کولینگ تاور cooling tower
برج خنک کننده
برج خنک کننده (cooling tower) یا در اصلاح کولینگ تاور ماشین برودتی خنک کننده آب میباشد که به آن "برج خنک کن آب" نیز گفته میشود. برج خنککننده ماشین برودتی خنک کنندهای است که قالباً در کاهش دادن دمای آب تا محدوده خاص بکار میرود. کاهش دمای سیال آب در کولینگ تاور طبیعتاً تابع شرایط دمایی محیط محل نصب میباشد. این ماشین سرمایشی (برج خنک کننده) توسط آب حرارت ماشینآلات را جذب و آن را به محیط خارج هدایت میکند.
جالب است بدانید گرمای جذب شده از تجهیزات صنعتی در مکانیزم داخلی برج خنک کننده توسط هوای خشک به بیرون انتقال مییابد. به بیانی دیگر برج خنک کن نوعی تبادل کننده انرژی بین آب و هوا محسوب میشود که در واقع به آن، مبدل برودتی(heat exchanger) نیز میگویند. در واقع این منبع برودتی با ایجاد تماس و برخورد بین آب گرم و هوای محیط سبب تبادل شدن انرژی گرمایی میشود. تبادل حرارتی از آب گرم به هوای خنک انجام میپذیرد و این موضوع سبب کاهش یافتن دمای آب میگردد.
چرا از برج خنک کننده استفاده می کنیم؟؟
شاید این سوال بیاید که چرا از برج خنک کننده استفاده می کنیم؟ در پاسخ باید اینطور بیان نمود که برج خنک کننده مکمل هر دستگاه و ماشینی است که در یک جهت خاص بکار برده می شود. در واقع اینطور باید بیان نمود هر ماشین صنعتی و هرگونه دستگاهی که مورد استفاده قرار میگیرد پس از مدتی گرم می شود. برای خنک کردن تمامی ماشین آلات صنعتی مثل چیلر ، بویلر و غیره از هوا یا آب استفاده می شود. آبی که گرمای ماشین صنعتی را جذب کرده داغ شده و نیازمند دستگاهی است که دمای آن را باز کاهش دهد. به عبارتی دیگر کولینگ تاور (نام دیگر برج خنک کننده) وظیفه باز چرخش آب جهت خنک کاری دستگاه های دیگر را برعهده دارد.
***نگاهی دقیق تر به کارکرد برج خنک کننده
آب سرد تولید شده در برج خنک کننده مجدداً انرژی اضافی تجهیزات را جذب و آن را مکرراً به هوا انتقال میدهد. این فرآیند یک سیکل تکراری است که دمای کاری ماشینآلات صنعتی را دائماً ثابت نگه میدارد. برج سردکن آب یا کولینگتاور با تولید دائمی آب سرد می تواند گرمای چیلر ، دیگ بخار یا کوره القایی را بگیرد.
کاهش دائمی دمای ماشین آلات و جذب گرمای این تجهیزات جهت ثبات سیستم نیاز است. فقدان گردش آب سرد موجب افزایش یافتن دمای این تجهیزات و عدم کارایی مناسب آنها خواهد شد. پس لزوم استفاده از برج خنک کننده سبب ثبات "سیستم" با بالاترین راندمان خواهد شد. این سیستم ممکن است چرخه تهویه مطبوع یک ساختمان مسکونی ، اداری و تجاری باشد و یا فرآیند تولید یک محصول خاص توسط یک ماشین صنعتی قلمداد گردد.
روش محاسبه توان یا ظرفیت برج خنک کننده
قابلیت کولینگ تاور در دفع انرژی گرمایی از سیال آب و انتقال آن به هوا توان برودتی یا ظرفیت برج خنک کننده نامیده میشود. به هر میزان توان برودتی برج خنک کننده بالاتر باشد میزان بیشتری از آب را قادر خواهد بود در زمان معین به دمای مطلوب برساند. نوع سیال خنک کننده، میزان حجم سیال در چرخش و اختلاف دمای ورودی و خروجی سیال در کولینگ تاور عوامل اصلی تعیین کننده ظرفیت میباشد. به نرخ حجمی آب گردشی، دبی آب سیرکوله (water flow rate) نیز گفته میشود. البته فاکتور دمای محیط، دمای آب گرم و سرد نیز عوامل دیگر دخیل در شرایط طراحی میباشد. اختلاف دمای ورودی و خروجی سیال را دلتاتی یا رنج (range) میگویند.
مشخصههای تعیین کننده ظرفیت برج خنک کننده
-
دبی جرمی سیال در گردش (گذر اسمی سیال)
-
نوع سیال خنکشونده و تعیین ظرفیت گرمایشی ویژه
-
دمای ورود و خروج سیال (دمای خروجی وابسته به محیط طراحی)
-
ضریب تأثیر طراحی در محاسبه ظرفیت نامی و تفکیک آن از توان واقعی
روشهای محاسبه ظرفیت سرمایشی برج خنک کننده
-
معادلات ترمودینامیکی حاکم بر شرایط طراحی (q=m*c*delta T)
-
محاسبه براساس ظرفیت و نوع چیلر فقط در کاربری خنک کننده چیلر
-
استفاده از نرم افزارهای محاسباتی ظرفیت سرمایشی کولینگ تاور
اطلاعات بیشتر در بخش محاسبات برج خنک کننده
منظور از تن تبرید در برج خنک کننده چیست؟
حتماً بارها شنیدهاید که ظرفیت برج معادل 100 تن یا ظرفیت مدل مشخص چیلر معادل 200 تن میباشد. منظور از کلمه "تن" در برج خنک کننده و چیلر همان ظرفیت سرمایشی دستگاه در خنک کردن آب میباشد. کلمه تن در این اصطلاح مهندسی، خلاصه شده کلمه "تن تبرید" یا "تن سرمایی" میباشد. تن سرمایی یکی از واحدهای انتقال حرارت و معیار سنجش قدرت دستگاههای برودتی به شمار میآید. واحد ترمودینامیکی تن تبرید (RT) هم ارز یکاهایی همچون KW و BTU/H میباشد. هر تن برودتی برابر با 3.51 کیلووات و برابر با 12 هزار بی تی یو بر ساعت میباشد.
