برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده (به انگلیسی : cooling tower) دستگاهی کاربردی است که در سازمان ها ، کارخانجات ، پالایشگاه ها ، آپارتمان ها و ساختمان های بزرگ جهت دفع حرارت استفاده می شود . برج خنک کننده نوعی مبدل حرارتی است که با برقراری تماس بین آب و هوا باعث خنک شدن آب گرم می شود. از این رو، به طور متداول برای دفع گرما از سیستم های تبرید، تهویه مطبوع و فرآیند صنعتی از برج خنک کننده استفاده می شود. نرخ مصرف آب در یک برج خنک کننده تنها در حدود ۵% نرخ مصرف آب در یک سیستم با جریان آب طبیعی است. به این ترتیب، برج خنک کننده کم هزینه ترین سیستمی است که بصورت آبی کار می کند. به علاوه، میزان هدررفت آب گرم شده در برج خنک کننده بسیار اندک است. در نتیجه اثرات زیست محیطی این وسیله تا حد زیادی کاهش می یابد. نکته دیگر این که در برج خنک کننده می توان آب را تا دمای مرطوب محیط بعلاوه ۲ الی ۳ درجه سانتیگراد خنک کرد. دمای هوای مرطوب بسته به میزان رطوبت هوا، معمولاً خیلی کمتر از دمای خشک محیط است.

 

تعریف برج خنک کننده به صورت خلاصه :

کار یک برج خنک کننده ، جذب گرما از یک فرآیند و دفع آن به فضای بیرون است که اساساً این دفع از راه تبخیر صورت می گیرد . از آنجا که آب شرکت کننده در فرآیند خنک سازی در مدار برج خنک کننده سیرکوله می شود به علت تبخیر تدریجی آب غلظت مواد معدنی در آن افزایش می یابد . لذا می بایست آبی که به برج خنک کننده وارد می شود تحت عنوان آب جبرانی برج خنک کننده یا Make Up توسط یک دستگاه تصفیه آب سختی موجود در آن گرفته شود تا عملکرد برج خنک کننده کاهش نیابد. در این راستا بسیاری از خریداران برج خنک کننده بهمراه برج خنک کننده یک دستگاه سختی گیر نیز خریداری می نمایند.

 

تهویه مطبوع به فرآیندی گفته می‌شود که در آن بتوان سه فاکتور رطوبت ، دما و سرعت جریان هوا را کنترل نمود . تمام سیستم‌های تهویه مطبوع بر یک سیال استوارند که گرما و سرما را به محل مورد نظر منتقل می‌کنند. بر اساس نوع سیال می‌توان سیستمهای تهویه مطبوع را به سه دسته تقسیم نمود: ۱- سیستم تهویه مطبوع با بیس هوا ۲-سیستم تهویه مطبوع مبتنی بر آب و هوا ۳- سیستم تهویه مطبوع تمام آب . برج خنک کننده ، هواساز و…. برخی از محصولات مهتاب گستر می باشد . تجربه و دانش زیاد زمینه تولید برج خنک کننده باعث کیفیت بالا محصولات مهتاب گستر شده است .

برج خنک کننده : اکثر سیستم های تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی، گرما تولید می کنند که این گرما باید به طریقی از سیستم یا فرآیند دفع شود. بدین منظور معمولاً از آب به عنوان انتقال دهنده حرارت استفاده می شود تا گرما را از سیستم گرفته و به خارج دفع کند. در گذشته، این امر به وسیله جریان پیوسته آب که از یک منبع ذخیره یا از منابع طبیعی مثل رودخانه تامین می شد، صورت می گرفت. این آب با عبور از سیستم، گرم شده و سپس مستقیماً به فاضلاب و یا جریان رودخانه ها و دریاها تخلیه می شد.

 

برج خنک کننده

برج خنک کننده شرکت سرماپویش

 

در حال حاضر، آب خریداری شده از شرکت های توزیع آب برای این منظور، به دلیل افزایش هزینه های تامین و توزیع آب، به طور فزاینده ای رو به رشد است. به طور مشابه، آب خنک کننده ای که از منابع طبیعی تامین می شود نیز به دلیل اختلالات اکولوژیکی ناشی از افزایش دمای آب تخلیه، روشی غیر قابل قبول است و در حال حاضر قابل استفاده نیست. مقررات زیست محیطی نیز امروزه بسیار سختگیرانه است و باعث ممانعت از این روش تامین سرمایش می گردد.

مبدل های حرارتی هوا-خنک، با دفع مستقیم گرما به هوا، آب را خنک می کنند. اما سرمایه اولیه و مصرف انرژی فن در این وسایل بسیار بالاست و مساحت مورد نیاز برای اجرای طرح نسبتا بالاست. مبدل های حرارتی هوا-خنک قادرند که آب را تا دمای خشک محیط بعلاوه ۱۱ درجه سانتیگراد خنک کنند که این دمای آب در بسیاری از سیستم های تبرید و بسیاری از فرآیندهای صنعتی بیش از حد بالاست.

