چرا از برج خنک کننده استفاده می کنیم؟؟

استفاده از آب در برج خنک کننده به دلایل زیادی از جمله فراوانی، ارزانی، قابلیت جابجایی، راحتی و ایمنی می‌ باشد. آب به عنوان یک منبع طبیعی مهم برای ادامه حیات موجودات زنده، عنصری ضروری است. اگر بخواهیم رایطه بین اجتماع انسان‌ ها و آب را درک کنیم، باید بگوییم تمامی تمدن‌ های قدیمی در حاشیه رودخانه‌ ها شکل گرفته‌ اند.در صنعت نیز آب موارد استفاده گوناگونی دارد که یکی از مهمترین آنها فرآیند خنک سازی می‌ باشد. کاربری آب در برج خنک کننده برای استفاده از همین فرآیند خنک سازی مورد توجه بوده است که در ادامه این مقاله از به بررسی آن می‌ پردازیم.

دلایل استفاده از آب در برج خنک کننده

همانطور که اشاره شد از آب در فرایند خنک سازی کولینگ تاور استفاده می‌ شود. به عنوان مثال وقتی دستگاهی شبیه موتور و کمپرسور کار می‌ کند، بر اثر اصطحکاک حرارت زیادی تولید می‌ شود و قسمتی از حرارت به داخل جداره سیلندر، پیستون و سوپاپ‌ ها منتقل می‌ گردد که بایستی این حرارت تولید شده به وسیله ماده‌ ای از آن گرفته شود.

در موتورهای دیزلی این خنک‌ سازی به وسیله آب انجام می‌ شود؛ زیرا اگر این حرارت خارج نشود قطعات دچار خستگی و ترک خوردگی زودرس می‌ گردند. معمولا قیمت برج خنک کننده مکعبی به نوع و مدل آن بستگی دارد.

در صنایع و واحدهای پتروشیمی نیز بعضی از واکنش‌ ها در داخل راکتور، حرارت تولید می‌ نمایند. به منظور کنترل و تثبیت دمای واکنش، این حرارت تولید شده را بایستی توسط آب از سیستم خارج نمود. علاوه بر این در بسیاری از تجهیزات فرآیندی مانند مبدل‌ های حرارتی برای سردسازی محصولات، از آب به عنوان سیال خنک کننده مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

در تجهیزاتی که از روغن برای سرد نمودن یاتاقان‌ های موتور یا توربین و سایر قطعات استفاده می‌ شود. در انتهای کار، خنک سازی روغن توسط آب انجام شده و روغن پس از خنک شدن مجدداً در مسیر گردش قرار می‌ گیرد.

آب در صنعت به طور وسیعی جهت خنک سازی کاربرد دارد. در فرآیند سردسازی، اصطلاحاً به ماده‌ ای که حرارت از دست می‌ دهد، ماده سرد شده و به آب که حرارت را جذب می‌ کند، سردکننده می‌ گویند. آب در نیز به عنوان سیالی خنک کننده از ابتدا مورد توجه قرار داشته است.

استفاده از آب در برج خنک کننده

آب یک مایع بی بوو بی رنگ در دمای معمولی محیط می‌ باشد که در مقایسه با سایر مواد برای جوش آمدن و تبخیر شدن احتیاج به میزان حرارت زیادی دارد. به عیارت دیگر می‌ توان گفت که آب قابلیت جذب گرمای بیشتری را دارد و به همین علت، از آن به عنوان یک سیال مناسب جهت انتقال حرارت در می‌ توان استفاده نمود.

مهمترین دلایل کاربرد آب در برج خنک کننده عبارتند از:

• فراوانی، ارزانی و در دسترس بودن آب

قایلیت جابجایی مقادیر بسیار زیاد حرارتجالب است بدانید که گرمای تولید شده توسط قطعات صنعتی در مکانیزم داخلی برج خنک کننده هیبریدی از طریق هوای خشک به بیرون منتقل می شود. به عبارت دیگر نوعی مبدل انرژی بین آب و هوا است. آنچه در داخل برج خنک کننده اتفاق می افتد تماس مستقیم و غیرمستقیم بین دو سیال است. این تماس و اتصال آب و هوا باعث حرکت انرژی گرمایی و کاهش دمای آب می شود.

دلیل استفاده از برج خنک کننده

شاید این سوال پیش بیاید که چرا از برج های خنک کننده استفاده می کنیم. همانطور که می دانیم اکثر تجهیزات صنعتی و غیر صنعتی پس از مدتی در چرخه کاری خود گرم می شوند. درصد کمی از این ماشین ها یا تجهیزات گرمای تولید شده از هوای اطراف را دفع می کنند. بیشتر این تاسیسات از آب در گردش برای دفع گرمای اضافی خود نیز استفاده می کنند.

آبی که گرمای این ماشین ها را جذب کرده است، درجه حرارت خود را افزایش داده و به مبدل های حرارتی هدایت می شود. از طرفی آب سرد تولید شده توسط برج خنک کننده در مبدل این انرژی گرمایی را به طور کامل از بین می برد. در اصل برج خنک کن همان برج خنک کننده است.

