برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار بسته (close cooling tower) یک مدل مرسوم از کولینگ تاور با سیستم خنک کننده آب در یک سیکل بسته بوده که آب را درون کویل سرمایشی خنک می نماید. کولینگ تاور مداربسته به دلیل کاربری کویل سرمایشی در سیستم خنک کاری سیال آب به برج خنک کننده کویل دار نیز معروف می باشد. برج های خنک کننده مداربسته با توجه به نوع کویل و سیستم چرخش هوا به دسته بندی های مختلفی تقسیم می شود که دو مدل اصلی آن خشک و هیبریدی می باشد.


نحوه عملکرد برج خنک کننده مداربسته

کولینگ تاور مدار بسته با چرخش آب در یک کویل سرمایشی و تماس آب به صورت غیر مستقیم با هوا و آب سبب خنک کاری این سیال می شود. در بسیاری از مدل های برج خنک کننده مدار بسته کویل های برودتی از نوع فین دار با تراکم معین می باشد. هوای چرخشی در کولینگ تاور با تماس با سطح کویل با دو عمل نفوذ حرارتی و هدایت برودتی گرما را از آب درون کویل جذب می نماید. هوای گرم خروجی نیز از قسمت بالایی برج (فن استک) تخلیه و خارج می شود. در فصول گرم نیز به دلیل افزایش دمای محیط از یک سیستم پاشش آب ادیاباتیک جهت خنک کاری آب مدار اصلی استفاده می شود.

برج خنک کننده مدار بسته

به عبارتی دیگر اگر در سیستم خنک کاری آب مدار اصلی از سیال هوا استفاده کنیم عملکرد کولینگ تاور کاملاً خشک می باشد. به این نوع سیستم برج مداربسته کولینگ تاور خشک ( dry cooling tower) گفته می شود. این نوع عملکرد فقط در محیط های خنک و در فصول پاییز، زمستان و بهار ارزشمند خواهد بود. در فصول گرم دمای خشک محیط تا 45 درجه نیز افزایش می یابد.

در این شرایط سیکل پاشش کمکی آب بر روی کویل سبب خنک کاری آب سیکل بسته می گردد. این آب چرخشی در واقع خود نوعی کولینگ تاور مدارباز در درون یک برج خنک کننده مدار بسته به شمار می آید. این قابلیت سبب می شود که کولینگ تاور مداربسته در فصول گرم نیز دمای آب مدار اصلی خود را تا نزدیکی دمای مرطوب محیط (20 الی 25 درجه سانتی گراد) کاهش دهد.


دلایل کاربری برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مداربسته به دلیل کاربری کویل (coil) در سیستم سرمایشی آب بدون تبخیر بوده و این موضوع بر اهمیت این مدل کولینگ تاور نیز افزوده است. عدم وجود تبخیر در سیکل گردشی آب سبب شده تا این برج خنک کننده رسوب گرفتگی کمتری نیز داشته باشد. رسوب پذیری کمتر و مصرف بسیار پایین آب دو فاکتور اساسی و مهم از مزیت های این مدل برج خنک کن می باشد. عدم تبخیر آب در سیکل گردشی و مصرف بسیار پایین این تجهیز سبب شده که در دهه های اخیر از این مدل کولینگ تاور استقبال زیادی به عمل آید.

برج خنک کننده مدار بسته

لزوم اصلی کاربرد برج خنک کننده مداربسته

در واقع بسیاری از صنایع که در سیستم های سرمایشی خود از آب استفاده می نمیاند به دلایل نداشتن شرایط تامین زیاد آب کافی دغدغه های بسیاری را دارند. بکارگیری برج خنک کننده مداربسته امروزه یکی از رایج ترین طرح های مهندسی در بهبود شرایط سیستم های برودتی به شمار می آید. در واقع بکارگیری برج خنک کننده با سیستم بسته سبب می شود که دغدغه های ناشی از تامین آب برج خنک کننده به میزان زیادی مرتفع گردد.


مزایای برج خنک کننده مدار بسته

  • مصرف انرژی پایین (مخصوصاً مصرف پایین تر آب) نسبت به برج خنک کننده مدار باز
  • رسوب پذیری و رسوب گذاری کمتر
  • عدم نیاز به تجهیزات جانبی جهت تصفیه آب در گردش (سختی گیر رزینی، پکیج آنتی اسکالانت، تزریق هیپوکلرید سدیم)
  • کاهش هزینه های ناشی از تامین آب جبرانی (make up water)
  • کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری به واسطه رسوب گرفتگی کمتر
  • افزایش دوره ی تعمیر و نگهداری (آورهال)
  • افزایش راندمان و بازدهی خنک کاری
  • ثبات در عملکرد خنک کنندگی آب
  • کاهش دمای آب در فصول سرد بدون نیاز به سیکل پاششی (به صورت تماماً هواخنک)
  • اشغال فضای کمتر با ایجاد تراکم و سطح ویژه بیشتر در بخش کویل برودتی
  • حفاظت یخ زدگی آسان با افزودن میزان معین اتیلن گلیکول در سیکل بسته (یکبار شارژ)
  • حفاظت کاتودیک لوله های فلزی با هزینه های بسیار پایین در برابر اکسایش و زنگ زدگی
  • قابلیت کنترل انرژی در فصول مختلف با بکارگیری ترموستات و سنسورهای دما در سیکل چرخش آب
  • عدم نیاز به رزین سختی گیر، بایوساید و تعویض فیلترهای سیستم تامین آب جبرانی

