برج خنک کننده

برج خنک کننده

برج خنک کننده

برج خنک کننده چیست؟ سوالی که در ادامه به آن پاسخ خواهیم داد.

برج خنک کننده یک مبدل حرارتی است که برای تبادل گرمایی سیال و هوا مورد استفاده قرار می‌گیرد. در برج‌های خنک کننده سیال که عموماً آب است، به کمک جریان هوای محیط خنک می‌شود. انواع مختلفی از برج‌های خنک کننده وجود دارد که هر یک به منظور کاربردی خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این نوشتار قصد داریم به بررسی این برج و تعریف آن، نحوه عملکرد، مزایا و معایب آن و استانداردهای مربوطه بپردازیم. بنابراین در صورتی که مایل هستید در مورد برج خنک کن اطلاعات بیشتری را کسب کنید، پیشنهاد می‌کنیم تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.

برج خنک‌کننده چیست؟

همان‌طور که گفته شد، برج خنک کن دستگاه و یا تجهیزی است که به منظور تبادل حرارت سیال با هوای محیط مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیال ورودی به برج خنک کن گرم است و دمای آن بالاتر از دمای هوا است. این سیال گرمای خود را در چرخه دیگری کسب کرده است. به عنوان مثال آبی که در یک سیستم چیلر وظیفه خنک کردن کندانسور را بر عهده دارد، با گرفتن گرمای کندانسور، دمایش بالا می‌رود، این آب برای این که مجدداً بتواند در چرخه سیستم تبرید قابلیت خنک کنندگی داشته باشد، باید خنک شود. برج خنک کن وظیفه خنک کردن این سیال به کمک جریان هوا را بر عهده دارد. شما ممکن است برج‌های خنک کننده را بر فراز ساختمان‌های بلند دیده باشید. این برج‌ها که به صورت تجهیزاتی از جنس فایبر گلس هستند، عموماً به رنگ سفید بوده و به شکل استوانه و یا مکعبی بر بالای ساختمان‌ها نصب شده‌اند.

چرا از برج خنک کننده استفاده می‌کنند؟

برج خنک کننده یک دستگاه و یا تجهیزی است که در جهت کمک به یک چرخه دیگر کار می‌کند. برج‌های خنک کننده به طور گسترده‌ای در سیستم چیلرها مورد استفاده قرار می‌گیرند. شما احتمالاً با مکانیزم سیستم چیلر تراکمی آشنا هستید. در یک چیلر تراکمی، گاز توسط کمپرسور فشرده و دچار افزایش دما می‌شود. این گاز فشرده شده و داغ که تا حدود 70 درجه حرارت دارد، وارد کندانسور می‌شود.

در کندانسور های آبی، گاز داغ به کمک جریان آبی که در اطراف لوله‌های کندانسور در جریان است، خنک می‌شود و به صورت مایع متراکمی با دمای حدود 30 درجه تبدیل می‌شود. این گاز داغ سپس وارد اکسپنش و اواپراتور شده و با کاهش فشار، به شدت دچار افت دما شده و وظیفه خنک کاری خود را انجام می‌دهد.

آبی که وظیفه خنک کاری مبرد داغ ورودی به کندانسور را بر عهده دارد، حین تبادل حرارت با گاز داغ دچار افزایش دما می‌شود، این آب یا باید با آب جدید و خنک‌تری جایگزین شود و یا دمای آن کاهش یابد و مجدداً مورد استفاده قرار گیرد. بدیهی است که جایگزینی آب داغ با آب جدید خنک در اغلب موارد امکان پذیر نیست؛ زیرا به حجم بالایی از آب نیاز دارد. بنابراین بهتر است به کمک برج خنک کن دمای آب را مجدداً کاهش داد و در چرخه تبرید مورد استفاده مجدد قرار داد.

برج خنک کننده

مکانیزم عملکرد برج خنک کن به چه صورت است؟

قبل از این که با مکانیزم عملکرد برج خنک کننده آشنا شوید، شاید بهتر باشد با انواع این برج آشنایی پیدا کنید. برج‌های خنک کننده در دو نوع کلی برج خنک کننده خشک و تر وجود دارد.

برج خنک کننده خشک بیشتر در نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع برج دارای یک دیفیوزر بسیار بزرگی است که ارتفاع آن از سطح زمین می‌تواند در حدود 120 متر باشد. رادیاتورهای بزرگی به ارتفاع حدود 20 متر و عرض تقریبی یک و نیم متر، به صورت دایره‌­وار و عمودی در قسمت پایینی این دیفیوزر قرار دارند. آب ورودی به برج خنک کن خشک که دمایی بالاتر از دمای محیط را دارد، وارد این رادیاتورها می‌شود.

به علت تفاوت دمای هوای پایینی و بالایی برج و همچنین اختلاف فشار در ارتفاع پایینی و بالایی تنوره برج خنک کننده خشک، جریان هوا با مکش و شدت بالایی به سمت تنوره برج حرکت می‌کند. به این ترتیب آبی که در رادیاتورهای برج‌های خنک کننده خشک وجود دارد، با عبور جریان هوا از روی رادیاتورها خنک می‌شود.

