برج خنک کننده مداربسته هیبریدی (cooling tower hybrid) برای پایین آوردن دما در صنعت و ساختمان‌های مسکونی بسیار مفید است.نام دیگر برج خنک کننده مداربسته هیبریدی کولینگ تاور خشک است. یکی از پرکاربردترین روش‌های خنک کردن آب استفاده از برج خنک کننده مداربسته هیبریدی است.برج خنک کننده انواع مختلفی نظیر برج خنک کننده مدار باز برج خنک کننده مداربسته خشک و …… دارد.

در این بخش برج خنک کننده هیبریدی به طور کامل شرح داده شود.می دانیم در یک برج خنک کننده مدار بسته,آب در اثر تماس با هوا مقداری از آن تبخیر خواهد شد و بدین وسیله خنک می‌شود.

هوا ممکن است در اثر جریان وزنی و یا مکانیکی در میان پره های برج جریان داشته پیدا کند. انتقال حرارت در برج خنک کننده مداربسته هیبریدی از اب به هوای غیر اشباع مجاور می باشد همانطور که گفتیم در این دو حالت, عامل برای انتقال حرارت موجود است.

یکی اختلاف درجه حرارت خشک و دیگری اختلاف فشار بخار بین سطح مرطوب و هوا در برج خنک کننده مداربسته هیبریدی می باشد. در اثر این دو عامل آنتالپی پتانسیل خواهیم داشت.

عملکرد برج خنک کن معمولا با (Rang) و (Approach) بیان می‌شود. (Rang) نقصان درجه حرارت اب در برج خنک کننده مداربسته هیبریدی بوده و (Approach) اختلاف درجه حرارت آب خروجی و درجه حرارت مرطوب هوای ورودی به کولینگ تاور مدار بسته می باشد.

برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی

برج خنک کننده خشک چیست آیا همان کندانسور هوا خنک است؟

برج خنک کننده خشک از نوع خنک کننده جریان مخالف می باشد. بدین ترتیب که آب از بالای برج و هوا از پایین برج جریان پیدا می کند.

برای جریان پیدا کردن هوا از قسمت پایین برج خنک کننده مداربسته به و کشیده شدن هوا به سمت بالا از فن استفاده می شود.

اگر ظرفیت برج خنک کننده خشک بالا باشد بهتر است از دو فن به جای یک فن در بالای برج خنک کننده استفاده کنیم تا اینرسی (گشتاور دوم) شروع به کار فن‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یابد و باعث شود عمر سازه برج خنک کننده مداربسته هیبریدی افزایش یابد.

جریان اب باید به صورت یکنواخت بر روی کویل ها و فین‌ها پاشیده شود تا اب داخل کویل‌ها و همچنین هوای مکش شده ورودی به داخل برج خنک کننده خشک خنک شود. برای یک‌نواختی در پاشش آب در داخل برج از نازل‌های مختلفی که در صنعت وجود دارد و همچنین باعملکرد کولینگ تاور خشک سازگار باشد استفاده می شود.

این نازل ها در انواع مختلفی نظیر نازل مربعی, نازل دوار و غیره تولید و استفاده می شود. نیروی محرکه فن برج خنک کننده تبخیری مدار بسته از الکتروموتور تامین می شود. الکتروموتور با توجه به ظرفیت کولینگ تاور و هم چنین نوع کاربری آن انتخاب می شود.

تجهیز صنعت تتا از الکتروموتورهای ساخت داخل کشور و همچنین ساخت خارج از کشور(الکتروموتور زیمنس المان) بهره می‌برد. نیروی محرکه تولیدی توسط الکتروموتور توسط سه مکانیزم تسمه و پولی, کوپلینگ مستقیم و گیربکس به فن انتقال پیدا می کند.

جنس برج خنک کننده مدار بسته

جنس برج خنک کننده مداربسته با توجه به نیاز مشتری و نوع کاربری برج از فایبرگلاس یا گالوانیزه تولید می‌شود. به دلیل نوع طراحی دستگاه که به صورت مکعبی است امکان تولید برج با ظرفیت‌های بالاتر وجود دارد.

