برج خنک کننده مرطوب (wet cooling tower) یکی از انواع رایج برجهای خنک کن تبخیری در صنعت بوده و به آن کولینگ تاور مدارباز نیز می گویند. انواع برج خنک کننده مرطوب در دو دسته بندی جریان مخالف و متقاطع و در ظاهر مکعبی و مخروطی عرضه میگردند. اغلب برج های خنک کن مرطوب در صنعت از جنس بدنه فایبرگلاس FRP عرضه و تولید میشوند. در ادامه به طرح چندین سوال کلیدی و ارائه پاسخ به آنها خواهیم پرداخت.
- هدف اصلی برج خنک کن تر یا مرطوب چیست؟
- تاریخچه برج های خنک کننده مرطوب چگونه است؟
- برج خنک کننده مرطوب چگونه آب را خنک می نماید؟
- برج خنک کن مرطوب تا چه دمایی آب را کاهش می دهد؟
- انواع کولینگ تاور مرطوب کدام اند؟
- برج خنک کن مرطوب در چه مواردی کاربرد دارد؟
وظیفه برج خنک کننده مرطوب
به صورت کلی هدف کولینگ تاور تامین آب سرد مورد نیاز صنایع جهت خنک کاری ماشین آلات است. بسیاری از کارخانجات صنعتی امروزه گرمای مازاد تولید را از تجهیزات خود توسط آب دفع میکنند. در واقع سیال آب گردشی گرمای حاصل از فرآیند ساخت را از دستگاه مورد نظر جذب مینماید. این گرما توسط برج خنک کن مرطوب به محیط انتقال مییابد.
تاریخچه برج های خنک کن مرطوب
در گذشته های بسیار دور از چوب به عنوان ساختار اصلی بدنه کولینگ تاور استفاده می شد. این نسل از نخستین انواع برج در صنعت به شمار می رفت. پس از برجهای چوبی نوع بتنی با ساختار محکم تر و سازه هایی با دوام بالا عرضه گردید. دیری نپایید که این سیستم ها نیز بدلایل مشکلات فراوان از رده خارج شدند. آخرین نسل تولیدی خنک کننده مرطوب دارای بدنه ای از جنس فایبرگلاس می باشند. بطور مختصر انواع نسل های برج خنک کننده تر عبارتند از:
- نسل اول: استراکچر چوبی
- نسل دوم: بدنه های بتنی به شکل هذلولی گون و مستطیلی
- نسل سوم: بدنه فلزی بصورت ورق گالوانیزه یا استیل
- نسل آخر: بصورت کامپوزیتی یا فایبرگلاس
مزایای کولینگ تاور نسل فایبرگلاس نسبت به سایر مدلها
- دوام بالاتر و ماندگاری بیشتر
- عدم زنگ زدگی و رسوب گرفتگی در قیاس با نوع فلزی
- جلوگیری از رشد جلبک و باکتری در مقایسه با بتنی
- مقاومت بسیار خوب در برابر پوسیدگی و تابش نور خورشید
- بسیار سبک و دارای قابلیت حمل و جابجایی آسان
- استحکام مکانیکی بسیار خوب در برابر فشارهای جانبی و لرزش پایینتر
نحوه کارکرد برج خنک کننده مرطوب
عملکرد و کارایی کولینگ تاور بر پایه تبخیر درصد معینی از آب و ایجاد رطوبت بنا گردیده است. به عبارتی دیگر افزایش نسبی رطوبت محیط موجب کاهش دمای خشک و این امر باعث کاهش دمای آب میگردد. دلیل اصلی نامگذاری برج خنک کن مرطوب نیز همین امر است. هوای خروجی از بالای دستگاه کولینگ تاور اغلب دارای درصد بسیار زیادی از بخارات می باشد.
