برج خنک کننده چیست ؟

در پاسخ به این سؤال که برج خنک کننده چیست درواقع باید بگوییم برج های خنک کننده نوع خاصی از مبدل های حرارتی هستند که امکان این که آب وهوا در تماس با یکدیگر قرار بگیرند را فراهم می کنند تا درنهایت دمای آب گرم تا حد موردنظر کاهش پیدا کند. این تعریف درواقع ساده ترین صورتی است که می توانیم برج های خنک کننده را برای درک عموم شرح و توضیح دهیم.

در طی فرایند کار برج خنک کننده، مقدار کمی از حجم آب تبخیر خواهد شد و درنهایت شرایط را برای این که دمای آب موجود در برج خنک کننده کاهش پیدا کند مهیا خواهد کرد. به طور خلاصه باید بگوییم هدف از استفاده و ساخت برج خنک کننده درواقع کاهش دما و خشک کردن آبی هست که توسط تجهیزات و فرایندهای صنعتی گرم می شود.

آب گرم توسط یک فرایند صنعتی در برج خنک کننده وارد می شود و از برج خنک کننده خارج شده و دوباره به فرایند صنعتی برمی گردد؛ این چرخه به صورت مداوم در حال تکرار است. امروز در این مقاله پرشین سازه قصد داریم به بررسی هرچه بیشتر این برج های خنک کننده، شیوه کار آن ها و انواع مدل های موجود به صورت کاملاً مفصل بپردازیم پس با ما در ادامه همراه شوید.

بررسی برج های خنک کننده در یک نگاه

اگر بخواهیم به صورت خیلی جزئی ، حرفه ای و تخصصی در مورد برج های خنک کننده توضیح دهیم و به بررسی پاسخ سؤال برج خنک کننده چیست بپردازیم باید بگوییم این سبک برج ها، به صورت یک مبدل حرارتی ویژه عمل می کنند که در داخل آن هوا و آب برای کاهش دمای آب واردشده در تماس مستقیم با یکدیگر قرار می گیرند. با وقوع این امر حجم بسیار اندکی از آب تبخیر شده و باعث می شود تا دمای آب در حال گردش در برج خنک کننده از این طریق کاهش بیابد.

آبی که توسط یک فرایند صنعتی یا در یک کندانسور تهویه هوا گرم شده است، از طریق لوله ها به برج خنک کننده منتقل شده و از طریق نازل های موجود به داخل کرانه متریالی که از آن با عنوان پر کردن» یاد می شود پاشیده می شود. همین امر باعث کند شدن جریان آب داخل برج خنک کننده می شود و حداکثر سطح آب را برای حداکثر تماس هوا با آب در معرض یکدیگر قرار می دهد.

پس ازآنکه آب در برج خنک کننده جریان پیدا کرد، هوای گسترش پیداکرده توسط فن تعبیه شده در این برج، کشیده می شود.

آشنایی با انواع مختلف برج های خنک کننده

برج های خنک کننده انواع مختلفی دارند که هرکدام از آن ها با توجه به ساختار مکانیکی و طراحی مختص به خود، برای کاربرد مشخصی تولید می شوند؛ یعنی نمی توان از یک مدل برج خنک کننده برای همه مصارف استفاده کرد. طراحی و ساختار برج های خنک کننده طیف گوناگونی دارند که در ادامه سعی داریم به شیوه بسیار ساده هرکدام را برایتان توضیح دهیم.

جالب است بدانید که هرکدام از برج های خنک کننده با ابعاد مختلفی بنا بر کاربردشان طراحی می شوند و به طبع کارایی آن ها نیز محدود به یک حوزه خاص می شود. قبل از هر چیزی مهم است که بدانید با توجه به خواست و نیازتان چه مدلی از این برج ها برایتان مناسب خواهد بود. توصیه می کنیم اگر در این حوزه اطلاعی ندارید حتماً در حین خرید به افراد متخصص مراجعه کرده و از آن ها در این زمینه مشاوره بگیرید. البته امروز ما در پرشین سازه قصد داریم هرکدام از این مدل ها را به صورت کاملاً مجزا به شما معرفی کرده و کارایی هرکدام را به شما توضیح دهیم، پس بدون هیچ دغدغه ای با پرشین سازه همراه باشید.

برج خنک کننده کراس فلو یا ابارا

در برج خنک کننده کراس فلو (Cross Flow)، آب به صورت کاملاً عمودی از طریق مجراهای موجود در برج جریان می یابد؛ این در حالی است که هوا به صورت افقی از همان مجرایی که آب در جریان است، حرکت می کند.

