کولینگ تاور مدار باز کانتر فلو

در کولینگ تاور مدار باز یا به عبارتی برج خنک کننده مرطوب سیکل گردش آب به صورت باز می‌باشد و وظیفه آن، ایجاد رطوبت لازم در کولینگ تاور جهت خنک کاری را بر عهده دارد. اساس کار این نوع کولینگ تاور های صنعتی در واقع برمبنای جذب گرمای نهان آب با ایجاد رطوبت در هوا می‌باشد. به دلیل افزایش رطوبت هوای خشک در اثر کارکرد کولینگ تاور مدار باز، و تبدیل هوای خشک به هوای اشباع این نوع برج خنک کننده را مرطوب می‌نامند. هدف اصلی به کارگیری کولینگ تاور درواقع خنک سازی تجهیزات صنعتی تولید کننده گرما بر پایه سردسازی سیال می‌باشد. برج خنک کننده مدار باز در سرد کردن چگالنده‌ها، مبدل‌های گرمایی، چیلر تهویه مطبوع و توربین های گازی در نیروگاه استفاده می‌شود.

در واقع هدف از بکاربردن برج خنک کننده مرطوب کاهش دمای سیال بر پایه انتقال حرارت به دو روش محسوس و نامحسوس می‌باشد. در روش محسوس انتقال حرارت در حقیقت به دلیل اختلاف دمای هوای خشک و دمای آب صورت می‌گیرد. چنانچه هوای خشک محیط از آب دارای حرارت بیشتری باشد، دمای آب نیز افزایش می‌یابد. برای نصب کولینگ تاور مدار باز، توصیه می‌شود مکانی به دور از سیستمهای تولید کننده گرما و به دور از تابش مستقیم نور خورشید انتخاب شود. در روش دوم در اثر جریان آب، مقداری از آن تبخیر شده و به شکل بخار وارد جریان هوا می‌گردد. به این روش جذب گرمای نهان تبخیر گفته می‌شود.


نحوه عملکرد کولینگ تاور مدار باز 

در کولینگ تاورهای مدار باز انتقال حرارت به صورت کاملاً مستقیم بین آب و هوا رخ می‌دهد. همانطور که گفته شد اساس کار برج خنک کننده مرطوب در واقع جذب گرمای نهان آب با تبخیر است. در طی این فرایند بخش اندکی از آب تبخیر شده که مدار آب جبرانی، برای احیا کردن آب از دست رفته در نظر گرفته شده است. به عبارتی می‌توان گفت علاوه بر انتقال حرارت و انرژی گرمایی از سوی آب به هوا، با تبخیر شدن بخشی از آب در حدود یک درصد، انتقال جرم نیز صورت می‌گیرد. بنابراین می‌توان گفت انتقال حرارت و جرم جهت خنک کاری آب در سیکل باز در این نوع کولینگ تاور ها صورت می‌پذیرد.  برج خنک کننده مرطوب در مناطقی استفاده می‌شود که رطوبت نسبی محیط پایین و مشکلی در خصوص تامین آب مدار جبرانی، وجود نداشته باشد.

عوامل موثر بر عملکرد برج خنک کننده مرطوب

  1. همپوشانی نازل های دستگاه و نحوه توزیع آب صحیح بر روی پکینگ ها
  2. تامین انرژی و فشار لازم  جهت کارکرد صحیح دستگاه
  3. زاویه فن و میزان هوادهی حوض هوارسانی (ایجاد گردش هوای مطلوب)
  4. آورهال به موقع دستگاه و جلوگیری از رسوب گرفتگی قطعات
  5. کارکرد صحیح قطعات، برای مثال چرخش صحیح پروانه و اسپرینکلر

نکته : چنانچه آب شما دارای املاح و سختی بالایی است برای جلوگیری از رسوب پذیری یون ها از سختی گیر رزینی برج خنک کننده استفاده نمائید.


مزایای کولینگ تاور مدار باز

  1. پایین بودن هزینه تعمیر و نگهداری و تجهیزات جانبی آن در مقایسه با برج خنک کننده خشک و هیبریدی
  2. به دلیل عدم استفاده از کویل، دارای قیمت مناسب تری است.
  3. قابل استفاده به وِیژه در محیط های خشک و سرد
  4. قابل ارسال به صورت دمونتاژ و مونتاژ در محل
  5. قابل تولید به صورت برج های خنک کننده سلولی با چند سلول
  6. راندمان کاری بالا به دلیل ایجاد مقطع مبادله حرارت مستقیم بین هوا و آب
  7. در انواع کولینگ تاور فایبرگلاس سبک بوده و قابلیت جابجایی دارد.
  8. کاهش دمای آب تا نزدیکی هوای حباب تر محیط
  9. تولید در بازه زمانی کوتاه تر
  10. دوستدار محیط زیست (عدم تولید آلاینده های زیست تخریبی)

معایب برج خنک کننده مرطوب

  1. مصرف آب و هزینه های بالای تامین آب مدار جبرانی دستگاه به ویژه در مناطق کم آب
  2. با افزایش رطوبت هوا کارایی خود را از دست می‌دهد.
  3. رسوب پذیری قطعات و در برداشتن هزینه در دوره های آورهال دستگاه
  4. چنانچه قطعات با متریال مرغوب ساخته شوند با اسید شویی می‌توان از تعویض آنها جلوگیری کرد.

چگونه راندمان برج خنک کننده مدار باز را افزایش دهیم؟

با رعایت برخی نکات میتوان راندمان کولینگ تاور مدار باز را افزایش و آن را بهینه سازی کرد. میتوان با بهره گیری از استخرهای نگهداری آب، پس از خروج آب داغ از تجهیزات صنعتی آن را وارد استخر کرد تا به آرامی انرژی گرمایی خود را از دست دهد. همچنین حوضچه های آب فشان با افزایش تماس بین هوای خشک و آب سبب کاهش دمای آب قبل از ورود به برج خنک کننده مرطوب می‌شود. یکی دیگر از راهکار های کاهش دما، نصب برج خنک کننده به دور از سیستم های گرما زا و در مکانی با گردش هوای طبیعی مناسب می‌باشد. استفاده از حوضچه های آب گرم و استخر ها به دلیل کندی در سرعت سردسازی و جذب آلاینده ها و گرد و غبار اغلب از این دو سیستم در شرایط خاص استفاده می‌شود.


 انواع برج خنک کننده مدار باز یا مرطوب

بر اساس استراکچر و طراحی پنل ها:

  1. برج خنک کننده مخروطی
  2. برج خنک کننده مکعبی

بر اساس نوع سیستم گردش هوا:

  1. برج خنک کننده جریان مخالف (counter flow)
  2. برج خنک کننده جریان متقاطع (cross flow)

کولینگ تاور مرطوب با مدار باز گردشی

۱-کولینگ تاور مدار باز جریان مخالف

در این نوع کولینگ تاور، جریان پاشش آب و مکش هوا به صورت مخالف بوده، به نحوی که آب به صورت عمودی از بالا توزیع شده و جریان هوا از قسمت پایین مکش می‌شود. برج خنک کننده مخروطی و مکعبی از انواع کولینگ تاور مدار باز با جریان هوادهی مخالف می‌باشند. در این نوع برجهای خنک کننده، لوورها دورتادور دستگاه قرار دارند و جریان هوا از مابین آنها وارد دستگاه می‌گردد. به دلیل مکش هوا از پایین و تماس مستقیم آن با هر لایه پکینگ اسپلش دارای راندمان بسیار بالایی می‌باشند. این مدل دستگاه اغلب در مناطق خشک و سرد با رطوبت پایین به کار گرفته می‌شوند.

درواقع خنک کاری در این دستگاه ها به صورت لایه لایه انجام شده و به دلیل اختلاف دمای هوای خشک محیط و آب داغ، کاهش دمای مناسبی را ایجاد می‌کند. بنابراین روند کاهش دما به صورت پلکانی صورت گرفته و تا رسیدن به تشتک قطرات آب در هر مرحله دچار کاهش دما خواهند شد. درصدی از مایع در هنگام تماس با هوا بخار شده و به همین دلیل به برجهای خنک کننده مرطوب کولینگ تاور تبخیری می‌گوییم. برای جبران باید آب از طریق یک مدار پشتیبانی جایگزین شود تا میزان هدرفت آب جبران شود. مایع در معرض آلودگی‌های مختلف، ذره‌های موجود در هوا، رشد جلبک و باکتری قرار می‌گیرد که مشکل ساز است. برای حل آن و بهداشت درست باید حتما به صورت دوره‌ای تعویض و گندزدایی شود تا از عمر مفید کولینگ تاور کاسته نشود.

عوامل تاثیر گذار بر عملکرد کولینگ تاور مرطوب کانتر فلو

برای این که کولینگ تاور مدار باز بهترین عملکرد را داشته باشد به چند پارامتر و اصول نیازمندیم. اول از همه پاشش جریان آب در خروجی نازل‌ها یا شیپوره‌ها باید اسپری شکل و پودری باشد. دوم آنکه سطوح خنک کننده نیاز به وسعت زیاد داشته و حتما باید وسع باشند تا اسپری سیال به طور یکسان انجام گیرد. مقدار هوادهی یا همان فلو حجمی هوای القایی به وجود آمده توسط پروانه مکنده یا دمنده انجام شود. حرکت فن محوری و پروانه کولینگ تاور روان بوده و بالانس استاتیکی و دینامیکی فن همزمان انجام شود. به مرور زمان در بخش‌هایی مانند نازل، پکینگ، اسپرینکلر رسوب ایجاد می‌شود و به کولینگ تاور مدار باز باید عدم رسوب پذیری را دارا باشد.