مصرف آب در برج های مدار باز (مرطوب)
بدلیل عملکرد تبخیری در این سیستم ها همواره بخش معینی از جریان آب پاششی به صورت بخار وارد هوا می شود. حدوداً بین 1 الی 2 درصد از حجم آب در گردش وارد هوای محیط می گردد. مصرف آب برج های مرطوب شامل تبخیر، دریفت(پرتاب قطرات) و بلودان است. تمامی موارد مذکور مصرفی اب بجز تبخیر قابلیت کنترل و کاهش دارند.
به طور خلاصه مصرف آب= تبخیر+ جریان تخلیه + پرتاب قطرات به بیرون
دمای خروجی برج خنک کننده
برای درک بیشتر این موضوع ابتدا دو موضوع را مطرح می کنیم.
دمای وت بالب: این عدد میزان دمای اقلیم محیط نصب دستگاه و زمانی که به رطوبت 100 درصد برسد.
آپروچ: اختلاف دمای آب سرد خروجی برج به دمای wet bulb محیط و در واقع میزان نزدیکی دمای آب خنک به دمای مرطوب است.
بنابراین یک کولینگ تاور تر قابلیت کاهش دمای اب تا نزدیکی دمای مرطوب محیط را دارد. به هر میزان ظرفیت برودتی دستگاه بیشتر باشد دمای خروجی آب به محیط نزدیکتر میشود. دمای آب سرد حدوداً در اقلیم های مختلف و در تابستان بین 20 الی 30 درجه سانتیگراد برآورد میشود.
عوامل موثر بر افزایش راندمان کولینگ تاور مرطوب
- استفاده از نازلهای آبپاش ریز اسپری کنندهن
- بکارگیری از پکینگ هایی با سطح تبادل حرارت بالا
- طراحی پکینگ ها با رسوب گرفتگی پایین
- استفاده از فن های با راندمان بالا و تعداد پره زیاد
- بهره وری از سیستم انتقال قدرت دایرکت درایو با سرعت هوادهی زیاد
- افزایش سرعت چرخش پروانه تا نزدیکی حداکثر سرعت نامی استاندارد
- طراحی برجهای خنک کننده دوسلولی بجای تک سلول
- رعایت فواصل استاندارد بین افشانک ها و سطوح پوشالی
- استفاده از قطعات داخلی با افت فشار هوا بهینه
اجزای برج خنک کننده مرطوب
- تشتک (حوضچه آب سرد): محل گردآوری آب خنک و انتقال آن به ماشین آلات
- فن استک(گلویی): قسمت خروجی هوای اشباع و گرم
- ستونی ها: اتصال بین فن دک با تشتک
- پنل: دیواره های اصلی دستگاه
- لوور: کرکره های ورودی هوا
- الکتروموتور(دینام): ایجاد گشتاور کافی جهت چرخاندن پروانه هوادهی
- پولی موتور: رابطی چدنی یا آلومینیوم جهت ارتباط با کاهش سرعت تسمه ای
- پروانه(فن): ایجاد تلاطم در جریان هوا و ایجاد مکش القایی در سیال خنک کننده
- کاهنده سرعت: در فن های بزرگ وظیفه کاهش سرعت موتور و انتقال آن به پروانه را بر عهده دارد.