انواع برج خنک کننده مداربسته

  1. برج خنک کننده مدار بسته خشک
  2. برج خنک کننده مداربسته هیبریدی

برج خنک کننده مداربسته خشک:

این مدل کولینگ تاور مدار بسته دارای سیستم تماماً هواخنک بوده و دارای دو بخش اصلی می باشد. بخش اول سیستم هوادهی یا هوارسانی که وظیفه ایجاد جریان هوا را برعهده دارد. بخش دوم نیز سطح موثر انتقال حرارت را در کویل برودتی به منظور تماس غیر مستقیم با هوای خنک فراهم می آورد. نوع کویل سرمایشی در این مدل برج مدار بسته قالباً از نوع فین دار می باشد. استفاده از فین های آلومینیوم بر روی لوله های مسی، استیل و گالوانیزه سبب افزایش سطح تبادل حرارت بین آب با هوا می گردد.

توضیحات بیشتر در برج خنک کننده مدار بسته خشک

برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی:

کولینگ تاور هیبریدی در واقع ترکیبی از یک برج خنک کن مرطوب با یک برج خنک کن خشک می باشد. این سیستم بسته عمدتاً دارای کویل سرمایشی با لوله های سایز 1/2 اینچ،3/4 اینچ،5/8 اینچ و یا 7/8 اینچ از متریال مسی، استنلس استیل یا گالوانیزه می باشد. ساز و کار این مدل کولینگ تاور در فصول مختلف متغییر می باشد. در فصول گرم به شکل مدار بسته به همراه سیکل پاشش آب کمکی(سیکل شاور) می باشد. در فصول سرد و خنک نیز سیستم هوادهی به تنهایی وظیفه خنک کاری آب درون کویل رو برعهده دارد.


اجزای برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی

برج خنک کننده هیبریدی

  • 1- کویل سرمایشی یا برودتی:

این بخش وظیفه گردش آب مدار اصلی در سیکل بسته را بر عهده دارد.

  • 2-بدنه یا فریم اصلی نگهدارنده:

این بخش از کولینگ تاور مداربسته شامل تشتک، پنل ها، ستونی ها، فن استک و لوور بوده که فریم اصلی دستگاه را متشکل می شود.

  • 3-فن یا پروانه هوادهی:

وظیفه ایجاد جریان هوا بر روی کویل و پکینگ برج خنک کننده (پوشاهای داخلی) را عهده دار می باشد.

  • 4-الکتروموتور یا دینام:

وظیفه تامین گشتاور چرخشی پروانه را دارد.

  • 5-سیستم انتقال قدرت یا کاهش دور:

این بخش گشتاور و انرژی مکانیکی موتور را به بخش فن یا پروانه  انتقال می دهد.

  • 6-پکینگ مدیا یا سطوح خنک کننده:

وظیفه ایجاد سطح تبادل انرژی در سیکل مدار باز را صورت می پذیرد.

  • 7-نازل یا افشانک پاششی:

این بخش آب خنک مدار باز را با دوش کردن و پاشش بر روی کویل تقسیم و توزیع می نماید.

  • 8-لوله و انشعابات توزیع آب:

وظیفه توزیع و انتقال آب از پمپ شاور به نازل ها را بر عهده دارد.

  • 9-پمپ سیرکوله مدار باز:

وظیفه مکش آب از تشتک یا بیسین و انتقال آن به نازل ها را بر عهده دارد.

  • 10-چکه گیر یا المیناتور:

دریفت المیناتور از پرت شدن قطره های ریز به بیرون کولینگ تاور خودداری می نماید.

  • 11-تابلو کنترل یا تابلو فرمان:

سربندی الکترومتور فن و پمپ در قسمت تابلو برق صورت می پذیرید که وظیفه محافظت از تجهیزات الکتریکال را بر عهده دارد.

  • 12-سنسور و  ترموستات پمپ شاور:

وظیفه قطع و وصل کردن پمپ سیرکوله مدارباز را در فصول مختلف انجام می دهد.

  • 13- ساپورت های نگهدارنده داخلی:

وظیفه توزیع وزن کویل بر روی شاسی تشتک و همچنین نگهداری قطره گیر ها را بر عهده دارد.