دلیل این امر ساختار برج خنک کننده مداربسته هیبریدی است که سلولی تولید می شود و این امکان را فراهم می‌کند که با افزودن تعدادی سلول به آن ظرفیت تبرید را بالا ببریم. همانطور که در قبلا گفته شد کولینگ تاور مداربسته هیبریدی از جنس فایبرگلاس و  گالوانیزه تولید می‌شود.

دلایلی که باعث می‌شود از فایبرگلاس به عنوان جنس پوسته کولینگ تاور استفاده کنیم این است که مونتاژ و دمونتاژ در آن در محل نصب میسر است. دلیل دیگر تولید برج مدار بسته فایبرگلاس امکان دستیابی به ظرفیت‌های بالا با افزودن سلول به آن می باشد.

مهم‌ترین علت مقاوم بودن در برابر خوردگی و پوسیدگی و سختی آب است ولی دلیل اصلی انتخاب برج خنک کننده مداربسته هیبریدی به نسبت همتای خود مدار باز مرطوب مصرف انرژی،تبخیر آب کمتر و جلوگیری از میکروب‌های بیولوژیکی و رشد باکتری‌های آب در مدار سیکل می‌باشد.

تجهیز صنعت تتا تولید کننده کولینگ تاور

عملکرد برج خنک کننده هیبریدی

عملکرد برج خنک کننده هیبریدی به این گونه است که تماس مستقیم بین هوا و آب(سیال خنک کننده) وجود ندارد. در برج  مداربسته آب در یک سیکل بسته (سیرکولاسیون) جریان دارد بنا بر این دارای تبخیر آب نمی‌باشد و نیازی به آب جبرانی (میک آپ) ندارد.

(سیال) در داخل کویل‌هایی از جنس مس یا استیل (به دلیل داشتن انتقال حرارت بالا) جریان پیدا می‌کند. برای انتقال حرارت بهتر بین آب و هوا، کویل‌ها دارای فین (پره) می‌باشند. فین با داشتن سطح مقطع بالا نسبت به حجم باعث افزایش قابل توجه انتقال حرارت می‌شود.

برج خنک کننده مداربسته هیبریدی دارای دو مدار آب در حال گردش می‌باشد. یکی گردش در برج و دیگری در سیکل مدار خنک کن کاری. ابتدا آب گرم از بالای کولینگ تاور به داخل کویل وارد می‌شود با عبور هوا از روی کویل آب خنک شده و به سیستم برمی‌گردد.

مدار آب دیگر به کار رفته در برج خنک کننده مداربسته هیبریدی وظیفه پاششآاب بروی کویل و فین را به عهده دارد این امکان زمانی به کار می‌رود که نیاز به کاهش دمای بیشتری نسبت حالت معمول استفاده از برج خنک کننده داریم.(فصل‌های گرم و مناطق گرمسیری)

 برج خنک کننده مداربسته هیبریدی گالوانیزه دارای طول کمتری بیشتر نسبت به فایبرگلاس بوده و اما دارای صدای تولیدی کمتر نسبت به آن می باشد.

برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی

محدودیت برج خنک کاری خشک

همانطور که قبلا گفته شد آب در یک مدار بسته در حال گردش (سیرکولاسیون) است که این مزیتی بزرگ در صنعت محسوب می‌شود. به این دلیل که ناخالصی وارد (سیال) نمی‌شود و باعث آسیب‌های جدی  به صنایع و تجهیزات نمی‌گردد از این رو در صنایع حساسی نظیر نفت و گاز و پتروشیمی فولاد که دارای رسوبات بیشتری هستند کاربرد فراوان دارد.

شکل برج خنک کننده خشک دارای محدودیت می‌باشد. این محدودیت ناشی از به کار رفتن کویل و فین داخل برج خنک کننده است پس شکل برج به صورت مکعبی می باشد.

محدودیت دمایی برج خنک کننده مداربسته هیبریدی به دلیل این است که با توجه به دمای خشک محیط و رطوبت هوا کار می‌کند نه دمای مرطوب(دمای مرطوب کمتر از دمای خشک است).

برای مکش هوای بهتر هوا به داخل برج خنک کننده مداربسته تا حد امکان باید ارتفاع آن بالاتر از دیگر مبدل‌های تولید حرارت قرار بگیرد و اطراف دستگاه می‌بایست تا فاصله ۳ متری بدون دیواره باشد تا با اختلاف فشار ایجاد شده در پایین و بالای برج سبب بهبود مکش هوا به داخل برج خنک کننده مداربسته هیبریدی شود.

