برج خنک کننده مکعبی یکی از رایج ترین انواع برج خنک کننده فایبرگلاس است که ضمن داشتن شکل مکعبی، در پتروشیمی، فولاد و نیروگاه کاربرد فراوان دارد. بعلت وجود پنلهایی با سطح مقطع مربعی، این گروه از کولینگ تاورها در رده برج های خنک کننده مکعبی قرار می‌گیرند. به دلیل ساختار منظم و اضلاع برابر، پکینگ کمتری در فرآیند برشکاری، پرت می‌شود.
هدف طراحی و تولید برج خنک کننده مکعبی، کاهش دمای آب و خنک سازی تجهیزات صنعتی مختلف است. برجهای مکعبی با ایجاد بستری مناسب جهت تبادل حرارت و القای نیروی مکانیکی و گردش هوا موجب کاهش دمای سیال می‌گردد. برج خنک کن مکعبی در دو گروه کلی تحت عنوان مدار باز و مدار بسته به تولید می‌رسد. در این مقاله مباحث و سوالات ذیل را مورد بررسی قرار خواهیم داد:
- نحوه عملکرد برج خنک کننده مکعبی چگونه است؟
- قطعات کولینگ تاور مکعبی کدامند؟
- معرفی شرکت سازنده برچ خنک کن مکعبی
- آشنایی با انواع برج خنک کننده مکعبی
- تفاوت برج خنک کن مخروطی و مکعبی
- راهکارهای موجود جهت افزایش بازدهی کولینگ تاور مکعبی
برج خنک کننده مکعبی بر اساس نوع متریال سازنده پنل یا دیواره می‌تواند بصورت گالوانیزه، فایبرگلاس و چوبی ساخته شود. مدل چوبی و گالوانیزه یا فلزی آن به دلیل رسوب گرفتگی بالا، خرابیهای پی در پی و عدم ارائه راندمان برودتی مناسب، منسوخ شده‌اند.
در بسیاری از صنایع به ویژه نیروگاه، پالایشگاه، پتروشیمی، ذوب فلز برای کاهش دادن دمای تاسیسات خود از برج خنک کننده استفاده می‌کنند. شرکت ما سازنده برج خنک کننده مکعبی فایبرگلاس در تهران، مفتخر به تولید بیش از یک دهه محصولات با کیفیت به عنوان تولید کننده برج خنک کن در این عرصه قادر به ارسال این محصول به شهرهای مختلفی چون مشهد، شیراز، اصفهان و سایر نقاط کشور می‌باشد.
نحوه کار برج خنک کننده مکعبی فایبرگلاس
آبگرمی که در پروسه فعالیت تجهیزات صنعتی ایجاد می‌شود، بایستی در یک چرخه خنک کاری قرارگیرد. بدین منظور آبگرم از طریق لوله و انشعاباتی که به فلنچ های دستگاه متصل‌اند، وارد تجهیز می‌گردد. در ادامه توسط نازل، ضمن شکست جریان آب و ایجاد تلاطم در مدار، قطرات آب، بر روی پکینگ پاشیده می‌شود.
پکینگ نیز ضمن بالا بردن زمان و سطح تماس برخورد سیال، با جریان هوا بصورت مستقیم موجب کاهش دما می‌شود. بخش اندکی از جریان آب در طی فرآیند تبخیر، بصورت بخار اشباع از مدار خارج خواهد شد. بدین منظور مدار آب جبرانی جهت تامین آن، بصورت متداول سطح آب را کنترل می‌کند.
جریان هوا بوسیله چرخش فن به وجود می‌آید. اکثر برجهای مکعبی بصورت مدار باز با جریان هوادهی مخالف یا به عبارتی در خلاف جهت پاشش آب تولید می‌شوند. در نهایت آب خنک شده در قسمت تشتک دستگاه جمع آوری شده و جهت خنک کاری تجهیزات صنعتی، به سوی آنها پمپ می‌گردد.
