برج خنک کننده

اجزای تشکیل دهنده برج خنک کننده:

بدنه اصلی برج خنک کننده: امروزه اکثر برج خنک کن ها از جنس فایبرگلاس هستند و این مدل از برج خنک کننده علاوه بر خنک کاری آب به منظور خنک سازی سیالات دیگر از جمله روغن مورد استفاده قرار می گیرد.دلیل اسفاده از برج خنک کن فایبرگلاس به جای برج خنک کن فلزی، عمر بیشتر و مقاوم در مقابل رطوبت و نور آفتاب است. از طرفی برج خنک کننده فایبرگلاس از زنگ زدگی و خوردگی نصب به برج خنک کن فلزی در امان است.جنس فایبرگلاس از الیاف شیشه و رزین با چگالی  2000  بسیار سبک تر از نونه فلزی خود است.رزین و الیاف به کار رفته در ساخت برج خنک کن فایبرگلاس از نوع مرغوب سوزنی و حصیری ایزوفتالیک(ISO) می باشد و در ابتدا که رزین در حالت مایع قرار دارد، دانه های رنگ به مخلوط رزین و فایبر اضافه شده که این امر باعث استحکام بدنه می گردد.از دیگر مزیت های برج خنک کن فایبرگلاس می توان به قابلیت ساخت به هر شکل و اندازه اشاره کرد.

اجزای اصلی بدنه شامل پنل بدنه(Shell) ، فن دک(Fan deck) و فن استک(Fan stack) و دریچه هوا(Louver) تماما از جنس فایبرگلاس می باشد.این قطعات در برابر اشعه فرابنفش خورشید (UV) مقاوم بوده و طراحی قطعات بدنه برج خنک کننده فایبرگلاس به راحتی قابلیت مونتاژ است. تمامی واشرها و پیچ و مهره های به کار رفته در بدنه از جنس گالوانیزه و زیرسازی و نگهدارنده بدنه برج خنک کن فایبرگلاس، آهن گالوانیزه با ضخامت 70µ   ساخته شده است. به منظور سهولت و دسترسی به بالای برج خنک کن، بر روی بدنه اصلی نردبان تعبیه می گردد.

 

لوور برج خنک کننده  : در برج خنک کننده لوور وظیفه هدایت هوای رفت و برگشتی توسط دریچه یا صفحات موازی که در بدنه اصلی تعبیه شده را دارد.از دیگر وظایف لوور می توان به جلوگیری از پرتاب آب به بیرون و مانع تشعشع مستقیم نور خورشید(UV) به داخل فضای برج خنک کن را دارد. همچنین از ورود اجسام خارجی به برج خنک کن جلوگیری می نماید از طرف دیگر با ایجاد افت فشار استاتیکی باعث کاهش مصرف انرژی الکترو موتور و پروانه می گردد. جنس لوور از نوع فایبرگلاس، پلیمر می باشد که در برابر رطوبت مصون است.

 

اجزای اصلی تشکیل دهنده لوور عبارتند از دستک لوور، نگهدارنده دسته لوور و صفحات لوور :

فلنج خروجی و ورودی:فلنج ورودی در بدنه اصلی برج خنک کن تعبیه شده که با اتصال لوله برگشت به فلنج ورودی ، آب توسط پمپ وارد برج خنک کن می گرددد و پس از خنک کاری از پایین تشتک برج و فلنج خروجی به سیستم باز میگردد.

شیرتخلیه برج خنک کننده : در مجتمع های مسکونی و تجاری بعد از تغییر فصل گرما به منظور جلوگیری از فریز شدن آب داخل لوله و برج خنک کن، آب باید تخلیه گردد که این امر توسط شیر تخلیه که در تشتک تعبیه شده صورت می پذیرد. همچنین به منظور بازرسی و تعمیرات برج خنک کننده نیز آب تخلیه می گردد. سایز لوله تخلیه از “4/3 تا “3 می باشد.

