برج خنک کننده یا برج خنک کن منبعی برای تولید آب سرد در صنعت به شمار می آید و در صنایع مختلف فولاد، پتروشیمی، تزریق پلاستیک، صنایع سیمان و چوب بیشترین میزان کاربرد را دارد. برج خنک کننده صنعتی باید تجهیزی باشد کاملاً متفاوت از کاربری این دستگاه در صنعت تهویه مطبوع و خنک‌کاری چیلر. در اکثر صنایع بزرگ میزان تولید در شبانه روز به صورت دائمی و بدون توقف صورت می‌پذیرد و از این رو همواره نیازمند پکینگ برج خنک کننده ای است که با استانداردهای لازم به خنک کاری سایر تجهیزات بپردازد. در ادامه بشرح چند سوال کلیدی برای روشن تر کردن ادامه موضوع در زمینه برج خنک کننده صنعتی و انواع آنها خواهیم پرداخت.
1-چرا از کولینگ تاور در صنعت استفاده می‌کنیم و آیا جایگزین بهتری وجود ندارد؟
در پاسخ به سوالهای فوق باید بگوییم که از دیدگاه‌های مختلف جواب پرسشهای بالا متفاوت خواهد بود. مشخصاً چیلرهای تراکمی یا جذبی و کندانسور هوایی (ایرکولر) جایگزینهای مناسب برای برج خنک کننده صنعتی محسوب می‌شوند. اولین موضوع که موجب مزیت کاربری پکینگ برج خنک کننده اسپلش می‌گردد، بحث کاهش هزینه‌های اولیه طراحی سیستم برودتی در صنعت می‌باشد. بسیاری از صنایع همانند صنعت فولاد بخش اعظمی از سرمایه خود را صرف خرید تجهیزاتی همچون کوره های ذوب و قوس می‌کنند و بنابراین پرداخت قیمتهای گزاف برای خرید چیلر یا ایرکولر برای آنها توجیهی نخواهد داشت.
دومین مبحث در بحث بکارگیری برج خنک کننده در صنایع مختلف میزان مصرف انرژی (آب و برق) به حساب می‌آید. بسیاری از مناطق اقلیمی در کشور ایران به لحاظ تامین آب مصرفی دستگاهی همچون برج خنک کن مشکل دارند. در اینگونه شرایط بکارگیری چیلر هر چند با میزان مصرف انرژی برق بالا تنها راهکار جایگزین قلمداد می گردد. در اغلب مناطق کشور تامین آب جبرانی در برجهای خنک کننده مساله مهمی به شمار نیامده و کاربرد این دستگاه بدلیل کاهش هزینه های اقتصادی به شدت رواج یافته است.
2-وظیفه برج خنک کننده در صنعت چه می‌باشد؟
کاربرد اصلی کولینگ تاور تعدیل دمای منابع حرارتی و ماشین آلات سنگین همانند بویلر، دستگاه تزریق و کوره های القایی می‌باشد. کوره القایی پس از طی یک فرآیند ذوب گیری نیازمند تبادل حرارت به محیط بیرون توسط گردش آب می‌باشد. هوای اطراف کوره طبیعتاً نمی‌تواند حجم وسیع این انرژی گرمایی را به محیط بیرون دفع نماید. سیال آب با داشتن ظرفیت گرمایی ویژه بسیار بالا این هدف را صورت می‌دهد و پس از دریافت گرما جهت ریکاوری به برج خنک کننده باز می‌گردد.
در صنعت تزریق پلاستیک نیز طی یک چرخه تزریق مواد پلاستیکی بخش قالب باید تحت زمان معین خنک گردد تا قطعه مورد نظر تولید شود. سرد کردن قالب و همچنین خنک کاری روغن گردشی در داخل دستگاه تزریق توسط کولینگ تاور صنعتی یا چیلر خنک کننده آب انجام می‌شود. از اینرو بنا به کارکرد برج ها، قیمت برج های خنک کننده هر صنعتی با صنعت دیگر کاملا متفاوت است .
3-ویژگی خاص آب در خنک کردن تجهیزات صنعتی چیست؟
آب یک سیال منحصر به فرد در علوم انتقال حرارت و سیالات محسوب می‌شود. دلیل اصلی خاص بودن سیال آب در سیستمهای خنک‌کاری و برودتی بالا بودن ظرفیت گرمایشی ویژه این سیال در جذب گرما می‌باشد. ظرفیت گرمایشی ویژه یک سیال در واقع پتانسیل بالقوه آن در جذب و دفع انرژی گرمایشی نامیده می‌شود. آب بدلیل داشتن بالاترین میزان ظرفیت گرمایشی در بین سایر مایعات بهترین گزینه ممکن جهت خنک کاری ماشین آلات صنعتی بحساب می آید.
سوال مهم: با وجود ظرفیت گرمایشی ویژه بالای آب چرا در برخی موارد از روغن جهت جذب حرارت استفاده می شود؟
سیالات دیگری نیز همچون روغن، کاربرد بسیار زیادی در صنعت برودتی و گرمازدایی برخی تجهیزات دارند که دلیل استفاده از آن در دفع حرارت موتورهای صنعتی صرفاً بدلیل این موضوع نمی‌باشد. سیال روغن علاوه بر جذب گرما در موتورهای صنعتی وظیفه کاهش میزان اصطکاک بین قطعات و بلبرینگها را برعهده دارد. عموماً در سیستمهایی که از گردش روغن جهت روانکاری موتور یا غیره استفاده می‌شود در طرف مقابل از آب جهت دفع حرارت روغن به محیط استفاده می‌گردد. در این صورت آب با گردش در یک مبدل حرارتی قالباً پوسته لوله یا صفحه ای گرمای روغن را توسط برج خنک کننده به محیط بیرون انتقال می‌دهد.