معرفی انواع برج خنک کننده مکعبی
برج خنک کننده مکعبی بر اساس نوع گردش هوا، شامل دو گروه جریان متقاطع یا کراس فلو و جریان مخالف یا کانتر فلو می‌شود. غالب اغلب برجهای خنک کننده مکعبی، جریان مخالف است. مکانیزم هوادهی این مدل کولینگ تاور به دلیل ایجاد سطح تماس بالا و کاهش سرعت سقوط قطرات، دارای راندمان کاهش دمای بالاتری است.
بر مبنای نحوه خنک کاری و سیکل جریان آب، دارای دو تیپ مدار باز و مدار بسته می‌باشد. در برج خنک کاری مکعبی مدار باز، هدایت سیستم پاشش آب بر عهده نازلهای ثابت می‌باشد. درحالیکه در تیپ مدار بسته، سیال، با گذر از لوله‌های کویل، از طریق سطح آن تبادل حرارتی انجام می‌دهد.
برج خنک کننده مکعبی مدار بسته به علت عدم نیاز به مدار آب جبرانی، و راندمان بالای برودتی، اغلب برای تاسیسات پتروشیمی و پالایشگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. از دیگر مزایای این سیستم میتوانیم به هواخنک بودن، عدم تبخیر سیال، ایجاد اختلاف دمای بیشتر در ظرفیت و حجم های برابر اشاره کرد. برج خنک کننده هیبریدی یا ترکیبی نیز از دیگر انواع خوانواده کولینگ تاورهای مکعبی محسوب می‌گردد.
اجزا و قطعات برج خنک کننده مکعبی
- استراکچر یا بدنه: شامل پلهای مربعی از جنس فایبرگلاس که ساختار مکعبی برج خنک کننده را شکل می‌دهد.
- فن استک: بخش دایره‌ای شکل که وظیفه حفاظت از تجهیزات هوادهی نظیر فن و الکتروموتور را بر عهده دارد.
- تشتک(بیسین): مخزن نگهداری آبسرد که با رزین و ژلکت عایقبندی، و آبسرد در این قسمت جمع آوری می‌شود.
- لوور: کرکره‌های ورودی جریان هوای خشک که سرتاسر دستگاه را احاطه کرده است.
- نازل: وظیفه توزیع و تبدیل جریان آب به ریز قطرات یا به عبارتی کنترل سیستم پاشش و توزیع آب را عده دار است.
- پکینگ یا سطح پرکن: شامل دو تیپ اسپلش و فیلمی که به عنوان قلب سیستم خنک کاری از آن یاد می‌شود.
- توری و ساپورت: جهت بارگذاری پکینگ در برج خنک کننده مکعبی
- کویل: ایجاد بستر تبادل حرارت غیر مستقیم از طریق سطح آن با جریان هوا
- فن(پروانه): القای جریان هوا و به گردش در آوردن هوای ساکن کولینگ تاور یا به عبارتی تهویه مطبوع دستگاه
- شاسی آهنی: جهت بارگذاری قطعات بخش هوزینگ هوارسانی
- الکتروموتور: ایجاد نیروی مکانیکی و به چرخش در آوردن فن یا پروانه برج خنک کن مکعبی
- سیستم انتقال قدرت: دارای سه مدل گریبکس، تسمه پولی، دایرکت درایو
- قطره گیر: جلوگیری از پرتاب قطرات آب به خارج برج خنک کننده مکعبی و کاهش مصرف آب مدار جبرانی
- پمپ شاور: انتقال آب ذخیره شده در تشتک
- سایت گلس: جهت بازدید بخشهای درونی دستگاه هنگام کار
- دستگیره پنل بازدید: جهت سهولت در هنگام بازدید=
- پلوتر: وظیفه کنترل میزان سطح آب را بر عهده دارد.
- هیتر: بوسیله این قطعه، میتوانیم از یخ زدگی کویل و تشتک در فصول سرد نظیر زمستان جلوگیری کنیم.