سرریز برج خنک کننده  : زمانی که آب در تشتک زیرین بر خنک کننده از مقدار تعیین شده در طراحی بیشتر شود، اضافات آب از طریق سرریز خارج می شود. سایز لوله سرریز “1 تا 4” می باشد.

فلوتر برج خنک کننده: وظیفه فلوتر(شناور) کنترل ارتفاع سطح آب در حوضچه آب سرد برج خنک کننده می باشد.توپک پلاستیکی شناور بر روی آب با تغییر سطح آب و به دلیل سبکب حرکت کرده و باعث قطع و وصل شدن جریان آب جبرانی می گردد.جنس فلوتر از نوع پلاک مرغوب و ویژه دیافراگمی می باشد.

 

الکتروموتور برج خنک کننده : وظیفه الکترو موتور برج خنک کن چرخاندن پروانه است که در واقع با تغییر انرژی الکتریکی به انرژی چرخشی صورت می پذیرد.در سیم کشی الکتروموتور به جعبه تقسیم باید توجه شود که مسیر کاملا عایقکاری باشد تا از نفوذ آب به جعبه تقسیم الکتروموتور برج خنک کنده جلوگیری شود.به منظور هوشمند سازی می توان از اینورتر به منظور کنترل دور موتور استفاده نمود. سیستم کاری اینورتر به اینگونه است که به صورت لحظه ای دمای آب خروجی از برج خنک کن را به PID انتقال میدهد. زمانی که دمای آب خروجی از برج خنک کننده پایین باشد فرکانس دور الکتروموتور پایین می آید و زمانی که دمای خروجی از برج  خنک کننده بالا میرود فرکانس دور الکتروموتور بالا خواهد رفت. در شرایطی ساده تر از ترموستات به منظور روشن یا خاموش کردن الکتروموتور استفاده می گردد.

 

 

فن برج خنک کننده برج خنک کننده :

یکی از مهمترین قسمت های برج خنک کن، فن هوای تازه است.محل قرارگیری فن در بالای برج خنک کننده می باشد.معمولا از نوع فن های سانتریفیوژ(گریز از مرکز) استفاده می گردد. جنس فن از فیبر(FRP) یا آلومینیوم است که بنا به شرایط کار از هرکدام استفاده می شود. از مزیت های فن فیبری(FRP) سبکی وزن و کاهش مصرف برق الکتروموتور فن می باشد.به منظور افزایش مکش فن و ورود بیشتر هوا به داخل برج خنک کن می توان زاویه تیغه های فن را افزایش داد.

فن گارد ، پولی گارد برج خنک کننده :

فن گارد برای محافظت فن، از مقاطع و توری فولادی ساخته و در دهانه فن رینگ نصب می شود.پولی گارد نیز از موارد مشابه فن گارد ساخته و روی سازه نصب شده و از مجموعه پولی ها محافظت می کند.جهت محافظت خوردگی، کلیه قطعات پوشش گالوانیزه گرم می شود.

حوضچه آب برج خنک کننده :

این حوضچه در پایین ترین نقطه برج خنک کن قرار دارد و وظیفه جمع آوری آب سرد ورودی به سمت دستگاه های مصرف کننده از جمله مبدل ها را دارد. جنس حوضچه آب سرد ممیتواند از جنس فایبرگلاس، بتنی یا فلزی باشد. از طرفی حوضچه آب سرد خود به عنوان فوندانسیون برج خنک کننده در محل نصب عمل می کند.

کاهش دور تسمه ای برج خنک کننده:

به منظور کاهش دور الکتروموتور وتاثیرش بر فن برج خنک کننده سیستمی تعبیه شده که با قرار دادن چرخ دنده ای کوچک و بزرگ و یا پولی های کوچک و بزرگ از بلا رفتن سرعت شفت الکتروموتور جلوگیری می کند.