از برج خنک کننده چه استفاده ای می شود؟
1-به منظور خنک کردن دستگاههای صنعتی مختلف
اکثر ماشینآلات صنعتی همانند کورهها، بویلرها و توربینها در چرخهکاری خود مقداری حرارت اضافی تولید میکنند. وظیفه برج خنک کننده صنعتی در چرخه این ماشینآلات و تجهیزات، جذب و دفع گرمای اضافی ایجادشده میباشد. توربینهای گازی در پالایشگاهها، کمپرسورهای هوا در نیروگاهها و دیگهای بخار در صنایع از مهمترین تجهیزات سرد شده با کولینگتاور به شمار میآید. وظیفه استخراج این انرژی حرارتی به عهده سیال هوا است. کاربری ماشینهای برودتی دیگر همچون چیلر نیز در صنایع کوچک و بزرگ رایج میباشد. هزینههای بالا در مصرف انرژی، تعمیر و نگهداری دشوار چیلرها، موجب استقبال صنعت از برج خنک کننده گردیده است.
2- جهت سرد نمودن چیلرهای تهویه مطبوع ساختمانها در تابستان
اکثر ساختمانها و برجهای بزرگ، ادارات، بانکها و مراکز خرید دارای سیستم تهویه مطبوع مرکزی (HVAC) میباشند. در سیستمهای سرمایش مرکزی از چیلرهای تراکمی یا جذبی جهت خنک کردن هوای داخلی محیط استفاده میکنند. گرمای جذب شده از یک منطقه ساختمان توسط چیلر سبب افزایش دمای این ماشین برودتی میشود. کولینگ تاور با هدف تعدیل دمای چیلر در این کاربری تحت عنوان برج خنک کننده چیلر مورد استفاده قرار میگیرد. برج خنک کننده با تولید آب سرد و هدایت آن به کندانسور، موجب تعادل دمایی این تجهیز میشود. لازم به ذکر است که فقط چیلرهایی که دارای کندانسور آبی میباشند از برج خنککننده در مدار کندانسور خود استفاده مینمایند. امروزه بیشتر چیلرهای تراکمی و تمامی چیلرهای جذبی دارای کندانسور آبی میباشند.
انواع برج خنک کننده
-
برج خنک کننده مدار باز (مرطوب)
برج خنک کننده مدارباز با ایجاد یک سطح تبادل تماس مستقیم بین هوا و آب سبب کاهش دمای آب میشود. در این مدل کولینگ تاور درصدی از آب دچار تبخیر شده و وارد هوای ورودی میشود. این موضوع سبب مرطوب شدن هوای اطراف یا اشباع شدن آن میگردد. بخاطر همین موضوع به این مدل سیستم سردکننده برج خنک کننده مرطوب نیز گفته میشود. آب خروجی از نازل یا اسپرینکلر شروع به ریزش بر روی پکینگها در تماس با هوا دچار کاهش دما میشود. به سیستمهای مرطوب، مدارباز نیز گفته میشود زیرا که چرخه گردش آب در یک سیکل باز صورت میپذیرد.
-
برج خنک کننده مدار بسته خشک
در این مدل کولینگ تاور ، آب در یک چرخه تماماً بسته (Close) در تماس با هوای خشک محیط خنک میگردد. از این رو این نوع سیستم برودتی برج خنک کننده خشک نیز نامیده میشود. این نوع کولینگتاور به دلیل تماس مستقیم با هوای خشک محیط تابع دمای محسوس محل نصب (دمای جوی محیط) میباشند. برج خنک کننده خشک یا مداربسته دارای سطوح انتقال حرارت از نوع شبکههای لوله و فین میباشد. آب در گذر از این شبکهها در تماس با هوای ایجاد شده توسط فن یا پروانه، سرد میگردد.
- برج خنک کننده هیبریدی (ترکیبی)
نسل جدید تجهیزات برودتی تبخیری که ترکیبی از برج خنک کننده مدار باز و مداربسته میباشد برج خنک کن هیبریدی نام دارد. جریان اصلی سیال آب در گذر از سطوح نفوذ حرارتی کویل توسط یک جریان ثانویه پاششی قرار میگیرد. در این تماس، گرما توسط نفوذ و هدایت از آب گرم کویل به آب سرد مدار پاشش انتقال مییابد. مزیت بزرگ این مدل برج خنک کننده کاهش دمای آب تا نزدیکی دمای مرطوب محیط است. این سیستم برودتی در عین حال هیچگونه رسوب گرفتگی و تبخیری ندارد.
نظرات
ارسال یک نظر