  • 14-توری آشغال گیر:

از ورود ذرات درشت (پکینگ های کنده شده) به داخل پمپ شاور جلوگیری می کند.

  • 15-توری هوا:

این قسمت در ناحیه پشت لوور(کرکره هوا) نصب شده و از ورود آلاینده ها به داخل کولینگ تاور امتناع به عمل می آورد.


انواع کویل در برج خنک کننده مداربسته

1-کویل سرمایشی مسی:

پر کاربرد ترین فلز در طراحی سیستم های انتقال حرارت و تهویه مطبوع مس می باشد. کاربری مس در صنعت تبرید و خنک کاری زمانی اهمیت پیدا می کند که حجم معینی از آب را بخواهیم در زمان کمی سرد نماییم. در سیکل تبرید بسیاری از تجهیزات سرمایشی همانند چیلر و برج خنک کننده از کویلهای سرمایشی مسی استفاده می شود. بیشترین و پرکاربردترین نوع لوله در تولید این مدل کویل سایز 5/8 اینچ با ضخامت بین 0.63 الی 0.9 میلی متر می باشد.

کویل های مسی در برج خنک کننده مدار بسته به دلیل داشتن ضریب نفوذ حرارتی بالا بسیار رایج و مرسوم می باشد. به بیانی ساده تر هر وقت بخواهیم یک طراحی تضمین شده در خنک کاری آب توسط کولینگ تاور مداربسته داشته باشیم بهترین گزینه پیش رو مس می باشد.

تذکر مهم:

لازم به ذکر است فلز مس در شرایطی که سیال خنک کاری خاصیت اسیدی داشته باشد به هیچ عنوان پیشنهاد نمی شود زیرا که ظرف مدت کوتاهی دچار خوردگی می شود و صدمات جبران ناپذیری را وارد می نماید.

کویل برج خنک کننده

2-کویل استنلس استیل گرید 316L:

این گرید از استیل با نام تجاری SS316L در رده های 10 تا 50 با ضخامت های متفاوت در انواع کویل کولینگ تاور به کار برده می شود. گرید SS316L به دلیل مقاومت بالایی که در مقابل خوردگی و اسید دارد گزینه مناسب و مطلوبی برای سیستم های خنک کاری اسیدی می باشد. ضخامت استاندارد در کویلهای سرمایشی برج خنک کننده مداربسته 2.11 میلی متر می باشد.

تذکر مهم:

از نوع درزدار جهت ساخت کویل استنلس استیل در کولینگ تاور مدار بسته به دلیل خوردگی از نقاط درز به هیچ عنوان نباید استفاده گردد. بنابراین توصیه می گردد از لوله استیل مانسیمان بدون درز در تولید کویل های استنلس استیل مقابل اسید استفاده گردد.

کویل برج خنک کننده

3-کویل استنلس استیل گرید 304L:

گرید 304 استیل بیشتر در کاربری های عمومی تر مورد استفاده قرار می گیرد. لوله استیل 304 از مقاومت کمتری در برابر اسید برخوردار است حتی تا جایی که در وجود اسیدهایی همچون سولفوریک اسید اصلاً توصیه نمی شود. این گرید از استیل بیشتر جهت کاربری آب های نمکی و کثیف یا برای موارد استفاده می شود که بخواهیم برج خنک کننده مدار بسته رسوب کمتری بپذیرد.

4-کویل گالوانیزه گرم مانیسمان:

کویل مانیسمان یا بدون درز از متریال گالوانیزه از لوله های فولادی سایز 1/2 یا 3/4 اینچ تولید می شود. قیمت پایین لوله فولادی سبب شده تا این مدل کویل توجیه بسیار خوبی در ساخت کولینگ تاور مداربسته داشته باشد. از جمله معایب اصلی این کویل رسوب و گرفتگی در مدار داخلی لوله ها و انتقال حرارت پایین می باشد.

5-کویل گالوانیزه گرم درزدار:

ارزان ترین و مقرون به صرفه ترین نوع کویل متریال گالوانیزه گرم درزدار می باشد. نوع API لوله فولادی قیمت به مراتب پایین تری نسبت به نوع مانیسمان دارد و از این جهت کاربرد فراوانی در ساخت و تولید برج خنک کننده مدار بسته دارد. ضخامت کویل های گالوانیزه بین 2 الی 3 میلی متر متغییر می باشد.

کویل برج خنک کننده

6-کویل آلومینیوم:

کویل آلومینیوم به دلیل نرم بودن فلز آلومینیوم تولید راحت و مقرون به صرفه ای دارد. ضریب کانداکتیویتی فلز آلومینیوم نیز بسیار مطلوب می باشد. از آلومینیوم بیشتر در تولید فین های برودتی در کویل های فین دار به کار برده می شود. کویل های آلومینیومی نیز در بسیاری از انواع برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی و خشک کاربرد دارد.


مطالب مفید و مشابه:

انواع برج خنک کننده