چرا برج خنک کننده هیبریدی

کمبود منابع آب بزرگترین دلیل انتخاب یک برج خنک کننده هیبریدی است زیرا در برج خنک کاری با روش تبخیری سیال آب خنک میگردد و این امر موجب میشود تا مقدار قابل توجهی آب در طی فرایند خنک کاری تبخیر گردد و به شکل بخار اشباع از دهانه کولینگ تاور خرج شود کندانسور برج خنک کننده مداربسته هیبریدی مانع از این این اتفاق می شود و تا ۳درصد دبی آب درگردش را در برج خنک کن بهینه میسازد.

با فرا رسیدن فصل گرم سال در کشور ما همه توجهات به سمت مصرف بهینه آب و برق جلب می شود تا جایی که این بحث به سمت مصرف کمتر اب و برق پیش میرود. بهینه سازی مصرف اب در کشور ما از اهمیت بیشتری نسب به برق(به دلیل داشتن منابع گازی فراوان) برخوردار است.

از زمان های گذشته مردمان مناطق کویری به بهترین صورت ممکن اب را مدیریت کرده اند. در تابستان های داغ و گرم مناطقی مثل یزد و کرمان با ساخت بادگیر هوا را خنک کرده اند.

بادگیر به دلیل داشتن ارتفاع بلند و ایجاد اختلاف فشار سبب گردش هوا می شود. در بعضی از موارد شاهد این بوده ایم که برای خنک کردن بیشتر دما هوای ورودی ,در مسیر گردش هوا از جوی آب روان استفاده کرده اند. این مکانیزم دقیقا شبیه برج خنک کننده هیبریدی می باشد.

معنای کلمه هیبرید (hybrid)

کلمه هیبرید( hybrid)به معنی ترکیبی است. وقتی صحبت از هیبرید میشود یعنی دو یا چند ایده همزمان یا غیر همزمان مکمل بکار به کار میرود. برج خنک کننده هیبریدی در واقع خود از برج خشک و تر تشکیل شده است.

هدف از طراحی برج خنک کننده مداربسته هیبریدی در این است که در فصول سرد و خنک سال فن های کمکی که در پایین برج خنک کن قرار دارند خاموش است و جریان طبیعی هوا در داخل برج خنک کاری بخوبی برقرار میشود و در فصول گرم سال فنهای کمکی روشن شده و در مدار قرار میگیرند.

بنابراین هدف صرفه جویی مصرف انرژی در قسمت فن می‌باشد. در برج های خنک کن هیبرید مدار باز و مدار بسته خشک و تر، انتظار از این برج های خنک کننده مدار بسته هیبریدی کاهش مصرف آب است که با ایده اولیه طراحی فاصله زیادی دارد. در برج های خنک کن مدار بسته با سیستم کنترلی پمپ مدار باز، هدف پا یین آوردن مصرف آب است.

کولینگ تاور مدار بسته

برج خنک کننده خشک و تر هیبریدی

در برج خنک کننده مداربسته هیبریدی ،خشک و تر دو قسمت مجزا استفاده شده است. گویی یک برج خنک کن خشک (یا کولر هوایی) و یک برج خنک کن تر همزمان با استفاده از یک فن در مدار قرار میگیرند. هوای خروجی از قسمت تر برج خنک کن که به حالت اشباع رسیده است در تماس با هوای خروجی از قسمت خشک برج خنک کن قرار گرفته و پس از اختلاط با هم بصورت غیر اشباع در می آید.

از اینرو هوای خروجی در فصول سرد از آنجاییکه اشباع نیست بصورت غیر قابل رویت از برج خنک کننده مداربسته هیبریدی خارج میشود. طبیعتا در این برج های خنک کن بدلیل عبور آب برج خنک کن از رادیاتهای قسمت خشک باید کیفیت خوبی داشته باشد.

