محاسبه میزان تبخیر آب در یک دستگاه برج خنک کننده تاثیر بسزایی در محاسبه آب جبرانی (make up) در یک کولینگ تاور دارد. در واقع معمولاً 80 درصد حجم آب مصرفی برج خنک کننده مرتبط با تبخیر (evaporate) است. میزان تبخیر برج خنک کننده به طور مشخص و ثابتی نبوده و در ساعات و شرایط آب و هوایی مختلف، متفاوت میباشد. در این مقاله محتوایی به طور مفصل به شما خواهیم آموخت که چگونه تبخیر در کولینگ تاور را محاسبه نمود.
آب در برج خنک کننده چگونه از دست می رود؟
سیال آب در یک کولینگ تاور توسط روش های مختلفی از بین می رود. تبخیر، پرتاب قطرات به بیرون، بلودان (تخلیه) سه راه متنوع در از دست رفتن آب از برج خنک کننده به شمار می آید. به صورت تقریبی بیشترین میزان هدر رفت آب در برج خنک کننده همواره مربوط به تبخیر یا تشکیل بخار (fog) قلمداد می گردد. فرآیند تبخیر در واقع با حذف بخشی از آب در گردش موجب ایجاد انتقال حرارت و از این رو بسیار حائز اهمیت است.
دانشمندان و مهندسین سیالات از تبخیر در آب کولینگ واتر (اصطلاح عامیانه) با عنوان یک متد اصلی جهت انتقال انرژی حرارتی یاد می کنند. طبیعتاً با کاهش میزان آب در یک کولینگ تاور ، سطح این سیال در گردش باید توسط یک مکانیزم مشخص کنترل بشود. تنظیم کردن میزان ورود آب جبرانی، نیازمند تشخیص درست میزان محاسباتی آب از دسته رفته در برج خنک کننده است. در ادامه به روش های محاسبه آب تبخیری در یک برج خنک کن با روشهای مختلف خواهیم پرداخت.
1-نحوه محاسبه تبخیر برج خنک کننده توسط فرمول های محاسباتی و سیالاتی
همانطور که می دانید تبخیر آب نوعی انتقال جرم تواماً با انتقال حرارت است. روش پیدا کردن فرمول محاسبه تبخیر آب در یک کولینگ تاور بر گرفته از اصل پایستگی انرژی و روابط ترمودینامیکی تعیین میگردد. فرمول زیر یک رابطه ساده در محاسبه میزان تبخیر آب یک برج خنک کن بحساب می آید.
evaporate = RR * Delta T/1000
به عبارتی دیگر میزان تبخیر برج خنک کننده = دبی آب در گردش * اختلاف دمای آب ورودی و خروجی تقسیم بر 1000
- evaporate= میزان تبخیر آب
- (RR (recirculation rate of the cooling tower pumps in GPM= نرخ آب در گردش
- Delta T(Range) = اختلاف دمای ورودی و خروجی آب گرم با سرد
2-محاسبه آب جبرانی توسط نرم افزارهای آنلاین مهندسی water calculator
یکی از پیشروترین شرکتهای سازنده برج خنک کننده در دنیا برند مارلی آمریکا میباشد. این شرکت امروزه با تامین نرم افزارهای به روز مهندسی در سایت SPX کمک فراوانی به جامعه سازندگان کولینگ تاور نموده است. یکی از رایج ترین نرم افزارهای محاسبه تبخیر آب در برج خنک کننده در لینک زیر قرار داده شده است.
نرم افزار محاسبات آب جبرانی برج خنک کننده
این نرم افزار در میان مهندسین سیالات با نام water calculator شناخته شده است. بدین گونه کاربری این نرم افزار امروزه بسیار کاربرد پیدا کرده است . جهت محاسبه نهایی میزان تبخیر، دریفت و بلودان داده ها را مستقیماً در نرم افزار وارد کنید.
پس از ورود به نرم افزار نیازمند به وارد کردن پارامترهای اساسی در محاسبه آب جبرانی خواهید بود. اصلی ترین پارامترهای مورد نیاز جهت ورودی اطلاعات به شرح ذیل می باشد.
1-میزان حجم آب در گردش یا دبی بر اساس واحد m3/h یا gpm
2-دمای ورودی آب گرم
3-دمای خروجی آب سرد
4-دمای وت بالب در محیط اقلیم نصب
5-میزان غلظت املاح مواد موجود (concentration)
مطلب مفید : محاسبه سیکل تغلیظ برج خنک کننده
در انتها می توانید با واحدهای US یا SI خروجی را در فایل پی دی اف ذخیره نمایید و به عنوان گزارش طراحی برج خنک کننده به کارفرمای خود ارائه کنید. در استفاده از این نرم افزار خروجی گاهاً زیاد دقیق نیست. بنابراین موکداً توصیه میشود از روشهای مختلف در محاسبه استفاده نمایید. نتیجتاً میانگین حاصله را در روابط مختلف مبنای کار خود قرار دهید.
رابطه بین ظرفیت و تبخیر آب در برج خنک کننده
خوب طبیعی است که هر میزان تناژ سرمایشی کولینگ تاور افزایش یابد میزان تبخیر نیز عدد بزرگتری خواهد بود. به عبارتی دیگر ظرفیت یک برج خنک کننده عامل غیر مستقیمی بر تبخیر به شمار می آید. اگر بخواهیم رابطه ای بین ظرفیت برج و میزان تبخیر کشف کنیم به راحتی با مراجعه به فرمولها و کاتالوگ ها می توان به آن پی برد. هر تن تبرید برج خنک کننده معادل 3.5 گالن بر دقیقه به صورت نرمال قادر به خنک کاری آب است.
نمودار زیر رابطه بین ارتفاع برج خنک کننده (ظرفیت) با اختلاف دمای آب (تبخیر)
اگر برای هر میزان آب در گردش حداکثر 1 درصد آب تبخیری در نظر بگیریم بنابراین به ازای هر 100 تن تبرید 3.5 گالن بر دقیقه تبخیر آب نیز داریم. البته لازم به ذکر است در تحلیل بالا ممکن است در واقعیت و در ساعات مختلف و حتی وابسته به نوع کاربری نیز عدد متفاوت باشد. به طور مثال در کاربری صنعتی کولینگ تاور معمولاً اختلاف دمای ورود و خروج بیش از 5 درجه بوده و این امر بر میزان تبخیر می افزاید. بنابراین اگر دنبال صرفاً یک تخمین عددی از روی ظرفیت برج هستید با فرمول هر 100 تن 3.5 gpm میتوانید به اهداف خود برسید.
جهت محاسبه آب تبخیری در یک کولینگ تاور به دماگستر اعتماد کنید.
بهترین راه حل در محاسبه دقیق آب جبرانی علاوه بر تئوریهای مرتبط با علوم ترمودینامیک نیازمند تجربه اجرایی نیز می باشد. در بسیاری از موارد میزان دقیق و واقعی آب تبخیری با محاسبات تئوری متفاوت خواهد بود. فلذا دلیل اصلی آن عوامل و پارامترهایی است که در محاسبه در نظر گرفته نشده است. بنابر موضوعات بیان شده پیشنهاد اصلی این شرکت در محاسبه هر چه حقیقی تر میزان تبخیر یا سایر عوامل همانند ظرفیت میتوانید به شرکتهای معتبر مراجعه نمایید. شرکت دماگستر در زمینه انجام محاسبات مربوط به سیالات مخصوصاً در بخش طراحی برجهای خنک کننده پیشرو در این صنعت به شمار می آید.