- تسمه انتقال قدرت: وسیله ای جهت اتصال بین کاهش دور و فن و موتور
- شاسی نگهدارنده: نگهدارنده کاهش دور و پروانه بر روی فن استک
- کالسکه موتور: نشیمنگاه الکتروموتور بر روی شاسی نگهدارنده اصلی
- توری فن گارد: محافظت از ورود اشیا ، پرندگان و سایر موارد به داخل فن دک یا گلویی
- لوله های توزیع آب: هدایت آب داغ و انتقال به نازل های آبپاش
- نازل و اسپرینکلر: وظیفه اصلی تقسیم آب به داخل
- پکینگ ها: سطوح شیاردار و مورب موجدار جهت افزایش سطح تبادل حرارت بین آب و هوا
- قطره گیر: خودداری از خروج قطره های ریز اب به بیرون کولینگ تاور
- فلنچ های ورودی: جهت اتصال به هدر اصلی برگشت آب داغ از خط تولید
- فلنچ خروجی: کانکشن اصلی متصل به پمپ سیرکوله
- شناور: تامین آب جبرانی ورودی به تجهیز
- تخلیه: جهت تنظیم آب بلودان و جلوگیری از نشست املاح داخل تشتک
- سرریز: خروج آب مازاد تشتک به مخزن دیگر یا پمپ
- سنسور دما: تنظیم دمای آب تشتک و تنظیم دور فن با درایو یا ترموستات
- آنتی فریز: جلوگیری از یخ زدگی اب سرد درون حوضچه در زمستان
- نردبان: دسترسی به قطعات بالایی و سیستم هوادهی
انواع برج خنک کننده مرطوب
- جریان مخالف
- جریان متقاطع
- مکعبی
- مخروطی
الف)برج خنک کننده جریان مخالف:
یکی از انواع پر کاربرد کولینگ تاور در صنایع بزرگ فولاد و تزریق پلاستیک همین تیپ می باشد. درون برج جریان مخالف (counter flow) جریان هوا از پایین به بالا و آب نیز برعکس این سیستم میچرخد. جریان آب داغ خروجی از نازلها بصورت پاششی با راندمان بسیار مطلوب در ارتباط با هوای خشک قرار میگیرد. حاصل این امر کاهش دمای آب تا نزدیک دماهای مرطوب محیط است.
مزایای برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف:
- کارایی بسیار ایده آل در شرایط متوسط دمایی و کویری
- دارای قطره گیر و مصرف آب بسیار کم
- ناهمسویی جهت تماس آب و هوا
- بدنه فایبرگلاس ضد جلبک، ضد رسوب، ضد سایش و پوسیدگی
- اشغال فضای بسیار کم در محل نصب
ب) جریان متقاطع:
برجهای خنک کننده جریان متقاطع (cross flow) یکی از انواع مرسوم تیپ مدار باز مرطوب به شمار میروند. نوع جریان متقاطع جریان هوا از جوانب دستگاه وارد آن می شود. جریان آب نیز توسط حوضچه های آب گرم به داخل کولینگ تاور میریزد. ریزش آب از بالا به پایین و گردش هوا از بغل و عمود بر این جریان است. شرکت EBARA ژاپن اولین سازنده این مدل برجهای خنک کننده مرطوب می باشد. به همین دلیل به این تیپ کولینگ تاور ابارا نیز میگویند.
مزایای برج خنک کن مرطوب جریان متقاطع
- مناسب برای محیط هایی با رطوبت بالا (شرجی)
- ریزش آب از سوراخ هایی بزرگ و رسوب گرفتگی پایین
- چیدمان ارتفاعی پکینگ ها و اختلاف دمای زیاد در خنک کننده
- بدنه فایبرگلاس و ضد آفتاب سوختگی و پوسیدگی
- دسترسی آسان به داخل برج
معایب برج خنک کن جریان متقاطع
- فقدان وجود قطره گیر و پرتاب قطرات آب به خارج
- عدم کارکرد مطلوب در مناطق خشک و کویری
- توزیع نامناسب جریان آب بر روی پکینگ مدیا
- بکارگیری پکینگ شانه تخم مرغی با راندمان پایین
- دفورمگی پکینگ ها در برابر آب داغ
انواع برج خنک کننده مرطوب(شکل ظاهری)
ج) مکعبی:
این تیپ از انواع کولینگ تاور در دو نوع دو سلولی و تک سلولی طراحی می گردد. برجهای مرطوب مکعبی با کارایی بسیار مطلوب آب را تا دماهای بسیار پایین خنک مینمایند. امروزه اکثریت صنایع بزرگ و بروز از انواع کولینگ تاورهای مکعبی استفاده میکنند. نوع دوسلولی برج مرطوب مکعبی دارای دو فن و دو موتور در سیستم هوادهی است. این موضوع کمک بسزایی به کنترل انرژی و بهبود مصرف انرژی مینماید.