یک شیر کنترلی مقدار دبی عبوری از قسمت خشک و تر را بصورت اتوماتیک کنترل میکند. نحوه فرمان شیر کنترلی براساس دمای آب خروجی از برج خنک کننده مداربسته هیبریدی است در کشور به دلیل خشکی و کمبود شدید آب، علی الخصوص در صنایع بزرگ، تقاضای استفاده از برج خنک کن هیبرید خشک و تر با رویکرد صرفه جویی در مصرف آب بوجود آمده است.

نکات مهم در برج خنک کننده خشک

طبیعتا برج های خنک کن هیبرید خشک و تر در مصرف آب صرفه جویی خواهند داشت. اما اینکه چه مقدار و چطور و چرا جای بحث زیادی دارد. گر قرار باشد که هدف از بکارگیری برج های خنک کن خشک و تر، فقط و فقط صرفه جویی در مصرف آب باشد باید به موارد متعددی توجه کرد که در ادامه بحث می شود. از جمله این نکات می توان به موارد زیر اشاره کرد:

دمای خشک و تر محیط و گراف تغییرات دمای خشک و تر محیط در طول شبانه روز ودر همه ماه های سال

نوع صنعت و نوع کاربردی که قرار است در ان برج خنک کننده مداربسته هیبریدی استفاده شود

کیفیت آب گردشی برج خنک کن

کیفیت هوای محیط

حجم سرمایه گذاری در مقایسه با صرفه جویی مصرف آب

انرژی در بازه کاری برج خنک کننده

نکته دیگری که در مورد برج خنک کننده مداربسته هیبریدی باید به آن توجه کرد قیمت بالا و همچنین ابعاد بزرگ آن نسبت به برج مدار باز یا مدار بسته می باشد. به عنوان مثال اگر در صنعت نیروگاهی به یک برج بتونی تر با قیمت X رفع نیاز شود و بخواهیم به جای ان از برج خنک کاری هیبریدی استفاده کنیم مستلزم تحمل هزینه‌ای به قیمت ۶X می‌شویم.

برج خنک کننده

محاسبه مقدار صرفه جویی آب

محاسبه مقدار صرفه جویی آب در برج خنک کننده هیبریدی کمی پیچیده است ولی با این حال می توان اگر از سیستم هوشمند کنترل دبی پمپ مدار باز (برج های خنک کن مداربسته هیبریدی) استفاده شود صرفه جویی زیادی در مصرف آب خواهیم داشت.

بهترین حالت برای صرفه جویی مصرف آب، استفاده از برج های خنک کن مداربسته خشک و تر (با طراحی ویژه جهت صرفه جویی مصرف آب) است که به نوبه خود سیستم کنترل هوشمند پیچیده ای (جهت بهره وری بالاتر) نیاز دارد. با توجه به کمبود اب در کشور برج خنک کننده مدار هیبریدی گزینه مناسبی برای کاهش اب مصرفی در خنک کاری می باشد.

نحوه کار برج خنک کننده هیبریدی

برج خنک کننده هیبریدی شامل لوله های کندانسور(کویل های مسی) و سایر تجهیزات وابسته به برج خنک کاری مانند پمپ جریان, دمنده ,قطره گیر و ……. است. نحوه کار برج خنک کننده مداربسته هیبریدی به این صورت است که اب خارج شدی از پمپ در لوله های کندانسور (کویل های مسی) توسط هوا و در صورت کاهش بیشتر دما بوسیله اب خنک می شود.

انتقال حرارت در برج خنک کننده مداربسته هیبریدی به شکل زیر اتفاق می افتد. ابتدا اب خارج شده از پمپ و وارد شده به برج خنک کاری به داخل کویل های مسی هدایت شده در این هنگام به دلیل رسانش بالا فلز مس و دمای نقطه شبنم قطرات اب روی کویل (لوله کندانسور) شکل می گیرد. گردش هوا در داخل برج خنک کننده مداربسته هیبریدی سبب هدایت و کانوکسیون گرما در سطح خارجی لوله کندانسور( کویل) که فیلم اب (ضخامت بسیار کم اب) روی ان را پوشانده است می شود.

انتقال حرارت در کولینگ تاور تبخیری

انتقال گرمای محسوس و غیر محسوس از سطح لوله ها به هوای به گردش در امده روی لوله کندانسور (کویل مسی) جریان دارد. از انجایی که در برج خنک کننده مداربسته هیبریدی انتقال حرارت به صورت محسوس و نهان صورت می گیرد لذا انتالپی و یا درجه حرارت مرطوب هوای ورودی در مقدار انتقال حرارت کولینگ تاور تبخیری تاثیر خواهد گذاشت.