معمولاً برج های خنک کننده کراس فلو را از دو متریال فایبرگلاس و فلز می سازند. نوع فلزی آن نسبت به جنس فایبرگلاس قدمت بیشتری دارد و در حال حاضر شرکت های محدودی هستند که به ساخت این سبک برج های خنک کننده می پردازند چراکه قدیمی و خارج از رده به شمار می آیند. ازجمله معایب برج های خنک کننده کراس فلو با متریال فلزی می توان به مصرف انرژی زیاد، وزن سنگین و تولید آلودگی صوتی اشاره داشت.

ازآنجایی که قطعات در این برج ها همگی از جنس فلز هستند در هنگام کارکردن به طور واضح صدای برخورد قطرات آب با قطعات فلزی را می شنویم. به همین دلیل توصیه ما به افرادی که قصد خرید مدل کراس فلو رادارند این است که حتماً برجی که از متریال فایبرگلاس ساخته شده است را تهیه کنند.

تاریخچه برج خنک کننده مدل کراس فلو یا متقاطع

برج های خنک کننده مدل کانتر فلو یا جریان مخالف

در این مدل از برج های خنک کننده، برخلاف مدل قبلی، هوا به صورت عمودی در سیستم به سمت بالا جریان پیدا می کند و در مقابل شاهد پر شدن جریان آب در محیط برج یا همان مدیا هستیم. ازآنجایی که هوا به صورت عمودی جریان پیدا می ‎کند نمی توان همانند برج های خنک کننده متقاطع عملکرد داشت، پس در کولینگ تاورهای مدل کانتر فلو از سیستم های اسپری تحت فشار لوله ای برای اسپری کردن آب به بالای محیط مدیا استفاده می شود.

اجزای اصلی سازنده کولینگ تاورها

یکی از مهم ترین واصلی ترین اجزای سازنده برج خنک کننده، فن ها هستند که نقش عمده ای را در خنک کردن آب گرم شده دارند. فن های محوری که عمدتاً به آن سانتریفیوژ نیز گفته می شود درواقع یکی از مهم ترین ارکان سازنده برج های خنک کننده است که در این قسمت بیشتر به جزئیات آن می پردازیم.

معمولاً فن های به کاررفته شده در این برج ها را ازنظر ظاهر و شکل هندسی که دارند به صورت کلی به ۳ دسته تقسیم می کنند که آن ها را با عناوین فن ضربی برج خنک کننده، فن پروفیل ایر فویل برج خنک کننده و فن کامپوزیت برج خنک کننده یا همان فن پروفیل ایر فویل بافرم پروفیل متغیر می شناسند.

فن ضربی برج خنک کننده: معمولاً شرکت های مختلف این نوع فن ها را از ورقه فولادی ساخته و توسط قالب پرس می کنند. قطر فن های ضربی بین ۰.۵ تا ۱.۲ متر به صورت استاندارد تعریف می شود. اگر از شرکت ها و تولیدی های معتبر اقدام به خرید فن ضربی کنید قیمت های بسیار مناسبی را به شما پیشنهاد خواهند داد. پس در این زمینه حتماً نهایت توجه را داشته باشید. دقت کنید که اگر قطر این فن ها بیش از یک متر باشد در هنگام کارکرد شاهد لرزش زیاد آن خواهیم بود به همین دلیل شرکت های تولیدی در زمینه ساخت فن ضربی معمولاً با محدودیت های خاصی مواجه می شوند.

فن پروفیل ایر فویل برج خنک کننده: در هنگام ساخت این فن ها همان طور که از نام آن ها پیداست، پروفیل ایر فویل به کار می رود. همین طور اکثر تولیدی ها این بخش را با متریال پروفیل آلومینیوم تولید می کنند چراکه نسبت به سایر متریال موجود، به طبع استحکام بیشتر و وزن بسیار کمتری دارد. ابعاد قطر فن پروفیل ایر فویل در ساخت برج های خنک کننده معمولاً بین ۰.۸ تا ۳ متر در نظر گرفته می شود.

فن کامپوزیت برج خنک کننده (فن پروفیل ایر فویل با فرم پروفیل متغیر): این فن ها به نسبت دو مدل بالاتر قیمت بیشتری دارند و به طبع نیز تولیدات آن کمتر از موارد فوق هست. داشتن ویژگی هایی نظیر میزان مصرف انرژی پایین و همچنین وزن بسیار سبک باعث شده تا این فن کامپوزیت نسبت به سایر موارد و نمونه های تولیدشده برتری داشته باشد. همچنین تولید صدا در فن کامپوزیت بسیار کم و دارای هوادهی بیشتری هست.

مدیا، دومین جزء اصلی سازنده برج های خنک کننده

بخش های دیگر برج خنک کننده

ازجمله سایر قسمت های سازنده برج خنک کننده می توان به باسین یا همان حوضچه اشاره داشت. وظیفه این بخش آن است که با قرارگرفته در ناحیه تحتانی کولینگ تاور، آب خنک شده در بخش های دیگر را که در این قسمت جمع شده است به سایر سمت ها هدایت کرده و حرکت دهد.