مزایای برج مکعبی:
- توزیع جریان آب داغ به صورت پاششی با بالاترین سطح تبادل حرارت
- جلوگیری از خروج قطرات ریز آب به بیرون توسط قطره گیرهای لانه زنبوری یا تیغه ای
- پوشش کامل سطوح پکینگ توسط پاشش آب خروجی نازل به صورت اسپری
- تبدیل جریان آب گرم به قطرات ریز و ایجاد ارتباط بیشتر بین آب و هوا
- جانمایی آسان و اشغال فضای کمتر
- راندمان بسیار بالا در کاهش دمای آب داغ
- بهره گیری از سه ردیف پکینگ و ایجاد اختلاف دمای ایده آل
- دسترسی آسان به اجزای داخلی و تعویض راحت قطعات از طریق پنل دسترسی آسان بازشو
- بکارگیری کرکره های هوای ورودی با فیلترهای هوای آلومینیومی یا پلاستیکی
- قرارگیری موتور خارج از فن استک و عدم برخورد هوای شرجی به آن
د) مدور یا مخروطی:
برج های مدور ظاهری شبیه به یک استوانه با مقطع گرد و مخروطی گون دارند. این کولینگ تاورها صرفاً با بدنه فایبرگلاس در مقطع مشخصی تولید می شدند. امروزه برج مدور بخاطر مشکلات فراوان در بخش توزیع آب مرسوم نیستند. خنک های کننده مخروطی دارای سیستم پاشش آب دوار و ریزشی بودند. در نوع دوار توزیع آب تحت فشارهای بالا عملکرد مطلوبی داشت. تشکیل رسوب به مرور زمان سبب کاهش راندمان این کولینگ تاورها می شد. همچنین ریختن آب از سوراخ های لوله آرم یکنواختی تقسیم کنندگی سیال را از بین می برد. نتیجتاً کلیه سطوح خنک کننده (پکینگ) خیس نمی شود.
معایب کولینگ تاور مخروطی:
- عدم توزیع یکنواخت اب و ایجاد فضاهای خالی زیاد در بین پکینگ ها
- نیازمندی به فشار آب ورودی بالا (بیشتر از 2.5 بار) و افزایش مصرف برق
- فقدان قطره گیر و پرتاب قطره های ریز آب به بیرون دستگاه و افزایش مصرف آب
- خرابی زیاد قطعات داخلی از جمله اسپرینکلر یا آب پخش کن
- تعمیر و نگهداری دشوار بدلیل نداشتن پنل دسترسی بازشو
- عدم وجود لوور لانه زنبوری و ورود برگ و آشغال های موجود در هوا به داخل
- اشغال زیاد فضای محیط و راندمان بسیار کم (کمتر از 60 درصد)
قیمت برج خنک کننده مرطوب
تعیین نرخ محاسباتی قیمت کولینگ تاور به پارامترهای مختلفی وابسته است. میزان تناژ، نوع مکعبی یا مدور، مدل دستگاه (اکسلاسیو یا آنتی پولوشن) از جمله مهمترین عوامل تاثیر گذار بر قیمت می باشد. نواسانات اخیر در قیمت مواد اولیه نیز موجب تلاطم و عدم ثبات در این موضوع می گردد.
بهترین راهکار در راستای استعلام قیمت اعلام ظرفیت و مدل دستگاه به کارشناس فروش دماگستر می باشد. اگر ظرفیت و مدل برج خنک کن را انتخاب ننموده اید اصلاً نگران نباشید. شما مشتری محترم میتوانید با ارتباط با واحد فنی و مهندسی مشاوره رایگان دریافت نمایید.
مطالب پیشنهادی در سایت تهویه دماگستر:
