14 اردیبهشت 1399
418 views
بدون نظر

برج خنک کننده هیبریدی

برج خنک کننده هیبریدی Hybrid cooling tower یا کولینگ تاور هیبریدی نوعی خنک کن آبگرم صنعتی خشک می‌باشد که به آن برج خنک کننده هیبریدی می‌گویند. بدین ترتیب که سیال مایع از بالای برج خنک کننده خشک و هوا از پایین دستگاه جریان پیدا می‌کند. برای گردش هوا از دریچه هوا (لوور کولینگ تاور خشک) برای مکش هوا به سمت بالا استفاده می‌شود. اگر ظرفیت برج خنک کن هیبریدی بالاتراز ۴۰۰ تن تبرید باشد. بهتر است از دو پروانه به جای یک فن در کولینگ تاور هیبریدی استفاده کنیم. تا اینرسی (گشتاور دوم) شروع به کار فن‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یابد و باعث شود عمر سازه برج خنک کننده هیبریدی افزایش یابد. جریان مایع باید به صورت یکنواخت بر روی کویل‌ها و فین‌ها پاشیده شود. تا مواد داخل کویل‌ها و همچنین هوای مکش شده ورودی به داخل برج خنک کننده خشک خنک گردد.


نحوه انتقال قدرت برج خنک کننده هیبریدی

برای یک‌نواختی پاشش آب داخل کولینگ تاور هیبریدی از نازل‌های مختلف، همچنین باعملکرد برج خنک کن خشک سازگار باشد استفاده می‌گردد. افشانک‌ها در مدل‌هایی نظیر نازل مربع پاش, فوگر دوار و غیره در تجهیز صنعت تتا تولید می‌شوند. نیروی محرکه فن برج خنک کن هیبریدی از الکتروموتور تامین می‌شود. موتورها با توجه به ظرفیت برج خنک کننده خشک ،همچنین نوع کاربری آنها انتخاب می‌گردند. بهتر است الکتروموتور برج خنک کننده (زیمنس المان) در کاربرد صنعتی استفاده گردد. نیروی تولیدی دینام توسط سه مکانیزم تسمه پولی, کوپلینگ مستقیم و گیربکس به پروانه برج خنک کاری انتقال پیدا می‌کند. از برج خنک کننده هیبریدی میتوان در فصول سرد مانند زمستان تنها با تک مدار بدون پرت آب دمای سیال داخل کویل را کاهش دهیم. این عمل باعث می‌شود تا مقدار قابل توجهی در هزینه سالیانه مصرف انرژی چلوگیری شود.


برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی


بدنه برج خنک کننده هیبریدی از چه موادی ساخته می‌شود؟

جنس بدنه کولینگ تاور هیبریدی با توجه به نیاز مشتری و نوع کاربری برج از فایبرگلاس تولید می‌شود. نوع طراحی دستگاه مکعبی شکل است. امکان تولید برج خنک کن خشک با ظرفیت‌های بالاتر وجود دارد. برج خنک کننده هیبریدی هم نیز تولید نماییم با افزودن تعدادی سلول ظرفیت تبرید بالا میرود. فایبرگلاس از ترکیب چند مواد و الیاف ساخته شده است. برای اینکه بتوانیم برج خنک کن هیبریدی مستحکم بنا سازیم باید از قالبهای درجه یک و کیفیت مطلوب استفاده گردد.

دو نوع الیاف بهنگام ساخت قطعات به نام سوزنی و حصیری روغنی با کبالت و اسیدهای مخصوص قوام میابد. هرچه میزان اسید بیشتر باشد سریعتر قطعه آماده میگردد. ولیکن قدرت محصول کاهش یافته و عمر مفید خود را از دست میدهد. ولذا رنگ برج خنک کننده هیبریدی به مرور زمان تغییر گرده و زرد شده.

