برج‌ خنک کن Cool tower نوعی سردکننده های تبخیری بزرگ هستند که به آنها برج خنک کاری هم می‌گویند و برای خنک کردن آب از برج خنک کن استفاده می‌شود. اساس کار آن‌ها به این شکل است که آبگرم با دمای ۳۵ درجه سانتی‌گراد به یک سطح گسترده افشانده می‌شود.این سطوح معمولاً از صفحات پلاستیکی موج‌دار، صفحات چوبی یا موارد دیگر می‌باشند. آب پکینگ مدیا را پوشانده و به سمت پایین برج خنک کن حرکت می‌کند. به طور هم‌ زمان هوا از قسمت پایین برج خنک کاری وارد شده. با عبور از امتداد پکینگ مرطوب به قسمت فوقانی کولینگ تاور می‌رود. مقداری از آب در این فرایند تبخیر شده و با هوای اشباع از دهانه فن خارج میگردد.

تبخیر آب در برج خنک کن

گرمای نهان تبخیر که برای تبخیر مقداری از آب نیاز است از باقی آب گرفته می‌شود. به‌ این‌ ترتیب سیال باقی ‌مانده خنک می‌شود و در تشتک برج خنک کاری دوباره به مدار بر می‌گردد. عملکرد سرمایی برج خنک کن و تداوم کارکرد آن در شرایط مختلف آب‌ و هوایی با وجود یکسان برای راندن یا کشش هوا به داخل برج امکان ‌پذیر است. فن‌ها سرعت جریان هوا در کولینگ تاور را افزایش داده و در این حالت برخی از ذرات کوچک آب وارد جریان هوا می‌شوند. این ذرات اگر از سیستم خارج شوند آب تلف شده محسوب می‌شود و موجب تر شدن دستگاه‌ها و یا ساختمان‌های اطراف می‌شود.

برای جلوگیری از خروج قطرات آب برج خنک کاری چه باید کرد؟

برای رفع خروج آب صفحاتی تحت عنوان قطره گیر یا المیناتور  در برج خنک کن تعبیه می‌شود. چکه گیرها با جذب این ذرات آن‌ها را به مدار چرخه دستگاه برمی‌گرداند. این عمل میتواند تا ۵درصد از گردش آب یک برج خنک کاری را ذخیره سازی نماید. در واقع مناطقی که بحران بی آبی در آنها شدیدتر است الزام استفاده از قطره برگردان برای کولینگ تاور یک امر ضروری است.

برج خنک کن چیلر چیست؟

چیلر دستگاه‌های سردکننده‌ای هستند که با آب سرد یا محتوای ضدیخ کار می‌کنند. کندانسور چیلرها می‌تواند با هوای سرد و آب سرد کار نماید.چیلرهای آبی اساساً مانند سیستم‌های تبریدی هستند ولی با این تفاوت که در چیلر کندانسور به جای هوا با آب خنک می‌شود. در چرخه کارکرد یک چیلر دو جریان آب با نام‌های آب سرد و آب خنک وجود دارد.

آبی که از روی کویل اپراتور عبور می‌کند گرما را از دست داده و سرد می‌شود و سیالی که از روی کندانسور می‌گذرد آب خنک‌ کننده نامیده می‌شود. در چیلرهای آبی مایعات در کندانسور گرم شده و برای دفع گرمای خود به برج خنک کن وارد می‌شوند.اساساً این بار سرمایی است که تعیین‌کننده ظرفیت چیلر است.

عملکرد سرمایشی برج خنک کن 

عملکرد سرمایشی برج خنک‌ کن به آنتالپی هوای ورودی به داخل کولینگ تاور بستگی دارد. هر چه هوا خشک‌تر و دمای آن کمتر باشد آنتالپی آن کمتر است. هرچه آنتالپی هوای ورودی کمتر باشد میزان تبخیر هوا بیشتر و در نتیجه عملکرد برج خنک‌ کاری بهتر خواهد بود. نکته قابل ‌توجه اینکه دمای هوا با صعود در برج می‌تواند افزایش یا ثابت بماند یا حتی کاهش پیدا کند. در مجموع می‌توان گفت که عملکرد سرمایشی برج خنک کن به میزان رطوبت هوای ورودی وابسته می‌باشد.