انواع کاربرد برج خنک کننده در صنایع مختلف
- خنک کاری بخش قالب دستگاه تزریق پلاستیک بادی
- جهت سردکاری قسمت قالب یا روغن ماشین تزریق پلاستیک روغنی
- تنظیم دمای کوره القایی در فرآیند ذوب فلزات در بخشهای مختلف بوته، تابلو و سایر تجهیزات جانبی کوره
- تعدیل دائمی دمای چیلرهای آبی یا جذبی در تمامی کارخانجات بزرگ با تهویه مرکزی
- تنظیم دمای روغن هیدرولیک در گیربکس‌های صنعتی در کلیه صنایع سنگین و ماشین سازی
- خنک کاری روغن هیدرولیک در مبدل‌های پوسته و لوله توسط آب سرد همانند دستگاه پرس هیدرولیک
- کاهش دمای روغن‌های حرارتی همانند روغن ترانس و یا حتی روغن‌های مینرال در کاربری خنک کاری ماینرهای بیت کوین و غیره
- کاهش دمای هوای داغ تولید شده در کمپرسورهای هوا در نیروگاه های مولد برق و نیروگاه های توزیع انرژی الکتریسیته
- تنظیم دمای اسید سولفوریک در مبدل‌های استنلس استیل بعد از فرآیند رقیق سازی در کارخانه های باطری سازی
چرا صنعت تزریق پلاستیک نیازمند برج خنک کن می باشد؟
در پاسخ به این سوال باید اینطور بیان نمود که هنگامی که مواد گرانول در قسمت قیف وارد این تجهیز می‌شود پس از داغ شدن تا دمای بسیار بالا وارد بخش قالب جهت قالب گیری می شود. خب طبیعتا سردشدن موادگرانول مذاب در قالب نیازمند دفع گرما به محیط بیرون می باشد که این کار برعهده برج خنک کننده دستگاه تزریق می باشد. تمامی دستگاه های تزریق پلاستیک دارای یک ورودی و خروجی با سایز مشخص جهت گردش آب در مدار برج خنک کن می باشد. البته در برخی موارد ، دستگاه ترزیق دارای دو ورودی و خروجی آب (یکی برای خنک کردن بخش قالب و دیگری برای خنک کاری روغن) استفاده می شود که به این نوع دستگاه ، تزریق پلاستیک روغنی گفته می شود.
چگونه میتوان ظرفیت برج خنک کننده مورد نیاز در سیستمهای ترزیق پلاستیک را تخمین زد؟
ظرفیت برودتی کولینگ تاور در صنعت تزریق پلاستیک وابسته به سایز اتصالات ورودی و خروجی و نوع دستگاه تزریق پلاستیک برآورد می شود. براساس سایز اتصالات خنک کاری سیکل قالب و روغن در دستگاه تزریق می توان به راحتی میزان گردش آب مورد نیاز جهت خنک کردن این دستگاه را محاسبه نمودو پس از محاسبه دبی آب در گردش در برج خنک کن با درنظر گرفتن استانداردهای خاص می توان ظرفیت برج خنک کننده دستگاه تزریق را به راحتی محاسبه نمود.
دلیل افزایش میزان کاربرد برج خنک کننده در صنعت پتروشیمی چیست؟
با توجه به افزایش روزافزون تولید نفت و گاز در کشور، امروزه صنعت نفت و پتروشیمی نیاز بیشتری به سیستمهای آب خنک دارد. از سوی دیگر مصرف آب کولینگ تاور و رسوب و گرفتگی شدید در این صنایع یک مشکل اساسی محسوب می شد. با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی امروزه شرکت دماگستر مفتخر است که با ارائه نسل جدید کولینگ تاور تحت عنوان برج خنک کننده هیبریدی کم مصرف توانسته است کمک بزرگی به صنعت نفت و پتروشیمی در جریان سیکل خنک کاری برج های تقطیر بنماید.
کاربری برج خنک کننده در صنایع فولاد و ذوب فلزات
کشور ایران یکی از بزرگترین تولیدکننده های صنایع فولاد و ذوب فلزات در دنیا محسوب می‌شود. افزایش میزان مصرف تجهیزات آهنی سبب افزایش میزان فروش و در نتیجه افزایش درصد ذوب گیری در کوره‌های صنایع ذوب فلزات می‌باشد. صنعت ذوب فلزات در بخش کوره‌های القایی خود نیازمند به سیستمهای خنک کاری آب می‌باشد. وظیفه خنک کردن و کاهش دمای کوره القایی در هنگام ذوب بر عهده برج خنک کننده است. به بیانی ساده تر برج خنک کننده، آب خنک مورد نیاز در سیکل گردش آب اصلی کوره القایی (بوته) و بانک خازن، DC link و تابلو کنترل را تامین می‌نماید. عموماً بدلیل کاهش هزینه‌های مصرف آب و همچنین جلوگیری از رسوب گرفتگی از برج خنک کن مداربسته در این سیکل برودتی استفاده خواهد شد.
آیا دلیل اصلی کاهش میزان ذوب گیری کوره القایی برج خنک کننده می باشد؟
در پاسخ به این سوال باید گفت بله. عدم رعایت کردن اصول طراحی در سیستم گردش آب در کوره القایی دلیل اصلی این امر می باشد. محاسبه ظرفیت سرمایشی برج خنک کننده در مدارچرخش آب خنک در یک کوره القایی باید براساس 100 درصد میزان ذوب گیری صورت پذیرد. امروزه متاسفانه به دلایل عدم دانش فنی بیشتر شرکت های ذوب و نورد فلزات از ماکزیمم 60 درصد توان کوره جهت ذوب گیری استفاده می نمایند.