برج خنک کننده چیست

برج خنک کننده (Cooling Tower) سیستمی است که به منظور خنک کردن آب گرم دستگاه های صنعتی، نیروگاهی، تهویه مطبوع (مانند چیلر) و دیگر فرآیندهای صنعتی استفاده می شود. این تجهیزات عمدتاً در سیستم هایی که نیاز به تبرید آب دارند، به کار می روند. برج خنک کننده عملکرد خود را از طریق تبادل حرارت آب با هوا انجام می دهد.

عملکرد اصلی برج خنک کننده به این شکل است:

۱٫      آب گرم شده به عنوان ورودی به برج می رسد. این آب معمولاً از فرآیندهای صنعتی یا تهویه مطبوع آمده و دارای دمای بالایی است.

۲٫      آب گرم شده به بالای برج پمپاژ می شود و از بالای برج به صورت متراکم به داخل برج ریخته می شود.

۳٫      در داخل برج، آب گرم شده از طریق یک سیستم رشته ای بر روی شبکه هایی که به هوا ارتباط دارند، تخلیه می شود. در اینجا، هوا از طریق توربولانس های ایجاد شده توسط پمپ ها به طور مستقیم با آب در تماس قرار می گیرد.

۴٫      تبادل حرارت بین آب گرم شده و هوا در برج اتفاق می افتد. هوا به طور طبیعی از آب گرم، گرما را جذب کرده و به شکل گاز خروجی می دهد. در این فرآیند، دمای آب گرم شده کاهش می یابد.

۵٫      آب خنک شده به پایین برج جاری می شود و سپس به سیستم خنک کننده مورد نیاز منتقل می شود.

برج خنک کننده ها ممکن است در انواع و اندازه های مختلفی وجود داشته باشند و بسته به نوع فرآیند صنعتی و مقیاس آن مورد استفاده قرار گیرند. آنها از لحاظ عملکرد بسیار مهم هستند، زیرا به کنترل و حفظ دمای سیستم های صنعتی کمک می کنند و از افزایش دما و مشکلات ناشی از آن جلوگیری می کنند.

انواع برج خنک کننده

برج های خنک کننده در انواع و اندازه مختلفی و با توجه به نیازهای مختلف صنایع و فرآیندها ساخته می شوند. این تنوع ها بر اساس عوامل مختلفی نظیر نوع ماده خنک کننده، مقیاس سیستم، شرایط محیطی و نوع فرآیند متغیر است. در زیر، برخی از انواع برج های خنک کننده را ذکر می کنیم:

۱٫      برج های خنک کننده باز (Open-Circuit Cooling Towers): در این نوع برج ها، آب خنک شده به صورت مستقیم با هوا در تماس قرار دارد و برج در داخل توربولانس ها و انتقال حرارت ایجاد شده توسط پمپ ها آب را خنک می کند. این نوع برج معمولاً برای سیستم های کوچک تا متوسط ​​استفاده می شود.

۲٫      برج های خنک کننده بسته (Closed-Circuit Cooling Towers): این برج ها دو جداره دارند که آب خنک شده درون جدار داخلی جاری می شود و هوا تنها با جدار خارجی در تماس است. این نوع برج برای سیستم هایی که به عوامل محیطی مثل آلودگی هوا حساس هستند یا برای کنترل انتقال پذیری آب استفاده می شود.

جنس برج های خنک کننده

برج های خنک کننده معمولاً از مواد مختلفی ساخته می شوند، که انتخاب مواد به عوامل مختلفی نظیر نوع فرآیند، شرایط محیطی و مقیاس برج بستگی دارد. برخی از مواد شایعی که در ساخت برج های خنک کننده استفاده می شوند، عبارتند از:

۱٫      فایبرگلاس (Fiberglass): برج های خنک کننده ای که با فایبرگلاس ساخته می شوند، مقاومت خوبی در برابر آب، تغییرات دما و شرایط محیطی دارند. این مواد به دلیل سبکی و مقاومت در برابر خوردگی برای برج های خنک کننده مناسب هستند.

۲٫      بتن (Concrete): برخی از برج های خنک کننده از بتن ساخته می شوند. بتن مقاومت بالایی در برابر عوامل محیطی دارد و معمولاً برای برج های بزرگ استفاده می شود.

۳٫      فولاد (Steel): فولاد نیز به عنوان ماده ای دیگر برای ساخت برج های خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرد، به ویژه در برج های بزرگ و صنعتی. فولاد دارای مقاومت بالا در برابر فشار و شرایط محیطی مختلف است.

۴٫      پلاستیک (Plastic): در برخی برج های خنک کننده، قسمت هایی از پلاستیک ساخته می شوند، به ویژه در اجزای کوچک و غیر سازنده مانند بخش های مورد استفاده در سیستم های توزیع آب.

انتخاب ماده ساخت برج خنک کننده بستگی به اهداف خاص، شرایط محیطی، هزینه ها و نیازهای سیستم خنک کننده دارد. همچنین، معمولاً اجزاء مختلف برج ممکن است از مواد مختلفی تشکیل شوند، به عنوان مثال بدنه از فایبرگلاس و ستون ها از فولاد ساخته شوند.