اگر هوا گرم‌تر و خشک‌تر شود تبخیر بیشتر در برج خنک کاری رخ می‌دهد. ظرفیت برج به دلایل مختلفی می‌تواند کاهش یابد پروانه برج خنک کننده می‌تواند به صورت دوره‌ای روشن، خاموش شود ولی هر بار شروع کار به موتور بسیار فشار می‌آید برای افزایش عمر موتور و صرفه‌جویی در مصرف انرژی استفاده از فن با دو سرعت مختلف بسیار سودمند است.

کولینگ تاور مدار باز

از لحاظ عملکرد در برج‌های خنک‌ کاری مدار باز آب کندانسور چیلر در معرض هوای خارج قرار دارد و می‌تواند از جو گرد و خاک جذب کند. بنابراین استفاده از صافی برای جدا کردن ذرات بزرگ‌تر گردوغبار ضروری است البته در هر صورت در برخی از موارد ذرات بسیار ریز وارد سیستم می‌شوند.

نحوه عملکرد در برج خنک کن مدار باز آب داغ به صورت پاششی بر روی پکینگ ها اسپری می‌شود. در همین هنگام پروانه برج روشن شده و جریانی از هوای تازه و خنک را به داخل کولینگ تاور مکش میکند. در همین عملیات خلاصه شده دمای آبگرم در هر بار سیرکوله ۷درجه کاهش یافته و مجدد به مدار سیکل گرمایی مکش میگردد.

برج خنک کاری مدار بسته

برای مواجه نشدن با ذرات بسیار ریز می‌توان از برج خنک‌ کن مدار بسته یا به ‌اصطلاح کندانسورهای تبخیری استفاده کرد. در این برج خنک کاری آب به جای عبور از یک سطح روباز از لوله‌هایی به شکل کویل عبور می‌کند. این برج‌های خنک کننده شامل مداری بسته هستند که در آن‌ها جریان هوایی مورد نیاز برج خنک کن با استفاده از فن تأمین می‌گردد.

برج خنک‌ کاری مدار بسته در واقع شامل یک مدار باز شبیه به برج خنک کننده معمولی است با توجه به بسته بودن مدار اصلی سیستم کاملاً ایزوله خواهد بود اما در قسمت مدار باز همچنان عملکرد تبخیر سیستم پابرجا است.

به جای آب در یک برج خنک ‌کننده مدار بسته می تواند از ماده مبرد استفاده کرد در این حالت لوله‌های حاوی مبرد نقش کندانسور را در سیستم ایفا می کنند در کولینگ تاور های مدار بسته در حداکثر کارایی برج دمای آب یا مبرد به میزان ۱۶ درجه سانتی‌گراد الی ۲۰ درجه سانتی‌گراد نسبت به کندانسور هوایی بیشتر خنک می شود که این ویژگی راندمان سیستم را افزایش می‌دهد.

کولینگ تاور هیبریدی

برج خنک‌ کننده هیبریدی ترکیبی از برج خنک‌ کن خشک یا تبخیری و برج خنک کاری مرطوب یا تر می باشد. در بخش بالای برج قسمت خشک و در پخش پایینی برج قسمت مرطوب تعبیه شده است. این نوع برج‌های خنک‌ کن به دلیل ترکیبی بودن ارتفاع زیادی نسبت به برج‌های معمولی دارند ارتفاع زیاد ایجاب می‌کند.

لوله‌کشی دقیق‌تری را داشته باشند و بیشتر در مناطقی که با کم‌آبی مواجه هستند. بسیار پرکاربرد می باشد و از اتلاف آب جلوگیری می‌کند در برج خنک کاری ترکیبی پروانه یا فن در قسمت فوقانی که بخش خشک در آن‌جا قرار دارد.

هوا را در جهت ارتفاع برج به جریان می‌اندازد و در قسمت خشک کویل ها نیز قرار گرفته‌اند که آب سیستم ابتدا در آن به جریان می‌آید. در این لحظه هوا از روی کویل‌ها عبور کرده و دمای آب را تا نزدیکی دمای قسمت خشک کاهش می دهد. همین آب در قسمت مرطوب توسط نازل‌ها پاشیده می‌شود و توسط عمل تبخیر دمای آب نزدیک دمای قسمت تحتانی یا مرطوب می‌رسد. درنهایت از قسمت حوضچه برج خنک‌ کن هیبریدی به سیستم پمپاژ می شود.