 

دسته‌بندی

 

(برج خنک‌کننده فایبر گلاس طرح مکعبی – برج خنک‌کننده مارلی (ذوذنقه‌ای) – برج خنک‌کننده مارلی (مکعبی)- برج خنک‌کننده مدل سانتریفیوژ – برج خنک‌کننده کانتر فلو فلزی – برج خنک‌کننده گِرد

برج خنک کن‌ها را با توجه به موارد زیر می‌توان دسته‌بندی کرد. البته باید توجه داشت که یک برج خنک کن می‌تواند ترکیبی از هر کدام از دسته‌های زیر باشد و این دسته‌بندی صرفاً برای نشان دادن وضعیت عملکرد برج خنک کن‌ها در حالات زیر می‌باشد:

۱-نیروی محرک جریان هوا

تصویر یک برج خنک کن فن دار

برج خنک کن‌ها از لحاظ اینکه نیروی جریان دهنده هوا طبیعی یا مکانیکی باشد به دو دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک‌کن فن دار (مکانیکی)

در برج‌های فن دار یک یا چند فن وظیفه به جریان درآوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند. در این نوع تا زمانی که فن روشن است جریان هوا بین محیط داخل برج و بیرون برقرار است همچنین نسبت به برج‌های بدون فن فضای کمتری را اشغال می‌کنند. اما مهم‌ترین عیب این نوع صدا و لرزشی است که فن یا فن‌ها ایجاد می‌کنند.

برج خنک کن بدون فن (طبیعی)

در برج‌های بدون فن جریان هوا به صورت طبیعی ما بین برج و محیط بیرون جابجا می‌شود. از جمله مزایا این دسته می‌توان به مصرف کمتر انرژی الکتریکی، صدای کم، قطعات متحرک کمتر و عدم پاشیدن آب به فضای اطراف و از معایب آن می‌توان به راندمان پایین‌تر و هزینه بیشتر جهت ساخت آن، اشاره کرد.

۲-مکانیسم انتقال حرارت[

از نظر شیوه‌های انتقال حرارتی به سه دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک کن مرطوب

در برج خنک کن‌های مرطوب (Wet-Cooling Tower) آب گرم از بالای برج با عبور از پکینگ‌ها و برخورد با جریان هوای تازه که از محیط بیرون توسط فن یا به صورت طبیعی وارد برج می‌شود ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن در پایین برج ته‌نشین می‌شود. مهم‌ترین عیب این سیستم پاشیدن ذرات آب به اطراف و همچنین تبخیر بیش از حد آب می‌باشد.

برج خنک کن خشک

در مناطقی که بعلت عدم وجود آب کافی باید از اتلاف آب و تبخیر بیشتر جلوگیری نمود از برج خنک کن‌های خشک HELLER (هِلِر) (Dry-Cooling Tower) استفاده می‌شود. در این دسته، آب گرم به جای عبور از پکینگ‌ها از لوله‌های پره دار که با هوای سرد در تماس می‌باشند عبور کرده و خنک می‌گردد. از معایب این سیستم کاهش راندمان با افزایش دمای محیط اطراف می‌باشد.

برج خنک کن خشک-مرطوب

این نوع، ترکیبی از برج خنک کن‌های خشک و مرطوب بوده و برای کاهش عوارض و معایب دو سیستم فوق بکار می‌رود. برج خنک کن‌های خشک-مرطوب(Dry-Wet Cooling Tower) دارای دو مسیر هوا به صورت موازی و دو مسیر آب به صورت سری می‌باشند. آب گرم ابتدا وارد لوله‌های پره دار و سپس وارد پکینگ‌ها می‌شود و در طول این مسیر با هوای سرد تبادل حرارتی داشته و آب سرد در پایین برج جمع می‌گردد.

۳-نحوه برخورد جریان‌های آب و هوا

برج خنک کن‌ها بر مبنای جهت برخورد جریان‌های آب گرم با هوای سرد به دو دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک کن با جریان هوای متقاطع

دراین حالت هوایی که از محیط بیرون وارد برج می‌شود به صورت متقاطع با جریان آب برخورد می‌کند .(مطابق شکل)

نحوه برخورد هوا با آب در یک برج خنک کن با جریان متقاطع

برج خنک کن با جریان هوای مخالف

در این حالت جریان هوا به صورت مخالف با جریان آب برخورد می‌کند. (مطابق شکل)

نحوه برخورد هوا با آب در یک برج خنک کن با جریان مخالف

اساس کار

اساس کار تمام برج خنک کن‌ها بر مبنای ایجاد سطح تماس بیشتر بین جریان آب گرم و هوای سرد و در نتیجه تبادل حرارتی بین این دو می‌باشد. عموماً در برج خنک کن‌ها آب گرم توسط لوله‌هایی به بالای برج منتقل شده و در آنجا یا به صورت طبیعی یا با آبفشانهایی به سمت پایین برج به جریان می‌افتد که در طول این مسیر با توجه به نوع برج به شیوه‌های مختلف با جریان هوای سرد برخورد می‌کند.

 

برای سفارش برج خنک کننده با ما تماس بگرید