برج خنک کننده
برج خنک کننده وسیلهای است که در آن، آب در حال گردش کندانسور، سیستمهای تهویه مطبوع را خنک میکند. از برج خنککننده برای دفع حرارت اضافی آب مورد استفاده در چگالنده به محیط اطراف، از طریق تبادل حرارتی، استفاده میشود. برج خنککنها عموماً با تبخیر آب، حرارت تولید شده در یک واحد شیمیایی را دفع، و سیال سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا، پایین میآورند. طرز کار برج خنک کننده اساساً بر مبنای ایجاد سطح تماس بیشتر بین جریان آب گرم و هوای سرد، و درنتیجه تبادل دما بین این دو است. در واقع، نحوه کار دستگاه به این صورت است که آب گرم توسط لولههایی به بالای برج منتقل گردیده، و در آنجا بهصورت طبیعی و یا با آبفشان به سمت پایین برج به جریان میافتد.سپس در طول مسیر به شیوههای مختلف، با توجه به نوع برج، با جریان هوای سرد برخورد میکند. برجهای خنک کننده در سیستمهای خنککاری واحدهای صنعتی، پالایشگاهها، نیروگاهها، پتروشیمیها، و سایر واحدهای شیمیایی کارایی دارند. این دستگاههای تهویه مطبوع در نیروگاههای حرارتی نیز مورداستفاده قرار میگیرند. برای نصب برجهای خنک کننده، همانند اغلب دستگاههای تهویه مطبوع، قبل از هر چیز باید به محل نصب توجه ویژه داشت. پس قبل از هر چیز مطمئن شوید که در اطراف محل موردنظرتان هیچ مانعی برای ورود هوای تازه به داخل برج خنک کننده وجود ندارد. نصب برج خنک کننده در محیط باز و هوای آزاد بلامانع است. اما در صورتی که قرار است برج را در فضای بسته نصب کنید، باید دقت کنید که در اطراف برج فضای کافی و بدون مانع وجود داشته باشد تا هوای لازم به برج برسد. همینطور هوای گرم خروجی از برج باید طوری تخلیه شود که دوباره به برج باز نگردد. در صورتی که قرار است از چند برج در کنار هم استفاده شود، باید دقت داشت که نوع چیدمان برجها بهگونهای باشد که هوای گرم خروجی از برجها بهطور مستقیم وارد برج دیگری نشود.
مهمترین اجزاء برج خنک کننده عبارتاند از فن برج خنککننده، پکینگ یا مدیا، حوضچه یا باسین، و قطرهگیرها. در ادامه، هریک از این اجزاء را بطور مختصر بررسی میکنیم.
1.فن برج خنک کننده: فنها در انواع محوری و سانتریفیوژ، موجود هستند و در سرمایش محیط نقش بسیار مهمی دارند. فنهای مورداستفاده در برجهای خنک کننده، ازنظر فرم هندسی و نحوه تولید به سه دسته اصلی زیر تقسیم میشوند:
2.فن ضربی برج خنک کننده: این فن از قیمت و کیفیت مناسبی برخوردار است و قطری بین نیممتر تا 1/2 متر دارد. فن ضربتی در قطر بیش از 1 متر، ایجاد لرزش خواهد کرد.
3.فن پروفیلی فویل کولینگ تاور: این نوع فنها قطری بین 80 سانتیمتر تا 3 متر دارند و به لحاظ قیمت، از فن کامپوزیت ارزانتر هستند.
4.فن پروفیل ایر فویل با فرم پروفیل متغیر: این فنها، به فن کامپوزیت برج خنککننده هم معروف هستند. فنهای کامپوزیت عموماً سبکتر، کم صداتر، و کممصرفتر هستند و میزان هوادهی بیشتری دارند.
5.پکینگ یا مدیا: از این قطعه برای افزایش تبادل حرارتی بین جریان آبوهوا در داخل برج خنککننده استفاده میشود. پکینگ با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همینطور کاهش سرعت جریان آب، در سرمایش جریان آب نقش مؤثری دارد. پکینگ یا مدیا، بهصورت شبکهای است و در دو نوع غشایی (Film Packing) و اسپلش (Splash Packing) در برج خنک کننده استفاده میشوند.
6.حوضچه یا باسین: در قسمت پایین برج خنک کننده قرار دارد. آب خنک شده در حوضچه جمع آوری شده و سپس به سمت سیستمهای سرمایشی ارسال میشود.
7.قطرهگیرها: این قطعه از پخش ذرات آب و خروج آنها به بیرون از برج خنککننده جلوگیری میکند.
8.جنس ساختاری: برجهای خنککننده عموماً به صورتهای فلزی، فایبر گلاسی، و بتنی ساخته میشوند.
برجهای خنککننده به سه شکل دستهبندی میشوند. در ادامه، انواع آنها را بررسی میکنیم:
بر اساس مکانیزم انتقال حرارت و سیکل گردش آب: برجهای خنککننده بر اساس سیکل گردش آب به دو دستهی برجهای مرطوب یا مدار باز، و برجهای خنککن خشک یا مداربسته، تقسیم میشوند. در نوع مدار باز، آب از طریق نازلها بر روی سطوح خنک کننده توزیع و در مجاورت هوا خنک میشود. اما در نوع مدار بسته، آب از داخل کویل جریان پیدا کرده و هوا بر روی کویل دمیده میشود.
بر اساس شکل ظاهری: برجهای خنک کننده بر اساس شکل ظاهریشان به دو شکل مخروطی یا گرد، و مکعبی، تقسیم میشوند. در مدل مخروطی یا گرد، توزیع آب توسط اسپرینگر یا آبپخشکن انجام میشود. در مدل مکعبی، توزیع آب توسط نازلهای ثابت انجام میگیرد. اسپرینگر در برجهای خنک کننده مخروطی دچار رسوب میشود و برج را محتاج سرویس و تعمیر میکند. از سوی دیگر، راندمان کاری در مدل مکعبی بالاتر است و خنککنندگی بیشتری دارد.
بر اساس نیروی محرک جریان هوا: برجهای خنک کننده بر اساس نیروی جریان دهنده هوا به دو گروه برج خنککن مکانیکی یا فندار، و برج خنککن طبیعی یا بدون فن، تقسیم میشوند. در برج خنک کننده مکانیکی، یک یا چند فن وظیفه به جریان در آوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند و تا زمانی که فن روشن است هوا بین داخل و بیرون برج در جریان است. این نوع با اینکه از مدل بدون فن فضای کمتری اشغال میکند، اما از صدا و لرزشی که ایجاد میکند هم نمیتوان گذشت. اما در برج خنککننده طبیعی، جریان هوای داخل و خارج برج بهصورت طبیعی انجام میگیرد. این مدل کمصدا تر و کممصرفتر است و آب را به فضای اطراف خود نمیپاشد. با اینحال علاوه بر اینکه گرانتر است، راندمان کاری پایینتری هم دارد.