برج خنک کننده
برج خنک کننده در چند دهه گذشته، به عنوان بخش جدایی ناپذیر تمامی صنایع مهم جهان مورد استفاده قرار گرفته است. درواقع کافیست وضعیت وجود برج خنک کننده را در میان صنایع مختلف جهان مورد بررسی قرار دهیم. از صنایع سنگینی همچون: فولاد، نورد آهن، خودروسازی، رنگرزی، ریخته گری و کاغذ سازی گرفته تا صنایع فوق سنگینی همانند: پالایشگاه های نفت، بنزین و گاز، صنایع پتروشیمی و نیروگاه های برق و انرژی، همه و همه از وجود برج خنک کننده در ظرفیت های مختلفی بهره میگیرند.
اما به راستی چرا کولینگ تاور ها تا این میزان دارای محبوبیت هستند؟!. بایستی بدانید که برج خنک کننده با خنکسازی مستمر آبهای داغ صنعتی، موجب میشوند که:
در مصرف آب صرفه جویی شود.
کمتر به سفره های منابع آب طبیعی فشار بیاید.
راندمان پروسهی تولید با خنکسازی منظم آب از سوی برج خنک کننده، همواره میتواند بالا باشد.
و همچنین با جلوگیری از داغی آب، از تشکیل رسوبات و مستهلک شدن دستگاه های گرانقیمت جلوگیری میکنند.
حالا بهتر میتوان درک کرد که چرا بیش از نود و پنج درصد از کارخانجات تولیدی و صنایع سرتاسر دنیا از برج خنک کننده برای خنک کاری مستمر آبهای پرحرارت صنعتی استفاده می کنند
کاربرد برج خنک کننده
با توجه به عملکرد خاص انواع برج خنک کننده در خنکسازی مستمر آبهای داغ چرخهی صنعت، این تجهیزات دارای کاربردهای بسیار متنوعی می باشند. از جمله کاربردهای پراهمیت برج خنک کننده میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
قابلیت استفاده از کولینگ تاور در تمامی کارگاه های تولیدی و صنایع سبک، نیمه سبک و سنگین
اتاق های هوارسان بیمارستانها و مراکز بهداشتی
قابلیت هماهنگی عالی برج خنک کننده و انواع چیلرهای جذبی و تراکمی
استفاده در عمدهی سیستم های تهویه متبوع
امکان بکارگیری از برج خنک کننده در انواع صنایع سنگین: نورد فولاد، ذوب اهن، قالب گیری، نساجی و ...
برطرف سازی نیازهای آب سرد مصرفی کندانسور آبی
بکارگیری گسترده در صنایع فوق سنگین دولتی و نیمه دولتی کشور و جهان. (شرکتهای پتروشیمی، پالایشگاه های نفت و گاز و...)
استفادهی راهگشایانه از کولینگ تاور در نیروگاه های سیکل ترکیبی، انرژی و برق
تکنولوژی و سیستم هواکش و تهویه هوا در کاربریهای مختلف. (نظیر: اماکن ورزشی، استخرها، پاساژهای تجاری، انواع تالار و مهمانخانه، فضاهای اقامتی بین راهی و ...)
خنک کننده بدنه و آب دستگاه های پرحرارت صنعتی. (بویلر، کوره های صنعتی، کوره های القایی، دیگ های بخار و...)
استفاده از برج خنک کننده در خطوط تولید صنایع نیمه سنگین. (تولید لوازم کارگاهی، ساخت لوله، تولید لوازم و مبلمان شهری، تجهیزات برق شهری و...)
تولید چوب، سیمان و دیگر متریالهای ساختمانی به صورت عمده
بنابراین پرواضح است که از کولینگ تاورها در تمامی صنایع سبک و سنگین، کارخانجان تولیدی، کاربری های متنوع و سیستمهای هوارسان استفاده میشود. اینجاست که دلیل اهمیت روز به روز برج خنک کننده در گسترش و افزایش راندمان تولیدات مشخص میشود.
مکانیزم عملکرد کولینگ تاور تبخیری
طراحی کولینگ تاور به مثابه انقلابی در ساختارهای صنعتی جهانی بوده است که عمیقاَ به افزایش راندمان های صنعتی و کاهش مصرف آب در فرآیند تولید کمک نموده است. کولینگ تاور که با نام برج خنک کننده و برج خنکساز نیز معروف است، نظر تمامی کارفرمایان جهان را به خود جلب نموده است. بطوریکه در بیش از 97% از صنایع جهان، شاهد وجود انواع کولینگ تاور هستیم!
انواع کولینگ تاور در مدلهای مداربسته، مدارباز، هیبریدی، تاورهای خشک و برج خنک کننده آدیاباتیک طراحی و تولید میگردد. از همین رو به خوبی مشخص است که برای نیازهای صنعتی، اقلیمی و شرایط محیطی مختلف، انواع برج خنک کننده متناسب وجود دارد. باید گفت که علاوه بر افزایش راندمان و کاهش مصرف آب، انواع کولینگ تاور در کاهش رسوب پذیری و کاهش آسیب رسیدن به دستگاههای صنعتی نیز موثر خواهد بود. همچنین کمک به مصرف کمتر آب در صنعت، یک اثر غیرمستقیم نیز داشته و آن کاهش فشار به سفره های آب زیرزمینی از طریق عملکرد چشمگیر کولینگ تاور است.