- تابلو کنترل برق: کنترل آمپر مصرفی از سوی موتور و جلوگیری از سوختن موتور در شرایط نامساعد
راهکارهای افزایش بازدهی خنک کاری کولینگ تاور مکعبی
فرآیندهای متعددی جهت افزایش ظرفیت تبادل حرارتی در مبدل خنک کننده وجود دارد. این راهکارها شامل مجموعه اقداماتی است که پیرو بالا بردن میزان کاهش دمای سیال یا در واقع دلتا تی می‌توان انجام داد. برای مثال میتوانیم به افزایش تعداد لایه‌های پکینگ یا متراژ کویل، تغییر سرعت زاویه‌ای فن، تعداد تیغه و زاویه قرارگیری پروانه اشاره کنیم. از دیگر عوامل تاثیرگذار بر راندمان برودتی کولینگ تاور مکعبی، محاسبه و طراحی اصولی نازل برج خنک کننده ، مهندسی تعداد آنها و فواصل قرارگیری نازلها از یکدیگر می‌باشد. چنانچه این عوامل به درستی محاسبه شوند، آنگاه پدیده همپوشانی رخ می‌دهد. این پدیده زمانیکه سطوح پکینگ بطور کامل با آب تر شده باشد، صورت می‌گیرد. دیگر راهکارهای افزایش راندمان برج خنک کننده مکعبی عبارتند از:
گزینش بهترین محل برای نصب و راه اندازی برج خنک کننده: جهت جایگذاری دستگاه مکانی به دور از تابش مستقیم نور خورشید را انتخاب کنید. این امر باعث جلوگیری از بالا رفتن حرارت سیال می‌شود. محل نصب دستگاه باید به دور از تاسیسات گرما زا، با تهویه هوای مناسب و در فاصله مناسبی از استخرهای نگهداری سیال گرم باشد.
استفاده از مخزن سیرکولاتور و حوضچه‌های آبفشان یا استخر: مخازن فایبرگلاس نگهداری آب یا استخر، سبب افت دمای سیال در فواصل زمانی معینی خواهد شد. حوضچه آبفشان ضمن افزایش تبادل حرارت در اثر برقراری تماس میان آب و هوا سبب افزایش راندمان کاهنده دمای سیال می‌گردد.
بهره گیری از دریکارکرد برج خنک کننده دفع گرما از آب در حال جریان می باشد. در ، آب با هوا تماس پیدا کرده و دمای آب کاهش می یابد. این خنک شدن آب به دلیل تبخیر بخشی از آب و خروج گرما به صورت بخار می باشد.
برج خنک کن یکی از کلیدی ترین بخش های کارخانجات، صنایع فولاد، نیروگاه ها و پروسه های شیمیایی می باشد. همچنین کولینگ تاور در ساختمان های تجاری، مسکونی، فرودگاه ها، بیمارستان ها، هتل ها و مدارس کاربرد دارند. در واقع به طور دقیق می توان اینطور بیان کرد هر جایی که نیاز به خنک کردن آب باشد، از این دستگاه استفاده می توان استفاده کرد.
نحوه کار برج خنک کننده
نحوه کار برج خنک کننده ابارابا رشد جمعیت جهان، نیاز به کالاهای مختلف نیز افزایش یاقته است. بنابراین صنعت و تولید در کشورهای مختلف توسعه یافته است. حاصل فعالیت ماشین آلات و پروسه های تولید، ایجاد گرما و حرارت می باشد. برای کارکرد مداوم و موثر این تجهیزات و خطوط تولید، باید گرما از این سیستم ها گرفته شود.
بهترین، موثرترین و کم هزینه ترین راه حل دفع گرما استفاده از برج خنک کننده می باشد. امروزه برج خنک کن در بیش از 1500 نوع کارخانه مختلف مورد استفاده قرار می گیرد و یکی از پرکاربردن ترین تجهیزات در بخش صنعت می باشد.