شفت برج خنک کننده :

شفت در واقع محور گردانی است و وظیفه انتقال نیرو از موتور به جعبه دهنده کاهش دور برج خنک کننده را دارد.از جمله مواردی که در طراحی شفت که باید توجه شود خواص مکانیکی مناسب و همچنین مقاوم در برابر خوردگی و پوسیدگی است.عموما جنس شفت از کامپوزیت یا فولاد مقاوم است.

پرکننده یا واسطه های انتقال حرارت برج خنک کننده :

این قطعات با افزایش سطح انتقال حرارت باعث سهولت در جا به جایی گرما بین آب و هوا می گردند.در واقع مدت زمان انتقال حرارت بین آب و هوا را افزایش می یابد و باعث بیشتر خنک شدن آب میگردد.در گذشته از فیلرهای چوبی استفاده میشد ولی امروزه از فیلرهای با جنس پلی پروپیلن(PP) یا پی وی سی(PVC) به دلیل سبکی، مقاوم در برابر خوردگی و سهولت در تعمیر و بازرسی استفاده می گردد. باید توجه داشت که پکینگ ها در دو نوع ترشحی(Splash Packing) و فیلمی (Film Packing) و رندوم(Random Pcking) می باشد که بنا به شرایط کاری از هرکدام استفاده می گردد. پکینگ های اسپلش عموما از جنس پلی پروپیلن ولی پکینگ های فیلمی از نوع پلی پروپیلن یا پی وی سی می باشند همچنین جنس پکینگ رندوم هم از جنس پلی پروپیلن می باشند. ابعاد پکینگ های موجود در بازار عموما 30*30*100 سانتی متر است و با توجه به گام های مختلف عرضه می گردند. در واقع با تغییر گام ، دبی آب عبوری از پکینگ تغییر می نماید و به همان مقدار رسوبات در پکینگ برج خنک کننده به جای می ماند. امروزه گام پکینگ یا فیلر موجود در بازار بین 12 تا 27 میلیمتر می باشد که عموما از گام های 12، 14 و 19 استفاده می شود.

قطره گیر برج خنک کننده: وظیفه قطره گیر به دام انداختن قطرات آب حاصل از انتقال حرارت و جلوگیری از خارج شدن قطرات آب می باشد.در واقع دلیل فرار قطرات آب ، اختلاف فشار داخل و بیرون برج است که باعث مکش قطرات آب به بیرون از برج خنک کننده می گردد.زاویه تیغه های قطره گیر برج خنک کننده با افق “45 می باشد. جنس قطره گیر عموما از فایبرگلاس یا پی وی سی(PVC) می باشد.

نازل برج خنک کننده: وظیفه نازل پخش متناسب و یکنواخت آب  داغ ورودی به برج خنک کننده(خروجی از دستگاه های مصرفی) بر بروی پکینگ ها است.هر مقدار که توزیع آب توسط نازل یکنواخت تر یاشد سرعت کاهش دمای آب و راندمان برج خنک کننده افزایش می یابد. نازل ها میتوانند ثابت و یا ب در مدل های افشان مربعی یا دایره ای باشند.عموما جنس نازل ها از پی وی سی PVC یا پلی پروپلین PP و ABS می باشند.

محاسبه ظرفیت برج خنک کننده:

برای محسابه ظرفیت برج خنک کننده ابتدا به مختصری درباره مفهوم تن تبرید برج خنک کن می پردازیم. تن تبرید مقدار گرمایی که صرف می شود تا یک تن یخ در دمای صفر درجه به آب در مدت یک شبانه روز(24 ساعت) تبدیل شود. حال با بدست آوردن تن تبرید و مجموع آن با ظرفیت خنک کاری می توانیم به مفهوم تناژ برج خنک کننده برسیم. در واقع به هر مقدار که برج خنک کننده بتواند گرما را بیشتر دفع کند ، بر تناژ برج خنک کن موثرتر است. برای این منظور ابتدا باید دبی آب برج خنک کننده، دمای مرطوب محیط و دمای ورودی و خروجی به برج خنک کن را بدست آوریم تا به تبع آن به ظرفیت دستگاه برسیم. در ادامه بحث توضیحات بیشتری در این مورد لحاظ خواهد شد. یکی از روش های تعیین ظرفیت برج خنک کننده استفاده از نمودار است.برای استفاده از نمودار نیاز به دو پارامتر مقدار اختلاف دمای ورودی و خروجی برج خنک کننده(Range) و مقدار اختلاف دمای آب خروجی برج و دمای مرطوب هوای محیط(Approach) داریم. همچنین دبی آب در گردش در چیلر یا برج خنک کن که می توان از کاتالوگ چیلر به آن رسید. روشی دیگر استفاده از تجربه کافی در زمینه طراحی برج خنک کن است. در واقع طراحان برای محاسبه سرانگشتی تناژ برج خنک کننده در چیلرهای تراکمی 30% بیشتر از توان چیلر و در مورد چیلرهای جذبی تقریبا دوبرابر تناژ در نظر می گیرند.در واقع به این دلیل این ضرایب لحاظ می شود که در علم مکانیک سیالات، چیلر تراکمی به عنوان یخچال با ضریب عملکرد 3 و چیلر جذبی به عنوان یک ماشین حرارتی با ضریب عملکرد کمتر از 1 در نظر گرفته می شود. در نهایت این براورد زیاد دقیق نمی باشد و نمیتوان از دید مهندسی به این روش نگاه کرد.

همانطور که ذکر شد برای محاسبه مهندسی نیاز به سه پارامتر داریم که دبی برج خنک کننده را میتوان از کاتالوگ چیلر مشاهده نموداز طرفی اختلاف دمای ورودی و خروجی 10 درجه فارنهایت یا 5/5 درجه سانتیگراد است.پارامتر نهایی همان دمای مرطوب آن اقلیم جغرافیایی است که می توان از جداول آن را بدست آورد. برج های خنک کن ترجیحا در مناطقی که رطوبت کمتری دارند مورد استفاده قرار میگیرد زیرا رطوبت توان برج های خنک کننده را کاهش می دهد. حال به محاسبه ظرفیت برج خنک کن می پردازیم که با سه پارامتر موجود و قرار دادن در معادلات انرژی می توان به نتایج درستی رسید. در این معادله دبی بر حسب gpm و ظرفیت بر حسب hr / Btu و اختلاف دما بر حسب فارنهایت در نظر گرفته می شود. با توجه به فرمول بالا میتوان ظرفیت برج خنک کن را بدست آورد. شرکت تهویه ساز با بهره گیری از مندسین مجرب در زمینه طراحی و مهندسی پروژه در صدد است تا خدمات اصولی در زمینه تعیین ظرفیت برج های خنک کننده در اختیار کارفرمایان قرار دهد.

محاسبه پمپ کولینگ تاور :

برای بدست آوردن مشخصات پمپ به هد و دبی نیاز داریم.باید توجه داشت که پمپ همواره در مسیر برگشت برج یعنی ورودی به کندانسور آبی قرار میگیرد و در ترازی پایین تر از برج خنک کننده جانمایی می شود. دبی پمپ برابر است با دبی آب در گردش در برج خنک کن و کندانسور چیلر و برای بدست آوردن هد پمپ باید افت های حاصله در مسیر را مورد محاسبه قرار داد. برای بدست آوردن هد پمپ ابتدا باید افت فشار برج خنک کن و کندانسور چیلر را از کاتالوگ دستگاه ها مشاهده کرد، افت شیر کنترل دبی معمولا 3 متر آب در نظر میگیریم و برای محاسبه افت مسیر اتصالات باید مسیر لوله کشی از برج خنک کن تا کندانسور آبی را محاسبه و در 12/0 ضرب نماییم. در نهایت با تجمیع این افت ها میتوانیم هد پمپ را بدست آوریم. با در دست داشتن هد و دبی می توان به سهولت به کاتالوگ پمپ مراجعه و پمپ برج خنک کننده را انتخاب نماییم.