نحوه عملکرد کولینگ تاور تبخیری
مدلهای کولینگ تاور مدارباز که با نام برج خنک کننده تبخیری نیز شناخته میشود، بر مبنای ایجاد تماس مستقیم میان جریان سیال و جریان هوا، به خنکسازی آبهای داغ میپردازند. بدین صورت که از یک سو بوسیله لوله های ورودی دستگاه، آب داغ وارد برج خنکساز میشود. سپس این آب داغ بوسیلهی پمپ آب به بالای دستگاه و لوله های توزیع آب انتقال می یابد. آب داغ اکنون توسط تعداد زیادی اسپرینکلرهد بر روی سطح گسترده پکینگ ها ریخته میشود.
البته بسته به نوع پکینگ (فیلینگ)، تشکیل لایه های آب میتواند متفاوت باشد. چرا که در پکینگ های فیلمی، یک لایه نازک از آب بر روی سطح فیلینگ نقش می بندد و راندمان بیشتری را به همراه خواهد داشت. همچنین ممکن است پکینگ از نوع اسپلش باشد که قطرات آب سیستم توزیع آب را به قطرات ریزتری تبدیل میکند و از ایجاد رسوب جلوگیری میکند.
در سوی دیگر، هوای محیط بیرون از دستگاه، توسط فن ها به درون کولینگ تاور جریان پیدا می کند. جریان هوای وارد شده به دستگاه کولینگ تاور، بطور مستقیم با لایههای آب داغ برخورد میکند. بواسطهی همین تماس مستقیم، عملیات تبخیر انجام میگیرد و منجر به خنکسازی آب میشود. البته در پی همین عملیات تبخیر، مقداری از آب هدر میرود و به منظور عملکرد صحیح برج خنک کننده، بایستی تا مقدار مشخصی آب جبرانی به دستگاه تزریق شود. نهایتاَ آب خنک شده به تشتک ها میریزد و توسط لوله های خروجی، به چرخه صنعت مجدداَ باز خواهد گشت.
نصب قطره گیر کولینگ تاور
با نصب قطره گیر کولینگ تاور، از هدررفت مقدار قابل توجهی از آب دستگاه در حین عملیات تبخیر جلوگیری میشود. قطره گیرها در نقاط خروج بخار آب نصب شده و با به دام انداختن قطرات آب موجود در لایه های آب، به کاهش هدر رفت آب کمک میکنند. در نتیجه به تزریق آب جبرانی کمتری نیاز است و در مصرف آب، انرژی و زمان، صرفه جویی قابل توجهی رخ میدهد.
به یاد داشته باشید که نصب قطره گیرها مختص به انواع کولینگ تاور تبخیری می باشد. قطره گیرها از جنس ها و ساختارهای متفاوتی طراحی و تولید میشوند.
نحوه عملکرد کولینگ تاور غیرتبخیری
کولینگ تاور های غیرتبخیری به شیوه انتقال حرارت غیرمستقیم، به خنکسازی آبهای داغ میپردازند. در این مدلهای برج خنک کننده (سیستم کولینگ مداربسته، هیبریدی و خشک)، هیچگونه برخورد مستقیمی میان آب و جریان هوا رخ نمی دهد. بلکه از یک طرف، آب در دو مسیر جداگانه و بسته در درون کویل های مسی، گالوانیزه، آلومینیومی یا چدنی در جریان است. بنابراین واضح است که به جای سطوح پکینگ، از کویل های بسته در این نوع کولینگ تاور استفاده میشود. همچنین از طرف دیگر فن های قدرتمند محوری یا سانتریفیوژی، نقش مکش و دهش جریان هوای خارجی را به درون برج بر عهده دارند.
جریان هوای ورودی به کولینگ تاور غیرتبخیری، به لوله های کویل مسی برخورد و وزش پیدا می کند. در نتیجه رفته رفته از دمای آب گرم کاسته شده و دمای آب داغ به دمای هوای خنک تر محیط بیرون نزدیک میشود. نهایتاَ نیز دو اتفاق حاصل میشود:
آب خنک شده به بیسین ها وارد شده و سپس مجدداَ به لوله ها و فرآیندهای صنعتی برمیگردد.
و همچنین هوای درون دستگاه نیز به بیرون از کولینگ تاور، شوت میشود.
چنانچه در فصول گرم، هوای محیط بیرونی برج خنک کننده بسیار گرم باشد، آب داغ درون کولینگ تاور به اندازهی کافی خنک نخواهد شد. در نتیجه نیاز است که ابتدا دمای جریان هوای ورودی به دستگاه، توسط تمهیدات خاصی کاهش یابد. و در ادامه، جریا هوای با دمای مناسب به سطح خارجی لوله های آب گرم کویل ها، وزش پیدا کند.