در پایان مراحل مونتاژ برج اپوکسی به منظور دوام بیشتر در برابر تابش نور خورشید اشعه uv پاشیده میشود. این عمل کمک میکند تا زیبایی دستگاه دو چندان شود. برج خنک کننده هیبریدی گالوانیزه دارای طول کمتری بیشتر نسبت به فایبرگلاس بوده و اما دارای صدای تولیدی کمتر نسبت به آن می باشد.


عملکرد برج خنک کننده (خشک) چگونه است؟

 در عملکرد برج خنک کننده خشک تماس مستقیم بین هوا و آب (سیال خنک کننده) وجود ندارد. در برج خنک کن هیبریدی 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 هیبریدی دارای دو مدار آب در حال گردش می‌باشد. یکی گردش در کولینگ تاور خشک لیو دیگری در سیکل مدار خنک کن کاری. ابتدا آب گرم از بالای کولینگ تاور هیبریدی به داخل کویل وارد می‌شود با عبور هوا از روی کویل آب خنک شده و به سیستم برمی‌گردد.


سیستم آبرسانی و خنک کاری کولینگ تاور هیبریدی

مدار آب دیگر به کار رفته در برج خنک کننده خشک وظیفه پاشش آب 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 کولینگ تاور هیبریدی داریم. (فصل‌های گرم و مناطق گرمسیری) برج خنک کننده هیبریدی شامل لوله های کندانسور و سایر تجهیزات وابسته به برج خنک کن خشک مانند پمپ جریان, دمنده ,قطره گیر و ……. است. نحوه کار کولینگ تاور خشک به این صورت است که اب خارج شده از پمپ در (کویل های مسی) توسط هوا و در صورت کاهش بیشتر دما بوسیله اب خنک می‌شود.انتقال حرارت در برج خنک کننده هیبریدی به شکل زیر اتفاق می‌افتد. ابتدا آب خارج شده از پمپ به کولینگ تاور هیبریدی کویل‌های مسی هدایت شده در این هنگام به دلیل رسانش بالا فلز مس و دمای نقطه شبنم قطرات اب روی کویل شکل میگیرد.


برج خنک کننده مدار بسته


تشریح فرایند خنک کاری برج خنک کن خشک

گردش هوا در داخل برج خنک کننده هیبریدی سبب هدایت و کانوکسیون گرما در سطح خارجی لوله کندانسور( کویل) که فیلم آب (ضخامت بسیار کم اب) روی آن را پوشانده است می‌شود.انتقال گرمای محسوس و غیر محسوس از سطح لوله‌ها هوایی به گردش در آمده روی لوله کندانسور (کویل مسی) جریان دارد. از آنجایی که در برج خنک کننده مداربسته انتقال حرارت به صورت محسوس و نهان صورت می‌گیرد لذا آنتالپی و یا درجه حرارت مرطوب هوای ورودی در مقدار انتقال حرارت کولینگ تاور هیبریدی 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.


عملکرد پمپ برج خنک کننده هیبریدی

کولینگ تاور هیبریدی و پمپ نزدیک هم بوده بنابراین مسیر اب در گردش کمتر خواهد بود. برج خنک کننده خشک با توجه به ویژگی‌هایی که دارد می‌تواند در ظرفیت بالا و اندازه بزرگ تولید شود.بدون نیاز به کانال هوا می‌باشد.برج خنک کن هیبریدی می‌تواند در فاصله زیادی از پمپ باشد زیرا اگر طول مسیر آب زیاد شود به اندازه زیاد شدن طول لوله اب در عملکرد سیکل کاهش ایجاد نخواهد کرد.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 نظیرنفت و گاز و پتروشیمی فولاد که دارای رسوبات بیشتری هستند کاربرد فراوان دارد.


طراحی برج خنک کننده هیبریدی بر چه اساس است؟

 شکل برج خنک کننده هیبریدی دارای محدودیت است که این ناشی از به کار رفتن کویل و فین داخل کولینگ تاور خشک است پس شکل برج به صورت مکعبی می باشد.محدودیت دمایی کولینگ تاور هیبریدی به دلیل این می‌باشد 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 هیبریدی 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 کولینگ تاور هیبریدی سبب بهبود مکش هوا به داخل برج خنک کننده خشک شود.