تیغه های قطره گیر نیز ازجمله بخش های کاربردی و مهم در ساخت برج های خنک کننده هستند که درواقع باعث می شوند تا قطرات و ذرات آب به بیرون از برج حرکت نکرده و از محیط سیستم خارج نشود.

و درنهایت باید قسمت ساختاری برج را معرفی کنیم؛ در حال حاضر شرکت های مختلفی که وظیفه ساخت برج های خنک کننده را به عهده دارند، این دستگاه ها را با متریال فلز، بتن و فایبرگلاس تولید کرده و به بازار عرضه می کنند. دراین بین این روزها کولینگ تاورهای فلزی به دلایلی که گفته شد از محبوبیت کمتری نسبت به دو نوع دیگر برخوردار هستند و بیشتر توصیه می شود از خنک کننده های جنس فایبرگلاس یا بتن به دلیل مزایای بیشتری که دارند استفاده شود.

نحوه کار برج های خنک کننده

با این تفاسیر سؤال احتمالی که پیش می آید این است که برج خنک کننده چگونه کار می کند؟ در پاسخ به این سؤال باید بگوییم برج های خنک کننده درواقع شکلی از مبدل های حرارتی هستند که با قرار دادن آب وهوا در کنار یکدیگر به کاهش دما، به ویژه در فرایندهای صنعتی بسیار کمک می کنند. همان طور که می دانید طی فرایندهای صنعتی، کارخانه ها با حجم زیادی از گرمای تولیدشده مواجه بوده و به یک روش کارآمد برای کاهش دمای سیال نیازمند هستند که یکی از معروف ترین آن ها استفاده از همین مبدل های حرارتی کولینگ تاور است.

یکی از شناخته شده ترین مدل های برج های خنک کننده نوع HVAC یا همان مدل گرمایش – تهویه هوا است بسیار پرکاربرد هستند. از برج های خنک کننده HVAC برای دفع یا از بین بردن گرمای چیلرها استفاده می شود. چیلرهای خنک کننده هوا به دلیل طرد کردن گرما کمتر از چیلرهای خنک کننده با آب کارایی داشته و مورداستفاده قرار می گیرند. همچنین از سیستم های گرمایشی و سرمایشی HVAC سنتی در مدارس، ساختمان های بزرگ اداری و همچنین بیمارستان ها استفاده می شود. این نوع از کولینگ تاورها باعث تهویه هوا شده و گرما را از محیط خارج می کند.

از طرف دیگر برج های خنک کننده بسیار بزرگ تر از سیستم های HVAC سنتی هستند و به همین دلیل هم عموماً در مکان های بزرگ تر نظیر پالایشگا ه های نفتی، انواع نیروگاه ها، کارخانه هایی که با فرآوری گاز طبیعی سروکار دارند، کارخانه های پتروشیمی و سایر تشکیلات صنعتی مورد خرید و استفاده قرار می گیرند.

نکات امنیتی در خصوص برج های خنک کننده

• برج های خنک کننده باید ازنظر الکتریکی دسته بندی بشوند.
• برج خنک کننده باید دور از تجهیزات دیگر و کوره های آتش قرار بگیرند.
• برج های خنک کننده باید حداقل سی متر از تجهیزات پردازشی فاصله داشته باشند.
• پمپ های خنک کننده و مشتقات برقی آن ها باید حداقل سه متر از برج های خنک کننده فاصله داشته باشند.
• متریال موجود در داخل برج های خنک کننده باید غیرقابل اشتعال باشد.

نتیجه گیری نهایی

برج خنک کننده انواع مختلف و به طبع کارایی های متفاوتی نیز دارند اما به طورکلی می توان ساختار مشابهی را برای عموم آن ها توصیف کرد. امروز در پرشین سازه سعی بر آن داشتیم تا دید کلی از کاربرد، انواع و مفهوم برج های خنک کننده یا همان کولینگ تاور را در اختیار مخاطبان عزیز قرار دهیم. اگر قصد خرید برج های خنک کننده رادارید، اولین نکته اهمیت به نوع مکانی است که قصد دارید در آن برج های خنک کننده را قرار دهید.

نوع کولینگ تاور پیشنهادی با توجه به ابعاد محیط و همچنین استفاده صنعتی و یا غیر صنعتی بودن متفاوت خواهد بود. توصیه ما به شما این است که حتماً پیش از خرید از افراد متخصص در این حوزه مشورت گرفته و حتماً با توجه به نظریات کارشناسی آن ها اقدام به خرید محصول موردنظر کنید چراکه هرکدام از انواع برج های خنک کننده برای هدفی خاص طراحی و تولید و ارائه می شوند که برای خرید نیازمند دقت زیادی است.