کاربردهای برج خنک کننده

اکثر ماشین‌های صنعتی مانند کوره‌های القایی و قوس الکتریکی، دیگ‌ها و توربین‌ها و غیره در چرخه کاری خود مقدار زیادی گرما تولید می‌کنند. با تکمیل این چرخه صنعتی، برج خنک کننده فرآیند جذب این انرژی گرمایی و تخلیه آن را در محیط مورد نظر انجام می دهد. توربین های گاز در پالایشگاه ها، کمپرسورهای هوا در نیروگاه ها و دیگ های بخار در صنایع مختلف از جمله مهم ترین صنایع کاربردی این محصول هستند.

در این مدل کاربری وظیفه استخراج حرارت بر عهده هوای بدون رطوبت محیط است. خروج هوا از قسمت گلو باعث اشباع شدن هوای خروجی از برج با افزایش نسبت رطوبت می شود. جالب است بدانید که این بخارات موجود در هوا عمدتاً باعث ایجاد ابر و مه در بالای برج خنک کننده خواهند شد.

در حالت دوم اکثر ساختمان های مسکونی و آپارتمان های بزرگ و کوچک، ادارات، بانک ها و مراکز خرید دارای سیستم تهویه مرکزی هستند. سیستم های خنک کننده مرکزی معمولا از کمپرسور یا چیلرهای جذبی برای خنک کردن هوای داخل استفاده می کنند. گرمای جذب شده توسط ساختمان از  باعث افزایش دمای مبرد (گاز کمپرسور) می شود.

آب سرد تولید شده توسط برج در قسمت کندانسور کولر افزایش دمای مبرد را جبران می کند. لازم به ذکر است که فقط چیلرهای کندانسور آبی در مدار کندانسور خود از برج خنک کننده استفاده می کنند. بهتر است توجه داشته باشید که اکثر چیلرهای کمپرسور و جذبی دارای کندانسور آب هستند.

برج خنک کننده مدار باز

منظور از مدار باز این است که آبگرم و هوا در تماس مستقیم با یکدیگر هستند و در نتیجه قسمتی از آبگرم تبخیر شده و همراه با هوا از دستگاه خارج می شود بنابراین در این نوع برج ها مصرف آب خواهیم داشت. به علاوه نمی توان از نوع مدار باز در مناطقی با آب و هوای مرطوب استفاده کرد، زیرا زمانی که رطوبت هوای اطراف بالا باشد، راندمان دستگاه خنک کننده آبگرم به شدت کاهش می یابد.

یک برج خنک کننده (مدار باز) به گونه ای عمل می کند که آب گرم توسط یک پمپ به سیستم توزیع آب در بالای برج ارسال می شود. آب با نازل در قسمت بالایی بسته تزریق می شود. در همان زمان، هوا توسط فن از طریق لوورها (ورودی هوا) از پایین و کناره های برج کشیده می شود و هوا در تماس مستقیم با آبگرم قرار می گیرد.

در نتیجه این تماس، هوا گرمای آب را گرفته و در نتیجه آب سردتر در پایین برج جمع شده و از طریق دریچه ای در پایین برج خنک کننده خارج می شود تا به حالت صنعتی یا مورد نظر برگردد. دستگاه سیستم تهویه (چیلر) و عملکرد. مقداری خنک کننده در آن انجام دهید. در همان زمان، هوای گرم از بالای برج خارج می شود. در عین حال در اثر برخورد آب با هوا مقداری از آب تبخیر شده و همراه با هوا از بالای برج خارج می شود.

برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده بسته یک طرح برج خنک کننده معمولی با سیستم خنک کننده آب حلقه بسته است که آب داخل کویل خنک کننده را خنک می کند. برج خنک کننده حلقه بسته به دلیل استفاده از کویل خنک کننده در سیستم خنک کننده آب- مایع به عنوان برج خنک کننده مارپیچی نیز شناخته می شود. برج های خنک کننده مدار بسته بر اساس نوع کویل و سیستم گردش هوا به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که دو مدل اصلی خشک و هیبریدی می باشند.

یک برج خنک کننده حلقه بسته این سیال را با گردش آب در یک کویل خنک کننده و تماس غیرمستقیم آب با هوا و آب خنک می کند. در بسیاری از مدل های برج خنک کننده حلقه بسته، کویل های خنک کننده پره ای با چگالی مشخص وجود دارد. هوای در گردش در برج خنک کننده از طریق تماس با سطح سیم پیچ از طریق نفوذ حرارتی و هدایت خنک کننده، گرما را از آب داخل سیم پیچ جذب می کند.

هوای داغ خروجی نیز از بالای برج (پنکه) خارج می شود. در فصول گرم به دلیل افزایش دمای محیط از سیستم اسپری آب آدیاباتیک برای خنک کردن آب در مدار اصلی استفاده می شود.برج خنک کننده استوانه ای یکی از رایج ترین انواع کولینگ تاور فایبرگلاس به شمار می رود که به آن مدور یا مخروطی نیز می‌گویند.