گرمای جریان یافته با نقصان درجه حرارت تقطیر کم شده و در یک درجه حرارت تقطیر معین با کم شدن درجه حرارت مرطوب هوای ورودی, درصد حرارت جریان یافته افزایش خواهد یافت.

برج خنک کننده مداربسته هیبریدی و پمپ نزدیک هم بوده بنابراین مسیر اب در گردش کم تر خواهد بود.

بدون نیاز به کانال هوا می باشد.

برج خنک کن می تواند در فاصله زیادی از پمپ باشد زیرا اگر طول مسیر اب زیاد شود به اندازه زیاد شدن طول لوله اب در عملکرد سیکل کاهش ایجاد نخواهد کرد.

برج خنک کننده مداربسته هیبریدی با توجه به ویژگی هایی که دارد می تواند در ظرفیت بالا و اندازه بزرگ تولید شود.

اجزا برج خنک کننده هیبریدی

گنبد روزنه دار: صفحه هايي هستند كه هوا را از محيط خارج به سمت سطوح تبادل حرارتي هدایت می کند.

تشتکبه معنای حوضچه زيرين برج خنک کننده مداربسته هیبریدی كه آب خنك شده در آن جمع آوری شده و عمليات مكش و تلمبه كردن آن به سمت كندانسورها و نيز عمل زيركش كردن لجن و رسوبات در آن انجام مي شود .

استراکچرچیست؟ اسكلت فلزي برج كه تمامي قسمتهاي برج خنک کننده مداربسته روي آن نصب مي‌شوند . اين اسكلت در ضمن نگهدارنده پوشش كلي برج مي باشند.

بهترین پکینگ مدیا برای برج خنک کننده

پکینگ مدیا برج خنک کننده

 پکینگ مدیا برج خنک کننده سطوح حرارتي كه براي ريزش آب و جاري شدن آب و تماس آن با هوا کاربد دارد.شكل هندسي اين سطوح و نيز وضعيت قرارگيري آنها نيز با يكديگر متفاوت است در هر صورت ترتيب قرارگيري يا شكل هندسي اين سطوح طوري هستند كه تا حد امكان آب را در سطح گسترده تري پخش كرده و ضخامت جريان(فیلم اب) آن را به حداقل برسانند.

سیستم توزیع آب

سيستم توزيع آب كه بالاي پکینگ قرار دارد براي توزيع آب ورودي به درون برج خنک کننده مداربسته هیبریدی روي سطوح تبادل حرارتي به كار مي رود . اين سيستمها نيز به شكلهاي متفاوت به كار مي روند ، بيشترين و معمولترين آنها از انواع كانالهاي های پخش و انتقال آب كه حفره هايي در آنها تعبيه شده استفاده مي كنند و آب را روي پکینگ پخش مي کند. پخش كردن آب در اين سيتمها بصورت ريزش آب ، اسپري آب و يا چكاندن صورت مي گيرد .

المیناتور قطره گیر

قطره گیر برج خنک کننده صفحات كنگره‌اي هستند كه بالاي سيستم توزيع آب و قبل از فن ها قرار مي گيرد . به علت جريان شديد هوا درون برج ممكن است كه قطراتي از آب توسط كوران هوا به بالاي آن حمل شوند . اين صفحات كنگره اي ازخروج قطرات آب جلوگيري كرده و آنها را به درون برج خنک کننده مداربسته هیبریدی باز مي گردانند جنس آنها نيز از چوب يا فلزات و پلاستيك مي باشد.

فن محوری برج خنک کننده

گروه فنی مهندسی تجهیز صنعت تتا

فن محوری برج خنک کننده

فن ها براي ايجاد جريان هوا درون برج خنک کننده مداربسته هیبریدی به كار مي روند فن بكار رفته بايد علاوه بر ايجاد دبي حجمي مناسب هوا بر افت فشار ناشی از عبور هوا از قسمتهاي مختلف برج نيز غلبه بكند اين فن ها بسته به نوع برج ممكن است داراي فوندانسيون ، كوپلينگ و محل نصب موتور پيچيده اي باشند.