در تصویر زیر چگونگی عملکرد برج خنک کننده نمایش داده شده است. همانطور که در عکس مشاهده می شود، آب گرم وارد دستگاه شده و توزیع می گردد. همزمان هوا نیز بوسیله فن در سیستم جریان پیدا کرده و با آب گرم تماس پیدا می کند و باعث خنک شدن آن می شود. این خنک شدن آب به دلیل تبخیر بخشی از آب و خروج گرما به صورت بخار می باشد. آب سرد شده در نهایت در قسمت تشت دستگاه جمع آوری شده و به سیستم برمی گردد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد فروش قطعات برج خنک کننده نحوه کارکرد انواع برج های خنک کننده می توانید با کارشناسان ما بگیرید
انواع کولینگ تاور
انواع برجهای خنک کننده
کولینگ تاورها در انواع مختلف ساخته می شوند که شامل موارد زیر هستند.
- جریان طبیعی
- جریان مکانیکی
- جریان اجباری
- جریان القایی
- جریان مرکب
بهترین متریال برای ساخت برج خنک کن
امروزه برج های خنک کن از سه نوع متریال بتن، فلز و یا فایبرگلاس ساخته می شوند. نوع متریال در کارکرد برج خنک کننده اثرگذار نیست و تنها عمر و هزینه نگهداری از آن را تحت تاثیر قرار می دهد. فلز به دلیل خوردگی و پوسیدگی عمر کمتری دارد و می تواند به طور متوسط تا 15 سال مورد بهره برداری قرار گیرد. همچنین هزینه نگهداری و تعمیرات سالانه این سیستم نیز بسیار بالا می باشد. در مقابل، فایبرگلاس دارای عمر بالاتری می باشد و نیاز به تعمیرات بسیار کمتر دارد. از بتن نیز برای ساخت کولینگ تاورهایی با سازه‌های بلند استفاده می شود.
دلیل استفاده از برج خنک کننده
برج خنک کن چون آب گرم را مجدداً پس از خنک شدن به گردش در می آورد، تا 98 درصد در مصرف آب صرفه جویی می کند. عملکرد برج خنک کننده به هیچ عنوان برای محیط زیست مخرب نمی باشد و حتی یکی از بهترین اشکال به کار گرفتن مکانیزم های طبیعی می باشد؛ به طوری که کولینگ تاور با صرف انرژی بسیار پایین، مقدار حرارت بسیار بزرگی را دفع می کند. اما باید دقت کرد که اگر در آب سیستم از مواد شیمیایی استفاده می شود، به صورت صحیح مورد استفاده قرار گیرد. برای اقدامات بیشتر نیز می توان با استفاده از راه های ““ و ““ مصرف انرژی و آب را بهینه کرد.
برخی اصطلاحات مهم کولینگ تاور
- اَپروچ (Approach)
اختلاف دمای میان وت بالب (Wet Bulb) محیط و دمای آب سرد خروجی از کولینگ تاور - رِنج (Range)
اختلاف دمای میان آب گرم ورود و آب سرد خروج از برج خنک کننده - بار حرارتی
- مقدار حرارت دفع شده از برج خنک کننده به واحد تن تبرید
- تن تبرید
واحد سنجش توانایی خنک کردن در واحد زمان، برابر 3.5 کیلووات - بلودان
مقدار آبی که از برج خنک کن در حال کار باید تخلیه و با آب تازه جایگزین شود تا میزان غلظت املاح و رسوب در آب برج خنک کن در حد مورد قبول باقی بماند - دریفت
مقدار آبی که در حین کارکرد به بیرون پرتاب می شود - آب جبرانی
مقدار آب تازه ای که وارد دستگاه می شود تا تبخیر آب و بلودان را جبران نماید
فت الیمیناتور یا قطره گیر: این قطعه باعث جلوگیری از تجمع بخارات اشباع در اطراف دستگاه می‌شود که در نتیجه سبب حفظ کیفیت هوای ورودی می‌گردد . همچنین با محاظت از قطعات بخش هوزینگ هوارسانی، سبب حفظ راندمان و جلوگیری از تشکیل رسوب روی جدار خارجی فن خواهد شد.
بکارگیری سختی گیر: سختی گیر رزینی ضمن زدایش یون های رسوب پذیر آب، موجب جلوگیری از کاهش راندمان قطعات در اثر رسوب گرفتگی می‌شود.