برج خنک کننده

تبخیر آب با جذب حرارت بسیار بالایی همراه است. اولین بار بشر وقتی با باد بزن خنک شد به مزایای تبخیر در دفع حرارت آشنا شد. اصول کار برج خنک کننده ، تبخیر می باشد. هوای خشک در تماس با آب، باعث تبخیر بخشی بسیار کمی از آن می گردد. گرمای مورد نیاز جهت تبخیر، از جریان اصلی آب تامین می گردد. متقابلاً دمای جریان آب به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

نظر به اینکه گرمای نهان تبخیر آب در مقایسه با ظرفیت گرمایی ویژه آن بسیار بالا می باشد، تبخیر بسیار ناچیز آب باعث سرمایش نسبتاً بالایی در جریان مایع می گردد (تبخیر 1 لیتر آب و ورود آن به جریان هوا می تواند باعث سرد کردن 10 درجه ای حدود 60 لیتر جریان آب گردد). البته باید توجه داشت که پارامتر محدود کننده انتقال حرارت، رطوبت نسبی هوای ورودی می باشد.

از نظر تئوری حداقل دمای قابل حصول برای آب خروجی از برج خنک کننده برابر دمای مرطوب هوای ورودی می باشد ولی در عمل معمولاً این اختلاف دما 2.5 تا 5 درجه سانتیگراد می باشد. به این محدوه دمایی اصطلاحاً تقرب (approach) می گویند.

هر چه رطوبت نسبی هوا پایین تر باشد و یا به اصطلاح هوا خشک تر باشد، دمای آب بیشتر کاهش می یابد. به عنوان مثال شهر مشهد و ساری در تابستان دارای دمای یکسانی هستند. ولی چون هوای مشهد خشک تر از ساری است، دمای آب خروجی از برج خنک کننده در مشهد پایین تر از دمای آب خروجی از برج خنک کننده در ساری می باشد.

انواع برج خنک کننده بر حسب نوع عملکرد

برج خنک کن ها از لحاظ نوع عملکرد به چند دسته تقسیم می شوند:

1. برج خنک کننده مدار باز: در این نوع برج خنک کننده، آب توسط یک پمپ به بالای برج خنک کننده انتقال می یابد و توسط نازلها بر روی سطوح خنک کننده پاشیده می شود. هوایی که از پایین برج به داخل برج خنک کننده وارد می شود، توسط مجموعه فن و الکتروموتور که در بالای برج قراردارد، از میان سطوح خنک کننده عبور کرده و به سمت بالا مکیده می شود.
2. بدین ترتیب بر اثر تماس مستقیم آب و هوا، بخشی از آب تبخیر می شود. تبخیر آب یک فرآیند گرماگیر است و گرمای مورد نیاز را از جریان آب داخل برج خنک کننده جذب می کند. این نوع برج خنک کننده برای محیط هایی که از رطوبت نسبی کمی برخوردار است یا به اصطلاح هوا خشک است بسیار مناسب است. عمده ترین عیب این نوع برج خنک کننده هدررفت بیش از حد آب در اثر تبخیر است.
3. برج خنک کننده مدار بسته: در این نوع برج خنک کننده تماس مستقیم بین آب و هوا برقرار نمی شود. آب یا هر سیالی که قرار است در برج خنک کننده سرد شود از داخل یک کویل حرکت می کند. هوا نیز توسط مجموعه فن و الکتروموتور از پایین به بالا مکیده می شود. در اثر برخورد هوا با سطح بیرونی کویل، حرارت از کویل و بالتبع از سیال داخل کویل جذب می شود و توسط جریان هوا به محیط اطراف منتقل می شود.  این نوع برج خنک کننده برای خنک کردن آب با دمای بالا و یا محیط  دارای هوا سرد بسیار مناسب است.
4. برج خنک کننده هیبریدی: زمانی که از ترکیب دو برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته استفاده کنیم شکل سومی از برج خنک کننده به نام برج خنک کننده هیبریدی خواهیم داشت. در این نوع برج خنک کننده، آب یا سیال خنک شونده از داخل کویل حرکت می کند و بر روی کویل توسط مجموعه نازل آب پاشیده می شود. مزیت این نوع برج خنک کننده بهینه سازی مصرف آب است.
5. در شب هنگام و یا ایامی که دمای هوا پایین است، برج خنک کننده صرفاً خشک کار می کند ولی در ساعاتی که هوا گرم است، آب بر روی کویل پاشیده می شود و از هر دو نوع انتقال نهان و محسوس جهت سرمایش سیال خنک شونده بهره گیری می شود.
6. 