دهانه فن (دودکش)

در برج خنك كننده مداربسته هیبریدی معمولا يك قسمت دودكشي تعبيه مي شود تا بخشي را براي بازيافت فشار خروجي فن تا فشار محيط (فشار اتمسفر) ايجاد بكند . در غير اينصورت افت فشار شديدي در خروجي فن ايجاد مي شود كه علاوه بر بالا بردن توان مصرفي فن ممكن است موجب ايجاد جريانهاي چرخشي شديدي درخروجي فن شود كه از قسمتهاي اطراف فن يا برج به درون برج برگردانده شوند.

مزایای برج خنک کننده خشک

برج خنک کننده مداربسته هیبریدی نسبت به برج‌های دیگر دارای مزایایی به شرح زیر هستند که کاربرد آنها را فراگیرتر کرده است 

عدم نیاز به مصرف آب برای خنک نمودن سیال

عدم مشکل یخ زدگی ، رسوب گذاری و خوردگی و همچنین عدم نیاز به عملیات سختی گیری آّب

عدم نیاز به پمپ و شبکه لوله کشی آب که معمولا حجیم تر و گران تر از شبکه اوله کشی مبرد است

امکان نصب در فضای باز و دو تکه کردن واحد خنک کننده برای جلوگیری از انتقال ارتعاش و سرو صدا به داخل فضاها

هزینه کمتر نصب و راه اندازی به تست کندانسور های آبی که نیازمند برج خنک کننده هستند

امکان استفاده در اقلیم های گرم و مرطوب

هزینه تعمیر و نگهداری کم

عدم محدودیت استفاده برای اغلب سیستم های تراکمی

معایب کولینگ تاور خشک

دمای زیاد تقطير برج خنک کننده مداربسته هیبریدی

هزینه نسبتا بیشتر برای تامین مبرد به دلیل طول لوله کشی مبرد

نیار به تامین توان بیشتر به ازای هر کیلووات ظرفت سرمایشی

سروصداي نسبتا زباد که برخی اوقات منجر به ایجاد فاصله اجباری بین محل نصب و فضاهای مورد تهویه می شود

سطح اشغال وسیع به ویژه برای واحدهای بر ظرفیت

مقایسه کولینگ تاور مداربسته و مدار باز 

برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته

مجموعه‌ای متنوع از برج‌های خنک کننده فایبرگلاس از نظر شکل،اندازه،مکانیزم انتقال و سایر ویژگی‌ها را می‌توان در صنایع‌ای همانند: برق و قدرت ،نفت،حمل و نقل،تهویه مطبوع ، سرما سازی، تبرید و بیولوژی مشاهده کرد.این برج‌ها را می‌توان به شکل گسترده به دو گروه  تقسیم نمود: برج خنک کننده مدار باز و برج خنک کننده مداربسته هیبریدی.

در برج خنک کننده مدار باز تماس مستقیم یا مدار باز انتقال حرارت میان دو سیال هوا و آب که در تماس مستقیم یکدیگر قرار دارند، اتفاق می‌افتد و این دو جریان توسط دیواره از هم جدا نمی‌شوند. به دلیل نبود دیوارها اختلاف دمای سیال ورودی و خروجی بسیار اندک است و در اغلب اوقات انتقال حرارت همراه با انتقال جرم است یک نمونه از مبدل‌های تماس مستقیم برج خنک کننده مدار باز می‌باشد.

در برج‌خنک کننده مداربسته هیبریدی تماس غیر مستقیم یا مدار بسته از یک کویل مسی یا استیل(لوله‌ای) دارای هندسی غیر از دایره برای جداکردن جریان‌های سیال سرد و گرم استفاده می‌شود و انتقال حرارت میان دو سیال در امتداداین مرز مشترک روی می‌دهد. مبدل حرارتی داخل کولینگ تاور را پوسته می‌نامند. مبدل‌های پوسته لوله و صفحه، یا نوع قاب و صفحه نمونه ‌هایی از کویل انتقال حرارت برج خنک کننده مداربسته هیبریدی هستند

امتیاز ما
برای امتیاز به این پست کلیک کنید
[کل: 53 میانگین: 4.7]

نویسنده مطلب تجهیز صنعت تتا تولید کننده