چرا برج خنک کن هیبریدی بخریم

کمبود منابع آب بزرگترین دلیل انتخاب یک برج خنک کننده هیبریدی است زیرا در برج خنک کن خشک 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 خشک مانع از این این اتفاق می شود و تا ۳درصد دبی آب درگردش را در کولینگ تاور هیبریدی 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.


برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی


نکات مهم در کولینگ تاور هیبریدی

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

  1. دمای خشک و تر محیط و گراف تغییرات دمای خشک و تر محیط در طول شبانه روز ودر همه ماه های سال
  2. نوع صنعت و نوع کاربردی که قرار است در ان کولینگ تاور خشک استفاده شود
  3. کیفیت آب گردشی برج خنک کن 
  4. کیفیت هوای محیط
  5. حجم سرمایه گذاری در مقایسه با صرفه جویی مصرف آب
  6. انرژی در بازه کاری برج خنک کننده خشک

محاسبه مقدار صرفه جویی آب سیستم آبرسانی برج خنک کن خشک

محاسبه مقدار صرفه جویی آب در برج خنک کننده هیبریدی کمی پیچیده است. ولی با این حال می‎توان اگر از سیستم هوشمند کنترل دبی پمپ مدار باز (برج های خنک کنند هیبریدی) استفاده شود. صرفه جویی زیادی در مصرف آب خواهیم داشت. بهترین حالت برای صرفه جویی مصرف آب، استفاده از برج های خنک کننده خشک  (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 هیبریدی گزینه مناسبی برای کاهش اب مصرفی در خنک کاری می باشد.

سيستم توزيع آب كه بالاي پکینگ قرار دارد براي توزيع آب ورودي به درون کولینگ تاور هیبریدی روي سطوح تبادل حرارتي (پکینگ برج خنک کننده) 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 .


برج خنک کننده هیبریدی


اجزائ اصلی برج خنک کننده خشک

استراکچر: اسكلت فلزي برج كه تمامي قسمتهاي برج خنک کننده هیبریدی روي آن نصب مي‌شوند . اين اسكلت در ضمن نگهدارنده پوشش كلي برج مي باشند.

پروانه: این وسیله عملیات مکش هوا را در کولینگ تاور هیبریدی انجام میدهد با توجه به ظرفیت دستگاه نوع مواد ساخته شده در آن تغییر می کند.

الکتروموتور: دینام برج خنک کن هیبریدی وظیفه به گردش در آوردن فن را به عهده دارد. ۳ روش انتقال قدرت برای این کار وجود دارد(کاهش دور،گریبکسی،کوپل مستقیم)

پکینگ مدیا: جهت افزایش سطح تبادل حرارتی در مدار باز و کاهش دمای آب خنک کننده مورد استفاده قرار میگیرد.

قطره گیر: برای جلوگیری از خروج قطرات آب توسط فن در قسمت بالای افشانک ها نصب میگردد.

نازل: دوشهایی جهت پاشش و اسپری کردن آب جهت افزایش راندمان خنک کاری و ایجاد شعاع پرتاب آب.

پمپ آب: در برج خنک کن خشک پمپی جهت به گردش درآوردن آب مدار باز داخلی نصب میگردد تا عمل سیرکولاسیون به درستی انجام پذیرد.

کویل مسی یا استیل: در برج خنک کننده هیبریدی به منظور جلوگیری از تبخیر آب و کاهش سختی آب در کارخانه جات صنعتی از کویل مسی برای انتقال حرارت استفاده می‌گردد.