اجزاء اصلی برج خنک کننده

اجزاء اصلی مشترک در انواع مختلف برج خنک کننده به شرح ذیل می باشد:

1. بدنه، تشتک و تنوره فن: بدنه برج خنک کننده جهت حرکت جریان هوا و تماس آن با آب می باشد. تشتک نیز جهت جمع آوری آب سرد می باشد. تنوره فن قسمتی از برج خنک کننده است که فن برج خنک کننده در آن قراردارد و باعث مکش هوا به داخل بدنه می شود. هر کدام از این اجزاء متحداً یا به تنهایی می توانند از مواد مختلف تولید شوند. برج های خنک کننده بزرگ معمولاً از جنس بتنی هستند.
2. آهن گالوانیزه، پلاستیک و فایبرگلاس از دیگر موادی هستند که در ساخت انواع برج های خنک کننده از آنها استفاده می شود. امروزه به دلیل استحکام بسیار بالا، سبکی، مقاومت در مقابل نور خورشید و مواد شیمیایی و سرعت تولید فایبرگلاس، برج خنک کننده فایبرگلاس در ابعاد و اندازه های مختلف به طور وسیع در سرتاسر دنیا تولید و مورد استفاده قرار می گیرند.

• سطوح خنک کننده : مهم ترین جزء در برج خنک کننده ، سطح تبادل حرارت می باشد. هر چه سطح تبادل حرارت بیشتر باشد، میزان حرارت منتقل شده به تبع آن افزایش می یابد. به دلیل محدویت فضا در برج خنک کننده ، سطوح خنک کننده باید دارای مساحت زیاد در حجم پایین باشند. بنابراین یکی از ویژگی های سطوح تبادل حرارتی خوب، داشتن سطح ویژه (سطح در واحد حجم) زیاد است. سطح ویژه با واحد m²/m³  می باشد.
• در ابتدای اختراع برج خنک کننده ، سطوح تبادل حرارتی از جنس چوب ، پوشال ، سفال یا بلوکه های بتنی ساخته می شد . با پیشرفت دانش و علم طراحی برج خنک کننده ، سطوح تبادل حرارتی فشرده از جنس سرامیک ، پی وی سی، پلی اتیلن و پلی پروپیلن ساخته شد. متداول ترین سطوح برج خنک کننده از نوع لانه زنبوری و از جنس پی وی سی می باشد.
  • سیستم توزیع آب : سیستم توزیع آب در یک برج خنک کننده شامل لوله کشی ها، رایزرها، اتصالات، ساپورتها، پمپ سیرکولاسیون، آب پخش کن یا اسپرینکلر و نازلهای توزیع آب می باشد. در یک سیستم انتقال آب باید افت فشار، انتقال حرارت در طول مسیر و مشکلات ناشی از یخ زدگی به گونه ای در طراحی مدنظر قرار گیرد که هم از نظر سرمایه گذاری اولیه و هم هزینه های تعمیرات و نگهداری مقرون به صرفه باشد.

  • برج خنک کننده صنعت باران

    • فن برج خنک کننده

    • در برج های خنک کننده حرکت هوا به دو شکل صورت می گیرد:
    • 1- حرکت طبیعی (Natural Draft)
    • 2- حرکت اجباری (Mechanical or Forced Draft)
    • در حرکت طبیعی به علت اختلاف دما در پایین و بالای برج خنک کننده، هوا از داخل برج خنک کننده بصورت طبیعی به بالا مکیده می شود. این نوع حرکت در برج های خنک کننده هذلولی شکل که از ارتفاع زیادی برخوردار است کاربرد دارد. ولی در برج های خنک کننده متوسط و کوچک خیلی کارساز نیست.
    • در حرکت اجباری، هوا توسط یک فن نصب شده در پایین و یا در بالای برج خنک کننده از داخل برج بصورت جریان اجباری به حرکت در می آید. نیروی لازم جهت به حرکت درآوردن فن از یک الکتروموتور تامین می گردد که بصورت کوپل مستقیم یا از طریق تسمه و پولی نیرو را به فن منتقل می کند.
    • جهت همکاری و کسب اطلاعات بیشتر با مشاوران ما تماس بگیرید. 09126457527