نقش برج خنک کننده در چیلر آب خنک

برج خنک کننده در چیلر آب خنک (Chiller) نقش بسیار مهمی ایفا می کند. چیلر ها از آب برای خنک کردن سیستم های تهویه مطبوع، فرآیندهای صنعتی و دیگر کاربردها استفاده می کنند. این سیستم ها آب را به عنوان ماده خنک کننده برای جذب حرارت از فرآیندها یا مکان هایی که نیاز به خنکایش دارند، مورد استفاده قرار می دهند. نقش برج خنک کننده در این فرآیند به شکل زیر است:

۱٫      خنک کردن آب چیلر: در چیلر ها، آب گرم شده از فرآیند‌ یا مکان هایی جمع آوری می شود و به چیلر منتقل می شود. در چیلر، آب گرم شده از طریق یک سیکل تبخیر و تبرید خنک می شود. این فرآیند نیاز به یک منبع تبرید دارد.

۲٫      تبخیر آب: در داخل چیلر، آب گرم با استفاده از یک مبدل حرارتی با آب تبرید در تماس قرار می گیرد. آب گرم شده حرارت خود را به آب تبرید منتقل می کند و در نتیجه آب گرم تبخیر می شود و دمای آن کاهش می یابد.

۳٫      پمپاژ آب تبرید: آب تبرید پس از جذب حرارت از آب گرم، توسط پمپ ها به برج خنک کننده منتقل می شود.

۴٫      خنک کردن آب تبرید: در برج خنک کننده، آب تبرید با استفاده از تبادل حرارت با هوا خنک می شود. پمپ ها آب تبرید را به بالای برج پمپاژ می کنند و آب به شکل توزیع شده از بالای برج به پایین برگشت داده می شود. در این فرآیند، هوا از طریق توربولانس ها و تبادل حرارت با آب، حرارت آب را جذب کرده و به شکل گازی به بیرون دفع می شود.

۵٫      بازگشت آب تبرید به چیلر: پس از خنک شدن در برج خنک کننده، آب تبرید به چیلر برگشت داده می شود و دوباره برای جذب حرارت از فرآیند یا مکان مورد استفاده قرار می گیرد.

به این ترتیب، برج خنک کننده از آب تبرید برای تامین تبرید لازم برای چیلر استفاده می کند و این فرآیند امکان ادامه کار چیلر را تا زمانی که آب تبرید نیاز دارد، فراهم می کند. این فرآیند حرارت اضافی را از سیستم های مختلف جذب کرده و دمای آب را در محدوده مطلوبی نگه می دارد.

پکینگ برج خنک کننده چیست

پکینگ برج خنک کننده (Cooling Tower Packing) مجموعه ای از اجزای ساختاری است که در داخل برج خنک کننده قرار می گیرند و برای افزایش تماس بین آب و هوا و بهبود عملکرد خنک کنندگی استفاده می شوند. این اجزا معمولاً از موادی ساخته می شوند که سطح بزرگی داشته و قابلیت تبادل حرارت موثر با هوا را دارند. نقش پکینگ در برج خنک کننده به شرح زیر است:

۱٫      افزایش تماس آب و هوا: پکینگ ها در داخل برج خنک کننده به صورت سه بعدی و سطوح پراکنده ای قرار می گیرند. این ساختار به آب اجازه می دهد تا به صورت متراکم به هوا تخلیه شود و در نتیجه تماس بیشتری با هوا داشته باشد. این تماس انتقال حرارت از آب به هوا را تسهیل می کند.

۲٫      تبخیر آب: پکینگ ها به عنوان سطوح تبادل حرارت بین آب و هوا عمل می کنند. آب گرم از طریق تماس با سطوح پکینگ ها گرما خود را به هوا منتقل می کند و تبخیر می شود. این تبخیر باعث کاهش دمای آب می شود.

۳٫      افزایش کارایی برج: با داشتن پکینگ ها در داخل برج خنک کننده، عملکرد خنک کننده بهبود می یابد و مصرف انرژی کاهش می یابد. زیرا برج با پکینگ ها قادر به انتقال حرارت بهتر و خنک کردن آب با کارایی بالاتری می شود.

۴٫      کنترل رسوب (Fouling): پکینگ ها می توانند به عنوان سطوح مختلفی برای ترسیب مواد معلق در آب عمل کنند. این امر می تواند به جلوگیری از ایجاد رسوب های معدنی و افزایش عمر مفید برج کمک کند.

پکینگ ها از مواد مختلفی مانند پلاستیک، پلاستیک تقویت شده با فیبر، PVC، پلی پروپیلن و… تولید می شوند. انتخاب مواد پکینگ و طراحی مناسب آنها بر اساس نیازهای سیستم و شرایط خاص محیطی صورت می گیرد. جهت دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره می توانید به سایت شرکت سارایئل نسیم مراجعه نمایید.

این مطلب صرفا جنبه تبلیغاتی(رپورتاژ) داشته و مجله اینترنتی فارسیها  مسئولیتی را در رابطه با آن نمی‌پذیرد.