایبرگلاس تغییر پیدا کرد و البته ویژگی و بروزرسانی این محصول در ماشین سازی نامجو در سال های اخیر به اوج خود رسیده است و خود را با استاندارد های روز اروپا, چه در زمینه ی طراحی و چه در زمینه ی تولید مطابقت داشته و توانسته با الهام گیری از نمونه های اروپایی محصول را از جنس فولاد ضد زنگ اروپایی بسازد تا نسل جدید این محصول در ایران گسترش پیدا کند.

انواع سيستم هاي خنك كننده تر:

الف: استخرهاي خنك كن:

استخرهاي خنك كن ساده ترين سيستم هاي خنك كننده با ابعاد زياد بوده كه آب گرم توسط لوله اي وارد آن شده و در اثر تماس با هواي محيط حرارت خود را از دست داده و آب خنك كننده از بالاترين قسمت استخر به سيستم مبدل حرارتي برگشت داده مي شود با اين عمل زمان ماندن آب در استخر زياد شده ، در نتيجه آب زمان  بيشتري را در معرض هوا قرار مي گيرد و لذا تبادل حرارتي بهتر صورت مي گيرد و همچنين ممكن است آب گرم به صورت آب پاش و قطره قطره وارد استخر گردد. با اين عمل سطح برخورد آب گرم با هواي محيط درزمان ريزش زياد شده و قسمتي از آب در اثر برخورد با هوا تبخير شده و در اثر اين عمل بقيه آب در حال ريزش خنك مي گردد و در نتيجه راندمان آن از استخر اوليه بهتر است. در چنين سيستم هايي بايستي در طراحي حصارهايي جهت جلوگيري از انتقال آب به وسيله باد در نظر گرفته شود ، در بعضي از سيستم هاي قديمي كه حصار در طراحي بكار گرفته نشده است ، صدمات زيادي به سيستم هايي كه در جوار استخر قرار گرفته اند وارد كرده است. تجربه ثابت كرده است كه وقتي رطوبت هواي ساكن دريك نقطه افزايش يابد آب كمتر تبخير شده و در نتيجه آب گرمي كه از سيستم مبدل حرارتي جهت خنك شدن وارد محيطي كه داراي هواي مرطوب است گرديده و ديرتر خنك مي شود، نتيجه اینكه اگر هوا از طريقي به حركت درآورد تا هواي خشك جانشين هواي مرطوب شود، راندمان سيستم خنك كننده به مراتب افزايش مي يابد.

 

ب) برجهاي با كوران طبيعي :

هوا به طور افقي يا به طرف بالا متناسب با جهت ريزش آب جريان يافته و حرارت را از آب مي گيرد . در اين سيستم وقتي كه آب گرم وارد برج مي گردد ، محيط داخل برج گرم شده در نتيجه حجم هواي داخل آن افزايش مي يابد و رقيق مي گردد كه در اين صورت هواي محيط بيروني برج با فشار حدود يك اتمسفر موجب جريان خود به خودي در اثر اختلاف فشار هواي داخل برج و هواي بيرون برج مي گردد . يك نوع از برج فاقد پکینگ بوده و فقط تعداد زيادي سوراخ هاي پخش كن آب تعبيه شده است . نوع ديگر آن داراي بند و بست هاي چوبي يا پلاستيكي بوده كه راندمان بهتري را به وجود مي آورند .در ضمن اين برجها خيلي بلند و باريك بوده و پمپ هايي با فشار زياد جهت پمپاژ آب در بالاي برج مورد استفاده قرار مي گيرد . افت  دماي آب بستگي به سرعت وجهت جركت باد دارد . لذا برج ها بايد در محلي احداث گردند كه مانعي در جهت وزش باد وجود نداشته باشد . برجهايي با كشش طبيعي هذلولي يا تنوره اي موجود است كه جريان هوا در جهت عكس جريان آب به طرف شبكه هاي چوبي در برج حركت كرده و باعث خنك شدن آب مي گردد، اين برج ها در آب و هواي خشك وگرم مورد استفاده قرار نمي گيرند، زيرا درجه حرارت آب ورودي به برج بايد از درجه هواي محيط بيشتر باشد.

ج) برج ها با كوران القائي:

در اين نوع برجها هوا توسط بادبزني كه در برج قرار گرفته برقرار مي شود . در برج ها با كشش مكانيكي پمپ ها با فشار كم مورد نياز است و براي  احداث آن تشخيص جهت باد اجباري نيست.

انواع برجها با كشش مكانيكي شامل:

۱) برج هاي دمنده :

در اين نوع برجهاي خنك كننده بادبزن هاي مكانيكي (فن ها) جريان هوا را در برج برقرار مي كنند محل آن ها در قسمت ورودي هوا و در سطح زمين بر روي بتن استقرار يافته اند لذا لرزش آنها به حداقل مي رسد.اين فن ها هوا  را به درون برج و سرتاسر بند و بست ها هدايت مي كنند ولي هوا به طور يكنواخت در آن پخش نمي گردد و اطراف  برج هاي خنك كننده دمنده كاملا بسته است.

 

مزاياي برج هاي خنك كننده دمنده :

الف. تعمير فن هاي آن راحت تر است.

ب. فن ها در مجاورت هواي گرم قرار نمي گيرند.

ج. سهولت و كم خرج بودن نصب آن .

۲) برج هاي مكنده :

در اين نوع برجها بادبزن ها در محل خروجي هوا از برج قرار گرفته اند و محل آن ها معمولا در بالاي برج ها در بعضي مواقع در طرفين برج مي باشد و هوا به طور يكنواخت در داخل برج پخش مي شود .

مزاياي برج هاي مكنده عبارتند از:

لوله ها كمتر در معرض باران و برف و تگرگ قرار دارند.

امكان مكيدن هواي گرم خروجي به داخل كمتر است.

درجه حرارت سيال خروجي از تيوپ ها نزديكتر به درجه حرارت هواي ورودي ميشود.

ب: سيستم هاي خنك كننده خشك :

امروزه ساخت اين برج ها به سه دليل رواج پيدا كرده است :

۱. چون در اين برج ها آب تبخير نمي شود و نياز به اب افزايشي ندارد، در محل هايي كه آب كافي ندارند به كار مي رود .

۲. به دليل آنكه برج داراي محيط بسته است موجب آلودگي محيط زيست نمي گردد.

۳. در محيط هايي سرد به كار بردن برج تر مشكلات عديده اي را سبب مي شود كه ترجيحا از برج خشك استفاده مي شود .

جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص راه اندازی خطوط تولید صنایع غذایی از طریق شماره های زیر با ما در ارتباط باشید.