نوع دوم، که استفاده و کاربرد بسیار بیشتری دارد، برج خنک کننده تر است. در این نوع برج، برخلاف برج خشک، پدیده تبخیر آب و در نتیجه هدر رفت آب را داریم. اما دمای خروجی برج خنک کننده تر، می‌تواند کمتر از دمای خشک محیط و نزدیک به دمای تر محیط باشد. در واقع آب خروجی از این برج، دمای کمتری از آب خروجی از برج خشک دارد.

مکانیزم برج تر به این ترتیب است که آب گرم ورودی به برج در ابتدای ورود به کمک یک انشعاب به چند قسمت تقسیم می‌شود. در هر یک از این انشعابات، سوراخ‌هایی تعبیه شده است، که آب به سمت پایین اسپری می‌شود. آب اسپری شده بر روی فیل پک‌ها ریخته می‌شود. فیل پک‌ها قطعاتی تو خالی هستند، که درون آن‌ها مسیر زیگزاگی تعبیه شده است. هدف استفاده از فیل پک‌ها این است، که مسیر آب در حین حرکت به پایین طولانی شود و آب فرصت بیشتری برای تبادل حرارت با دمای محیط داشته باشد.

در بالای برج تر یک فن قرار داده شده است. این فن باعث می‌شود هوا از پایین وارد برج خنک کننده شده و تبادل گرمایی بهتری صورت می‌گیرد. بخشی از آب حین تبادل حرارت تبخیر می‌شود و با تأمین گرمای نهان تبخیر خود از باقی آب های موجود سبب کاهش دمای بیشتر آب می‌شود. در برج خنک کننده تر چون بخشی از آب تبخیر می‌شود، باید میزانی آب به عنوان آب جبرانی به سیستم تزریق شود. به این آب، آب make up گفته می‌شود. در نهایت در پایان این چرخه آب خنک مجدد از برج به دستگاه بر می‌گردد.

برج خنک کن در کجا نصب می‌شود؟

در ساختمان‌های مسکونی که دارای چیلرهای تراکمی هستند، برج خنک کننده عموماً در بالای ساختمان‌ها نصب می‌شود. برای نصب این برج در بالای ساختمان‌ها، سازه ساختمان باید تحمل وزن لازم را داشته باشد.

اصطلاحات رایج و متداول درباره برج‌های خنک کننده

Blowdown

در اثر تبخیر مداوم و تدریجی آب در سیستم برج خنک کننده تر، غلظت و سختی آب افزایش می‌یابد. افزایش غلظت و سختی آب باعث می‌شود که رسوب آب در لوله‌ها بیشتر شود. به همین دلیل بخشی از آب در سیکل برج عمداً تخلیه می‌شود و با آب جدید جایگزین می‌شود. به این آب که عمداً تخلیه می‌شود، بلودان blowdown گفته می‌شود.

BTU

یک واحد حرارت است که برای بیان ظرفیت برج خنک کننده استفاده می‌شود و در واقع مقدار انرژی است که برای افزایش دمای یک پوند آب، به میزان یک درجه فارنهایت نیاز است.

دمای خشک و دمای تر معرف کم‌ترین دمایی است که برج خنک کن در حالت تئوری می‌تواند به آن برسد. اگر یک دماسنج به صورت آزاد دمای هوا را اندازه‌گیری کند، به دمایی که اندازه‌گیری می‌شود، دمای خشک گفته می‌شود، حال چنانچه دماسنج درون یک پارچه خیس قرار داده شود و سپس در مقابل جریان هوا قرار بگیرد، به این دمایی که به این طریق اندازه‌گیری می‌شود، دمای تر گفته می‌شود. دمای تر به علت پدیده تبخیر سطحی که روی می‌دهد، کمتر از دمای خشک است.

استانداردهای طراحی و ساخت برج خنک کننده

استانداردهای مختلقی برای ساخت برج خنک کننده وجود دارد، برخی از این استانداردهای ایرانی به قرار زیر است:

1- (IRANIAN PETROLEUM STANDARDS)

2- IPS-E-GN-100 “Engineering Standard for Units”

3- IPS-E-PR-190 “Engineering Standard for Layout and Spacing”

4- IPS-E-PR-771 “Engineering Standard for Process Requirements of the Heat

5- Exchanging Equipment”

6- IPS-G-SF-880 “General Standard for Water Pollution Control”

7- IPS-G-ME-160 “Engineering and Material Standard for Cooling Towe

برج خنک کننده

جمع‌بندی

همان‌طور که گفته شد، برج خنک کننده به منظور تبادل حرارت سیال با هوای محیط مورد استفاده قرار می‌گیرد. برج‌های خنک کننده به دو نوع برج خنک کن خشک و برج خنک کن تر تقسیم‌بندی می‌شوند که در این مقاله توضیح داده شد. همچنین به بررسی مکانیزم برج خنک‌کننده و اصطلاحات رایج آن پرداختیم. امیدواریم که این مقاله مورد استفاده شما واقع شده باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر شما را دعوت به مطالعه مقالات دیگر ما از جمله اجزای کمپرسور و ایمنی در چیلر می نماییم.

به اشتراک بگذارید :

مطالب مرتبط