انواع برج خنک کن چیست؟

برج خنک‌ کاری مکعبی :

شکل مکعب مستطیل به صورت مدار باز، مدار بسته و هیبریدی یا ترکیبی تولید میگردد.به دلیل شکل ظاهری آن‌ها فضای کمی را اشغال می‌کنند و دارای سیستم پاششی آب ثابت می‌باشند و رسوب کمتری را می‌گیرند. امروز از برج خنک کننده در اکثر صنایع، پالایشگاه‌ها و پروژه‌های عظیم بکار برده میشود.

برج خنک کننده مخروطی:

برج خنک‌ کن مدور یا استوانه‌ای برج های خنک کاری گرد یکی از قدیم‌ترین طرح‌های تولیدی می باشد. از مشخصه‌های اصلی آن‌ها سیستم پاشش آب دوار بوده که به خاطر وجود اسپرینکلر برج خنک کننده است. ابعاد بزرگی را نسبت به برج خنک‌ کن مکعبی دارند اما ارتفاع آن‌ها کمتر می باشد و بیشترین کاربرد را در کندانسور چیلر دارند.

انواع مدار برج خنک کننده

برج خنک کن جریان مخالف یا کانتر فلو:

در این کولینگ تاور ها جهت جریان هوای ورودی به برج جریان مخالف در جهت خلاف با جریان آب پاششی از نازل‌ها می‌باشد. هوا از قسمت پائین لوورها وارد می‌شوند و از قسمت بالایی برج تنوره فن خارج میگردد.مناسب برای آب ‌و هوای گرم خشک می باشند و کارایی این نوع برج خنک کاری از برج‌های جریان متقاطع بیشتر است.

برج خنک‌ کن جریان متقاطع یا کراس فلو:

کولینگ تاورهای کراس فلو دارای دو ورودی اصلی هوا در دو طرف برج می باشند هوای ورودی به صورت عمود بر جریان ریزشی آب سبب سرد شدن آن می‌شود و به دلیل هوای تازه در سراسر قسمت پکینگ ها دارای راندمان بسیار عالی در مناطق شرجی می باشند کاربرد این نوع برج خنک کن در مناطق مرطوب و شرجی و مناطقی که نزدیک به دریا هستند مناسب است نام دیگر برج‌های خنک‌ کاری جریان متقاطع ابارا می‌باشد.

مصالح تولید کولینگ تاور چیست؟

 برج خنک‌ کن فایبرگلاس:

کلمه فایبرگلاس به معنای الیاف شیشه مقاوم با پلاستیک است که جنس آن از الیاف و رزین می‌باشد. الیاف فشرده فایبرگلاس در برج در دو تیپ کلی حصیری و سوزنی در قطعات بدنه بکار برده می شود. ترکیب این دو سبب افزایش مقاومت نهایی سازه می‌گردد البته در بعضی از موارد الیاف‌های پودری نیز با اسم پر کن در لایه‌های آخر سبب ضد نفوذ شدن بدنه در مقابل آب می‌شود.کولینگ تاورهای فایبرگلاس در دو سری مکعبی و مدور تولید می‌شوند و کارایی آن نسبت به انواع بتنی و فلزی بیشتر می باشد.

برج خنک کاری بتنی :

برج‌های خنک کاری بتنی دارای یک سازه تمام سیمانی به شکل مکعبی یا شکل هذلولی می باشند. سیستم هوادهی از نوع اکسیال است و شامل یک فن محوری دمنده بزرگ یا چند فن محوری مکنده کوچک هستند.برج های خنک کن بتنی بیشترین کاربرد را در پالایشگاه‌ها و نیروگاه‌های بزرگ دارند.به همین دلیل نام دیگر آن‌ها برج خنک‌ کن نیروگاهی نیز می باشد.

برج‌های خنک کاری فلزی گالوانیزه یا استیل :

جنس بدنه این نوع برج خنک‌ کن از فولاد گالوانیزه یا استنلس استیل است که توسط پیچ و مهره به یکدیگر مونتاژ می شوند. به دلایلی چون رسوب و خوردگی بدنه و وزن بسیار زیاد و جذب نور خورشید بیش از حد معمول در صنایع برودتی استفاده چندانی را ندارند.