مزایای برج خنک کننده هیبریدی خشک چیست؟

برج خنک کننده خشک نسبت به برج‌های دیگر دارای مزایایی به شرح زیر هستند:

۱-) عدم نیاز به مصرف آب برای خنک نمودن سیال

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

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

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

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

۶-) امکان استفاده در اقلیم های گرم و مرطوب

۷-) هزینه تعمیر و نگهداری کم

۸-) عدم محدودیت استفاده برای اغلب سیستم های تراکمی


معایب برج خنک کننده هیبریدی خشک چیست؟

۱-) دمای زیاد تقطير برج خنک کن هیبریدی 

۲-) هزینه نسبتا بیشتر برای تامین مبرد به دلیل طول لوله کشی مبرد

۳-) نیار به تامین توان بیشتر به ازای هر کیلووات ظرفت سرمایشی

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

۵-) سطح اشغال وسیع به ویژه برای واحدهای بر ظرفیت

 


نویسنده مطلب تجهیز صنعت تتا تولید کننده
  • عالی مهندس گرامی آیا دیتایی برای محاسبات کولینگ تاور هیبریدی طراحی کردید بتونم داشته باشم

    • با سلام وقت بخیر
      بله در این راستای طراحی‌های متعددی انجام شده است ولیکن تمامی محاسبات ساخت برج خنک کننده هیبریدی انجام شده است در صورت تمایل برای دریافت جدول و مشخصات فنی میتوانید با شماره دفتر تماس بگیرید و درخواست کاتالوگ کولینگ تاور هیبریدی خود را ثبت نمایید تا ظرف مدت ۱۰ روز کاری برای شما بروشور برج خنک کننده هیبریدی ارسال گردد.

  • با سلام برای منطقه بوشهر نیازمند کولینگ تاور هیبریدی ۱۰۰ تن می‌باشیم. آیا برج خنک کننده هیبریدی پاسخگو کار ما هست یا خیر؟

    • با سلام و عرض ادب
      بله پاسخگو میباشد چنانچه محاسبات درستی برای انتخاب برج خنک کننده هیبریدی انجام داده باشید

  • سلام وقت بخیر فیلترهای میکرونی شنی و رزینی قبل برج خنک کننده هیبریدی قرار بگیره یا بعد کولینگ تاور هیبریدی میخاستم بدونم در کدوم حالت عملکرد بهتری حاصل میشه

    • با سلام و عرض ادب
      به علت بالا رفتن دمای آب برگشتی به کولینگ تاور هیبریدی و افزایش میکروب‌های بیولوژیکی و همچنین املاح بالای آب(سختی آب) پیشنهاد میگردد که قبل از ورود آب به برج خنک کننده هیبریدی انواع فیلترها نصب گردد.

  • سلام آیا کولینگ تاور هیبریدی یا خشک با برج خنک کن هیبریدی فرق دارد؟ ممنون میشم در این خصوص توضیحات فنی ارائه دهید با تشکر

    • با سلام و وقت بخیر خدمت شما
      در پاسخ به سوال شما باید گفت بله یک دستگاه است کولینگ تاور هیبریدی در واقع کلمه لاتین به نوشتار فارسی برج خنک کننده هیبریدی میباشد. این دو نام برج خنک کاری هیچ گونه تفاوتی از لحاظ فنی با یکدیگر نداشته و با چندین نام برج را میشناسند مانند: برج خنک کننده مداربسته یا به اصلاح خشک است.

  • با سلام وقت بخیر مقاله بسیار کاملی در خصوص برج خنک کاری هیبریدی نوشتید خسته نباشین فقط سوالی که دارم اینجاست آیا کویل مسی که طراحی کردید در برج خنک کننده هیبریدی امکان تولید کویل با آلیاژ دیگر مانند گالوانیزه و استیل وجود دارد؟

    • با سلام وقت بخیر
      بله امکان تولید سفارشی با کویل استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ وجود دارد که اغلب از این نوع متریال برای امور پاستور استفاده میگردد . علت استفاده برج خنک کننده هیبریدی برای صنایع جلوگیری از رسوبات و گرفتگی مدار است ولیکن این اتفاع با کویل گالوانیزه نخواهد افتاد و به مرور زمان در مدت زمان کوتاه کویل دچار رسوب گرفتگی شده و دیگر امکان استفاده از کولینگ تاور هیبریدی نیست.