۲-کولینگ تاور مدار باز جریان متقاطع

در این نوع کولینگ تاور مدار باز مکش هوا از دو سوی برج خنک کننده به داخل کشیده شده که پاشش آب به صورت عمود بر این جریان است. به دلیل قطع کردن دو جریان آب و هوا، به این نوع خنک کننده های مرطوب، برج کراس فلو(قطع کن جریان هوا) گفته می‌شود. طراحی این مدل دستگاه شامل دو لوور عمودی از دو سمت می‌باشد. به عبارتی ساده تر کولینگ تاور کراس فلو دارای جریان هوا عمود بر جریان ریزشی آب باشد. در تمامی لایه های پکینگ شانه تخم مرغی، سطوح خنک کاری در تماس با هوای خشک به صورت یکنواخت و مستقیم قرار می‌گیرد.

برجهای خنک کننده کراس فلو عمدتاً در مناطق شرجی به ویژه در شمال و جنوب کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل داشتن قطره برگردان در این برج خنک کننده مرطوب، از ورود رطوب و قطرات آببه درون آن جلوگیری می‌کند. بدین ترتیب هوای خشک به صورت یکنواخت در مجاورت با سطوح خنک کاری قرار خواهد گرفت. این کولینگ تاور اولین بار توسط شرکت ابارا ژاپن طراحی شد و از رو آن را به نام برج طرح ابارا نیز می‌شناسند.


کولینگ تاور مدار باز با استراکچر مکعبی

۳-کولینگ تاور مرطوب مکعبی

انواع برج خنک کننده مدار باز با استراکچر و پنل های مکعبی است. عمدتاٌ متریال سازنده آن گالوانیزه و یا فایبرگلاس است. متریال فایبرگلاس، آنتی یووی بوده و در برابر رطوبت و تابش نور خورشید دچار زنگ زدگی، خوردگی و پوسیدگی نخواهد شد. همچنین از رشد میکروب های بیولوژیک در برج خنک کننده جلوگیری می‌کند. در کولینگ تاور مدار باز مکعبی، سیستم توزیع کننده آب به صورت ثابت می‌باشد. سیستم پاشش ثابت آن شامل نازل ها یا افشانک های اسپری کننده می‌باشد. در بخش حوض هوارسانی آن، از هر دو فن محوری و سانتریفیوژ می‌توان  استفاده کرد. به دلیل ساختار مربعی در هنگام برش و جایگذاری پکینگ فیلمی ، از پرت آن جلوگیری می‌شود. همچنین بدنه آن دارای ضخامت و میزان متریال کمتری نسبت به مخروطی در ظرفیت و سایزهای برابر مصرف می‌کند.


۴-کولینگ تاور مدار باز مخروطی

کولینگ تاور مدار باز مخروطی  یا مدور از اتواع برج خنک کننده مرطوب می‌باشد. به دلیل ظاهر مخروطی مانندش به آن کولینگ تاور گرد نیز اطلاق می‌گردد. پنل های این برج خنک کننده به صورت منحنی ساخته شده و اغلب به صورت دمونتاژ ارسال می‌گردد. وظیفه سیستم پاشش آب آن به عهده اسپرینکلر بوده که از انواع نازل متحرک می‌باشد. کولینگ تاور مدار باز مخروطی به دلیل طراحی منحصر به فردش بادشکن بوده و می‌توان آن را در ارتفاعات نصب نمود. فن سیستم حوض هوارسانی آن از نوع محوری می‌باشد. هر برج خنک کننده مخروطی دارای دو تشتک فوقانی و بیسین زیرین به همراه یک اسپرینکلر می‌باشد. جهت ورود آب، کاملا عکس برج های خنک کننده مدار باز مکعبی  از قسمت پایین دستگاه است.


اجزای مشترک تشکیل دهنده کولینگ تاور مدار باز

استراکچر یا دیواره: بخشی که شکل و در واقع طراحی کولینگ تاور مرطوب را نمایان می‌سازد. شامل: لوور ها و پنل ها

سیستم پاشش آب: بخشی که وظیفه هدایت جریان آب و اسپری کردن آن را بر روی سطوح خنک کاری برعهده دارد. شامل: ثابت و متحرک

پوشال خنک کننده: بخشی که وظیفه افزایش سطح تماس و زمان تبادل حرارت بین آب و هوا را بر عهده دارد. شامل: پکینگ ها

قطره گیر یا المیناتور: بخشی که از ورود و خروج قطرات آب از کولینگ تاور جلوگری می‌کند.

الکتروموتور: وظیفه انتقال قدرت و چرخاندن پروانه کولینگ تاور مدار باز بر عهده دارد.

سبستم حوض هوارسانی: بخشی که وظیفه ایجاد جریان هوای مناسب را درون دستگاه بر عهده دارد. شامل: فن، تسمه پولی، هاب، شفت

تشتک یا بیسین: قسمتی از دستگاه که آب خنک شده در آن جمع آوری می‌شود.

فلنج و لوله: شامل لوله های هدر اصلی جریان آب در برج خنک کننده است.


نویسنده مطلب دکتر علی مرادی