برج خنک کننده، که به نامهای کولینگ تاور و برج خنک کن نیز شناخته میشود، دستگاهی است که برای خنک کردن آب در سیستمهای صنعتی و تهویه مطبوع به کار میرود. این دستگاه با تبادل حرارتی بین آب و هوا، گرمای آب را گرفته و آن را به محیط بیرون منتقل میکند. در این مطلب به تفصیل درباره کاربردهای این کولینگ تاور، اجزای تشکیل دهنده آن، انواع مختلف این محصول و نحوه خرید و قیمت آن صحبت خواهیم کرد.
برج خنک کننده چیست؟
برج خنک کن با نام انگلیسی Cooling Tower نوعی مبدل حرارتی است که کاربرد اصلی آن جذ گرمای ایجاد شده در تجهیزات صنعتی از آب در حال جریان است. سپس به کمک تبخیر آن را به اتمسفر منتقل کرده و مایع سیال خنک شده را به سیستم برگرداند. به عبارت دیگر، برج خنککن یک تبدیل کننده انرژی است که بین آب و هوا قرار میگیرد. با جذب گرما از مایع، بخشی از آب را از حالت مایع به حالت بخار تبدیل کرده و به محیط بیرون وارد میکند. در زمانی که این تبخیر رخ میدهد، دمای آب باقیمانده که در حالت مایع است، به دلیل انرژی گرفته شده از آب، کاهش پیدا میکند.
بررسی کاربردهای برج خنک کننده
برجهای خنک کننده در انواع صنایع از جمله صنایع مختلف و ساختمانهای بزرگ کاربرد دارند. نیروگاهها برای خنک کردن بخار آب خروجی از توربینها از آن بهره میبرند. در پالایشگاهها، پتروشیمی، صنایع فولاد، صنایع غذایی، صنایع دارویی و نساجی کاربرد دارد. استفاده از آن برای خنک کردن سیالات مختلف در فرآیند پالایش، فرآیند تولید مواد پتروشیمی، خنک کردن آب در فرآیند تولید فولاد، مواد غذایی، دارو و پارچه است.
همچنین، برجهای خنک کننده در سیستمهای تهویه مطبوع بزرگ برای خنک کردن آب سردی که در چیلرها استفاده میشود، هم به کار میرود.
دفع گرمای دستگاههای صنعتی مختلف
نحوه دفع گرمای دستگاههای صنعتی توسط برج خنک کننده به صورت زیر است:
- آب گرم: در ابتدا، آب گرم از دستگاه صنعتی مورد نظر به برج خنک کننده هدایت میشود
- پخش آب: آب گرم در داخل برج خنک کننده به وسیله نازلها یا پاششکنندهها به قطرات ریز تبدیل میشود
- تماس با هوا: قطرات ریز آب با هوای محیطی که از طریق فنها به داخل برج خنک کننده دمیده میشود، تماس پیدا میکنند
- تبخیر: قسمتی از آب گرم تبخیر میشود و گرمای نهان تبخیر از آب گرفته میشود و باعث خنک شدن آب میشود
- آب خنک: آب خنک شده از برج خنک کننده جمعآوری میشود و دوباره به دستگاه صنعتی مورد نظر هدایت میشود
خنک کردن چیلرهای دستگاه تهویه مطبوع ساختمانها در فصول گرم سال
در فصول گرم سال، یکی از روشهایی که برای خنککردن چیلرهای دستگاههای تهویه مطبوع ساختمانها استفاده میشود، استفاده از برج خنککن است. که به عنوان جزء اصلی تجهیزات خنککننده مورد استفاده در سیستمهای تهویه مطبوع ساختمانها قرار میگیرند. برج خنککن با جذب گرمای تولید شده توسط چیلرها، آب را خنک کرده و این آب خنک شده به سیستم چیلرها بازمیگردد تا دستگاهها بتوانند به طور موثر و بهینه عمل کنند.
این روش از تبخیر آب روی سطح تماس با هوا برای خنککردن آب استفاده میکند و به این ترتیب، حرارت اضافی تولید شده توسط چیلرها به اتمسفر منتقل میشود و آب خنک شده به سیستم بازگردانده میشود. این روش از برجهای خنککن برای خنککردن آب در چیلرها، بهبود کارایی و کارکرد دستگاه تهویه مطبوع را در فصول گرم سال افزایش میدهد.
اجزای اصلی کولینگ تاور
کولینگ تاور اجزای مختلفی دارد که در این بخش به معرفی اجزای اصلی آن میپردازیم:
- الکتروموتور (motor) یکی از مهمترین اجزای کولینگ تاور است که وظیفه تامین نیرو محرکه برای چرخش فن را بر عهده دارد
- فن یا پروانه (fan) با چرخش خود، هوا را از میان پکینگها عبور میدهد و باعث خنک شدن آب میشود. تبادل حرارتی، گرمای آب را به محیط بیرون منتقل میکند
- انتقال قدرت تسمهای (speed reducer) در سیستم انتقال قدرت تسمه ای، نیروی محرکه از الکتروموتور به وسیله تسمه و فولی به فن منتقل می شود
- انتقال قدرت گیربکسی در سیستم انتقال قدرت گیربکسی، نیروی محرکه از الکتروموتور به وسیله گیربکس به فن منتقل می شود. گیربکس باید با توجه به قدرت الکتروموتور، سرعت فن و شرایط محیطی انتخاب شود
- سطوح خنککن (fill) به عنوان پکینگ نیز شناخته میشوند. وظیفه اصلی سطوح خنک کن افزایش سطح تماس بین آب و هوا برای تبادل حرارتی بیشتر و خنک شدن آب است
- کویل (coil) یکی از اجزای اصلی کولینگ تاورهای مدار بسته است که وظیفه انتقال حرارت بین سیال خنک شونده (آب) و محیط اطراف را بر عهده دارد. به عبارت دیگر، کویل عمل مبدل حرارتی را در برج خنک کننده انجام میدهد
- نازل (nozzle) یکی از بخشهای مهم کولینگ تاورهای مدار باز است. نازل وظیفه توزیع یکنواخت آب گرم روی سطوح خنک کننده (پکینگ ها) را بر عهده دارد
- آب پخش کن ( head sprinkler) به اسپرینکلر نیز معروف است. یکی از اجزای حیاتی کولینگ تاورها از نوع مدار باز بوده که کاربرد اصلی آن توزیع یکنواخت آب بر سطح خنک کننده یا همان پکینگ است
- لوله و انشعابات داخلی (pipe and fittings) کولینگ تاور وظیفه انتقال آب گرم و خنک را در سرتاسر برج بر عهده دارند. جنس، سایز و انشعابات این لولهها به عوامل مختلفی از جمله ظرفیت کولینگ تاور، نوع آب و شرایط محیطی بستگی دارد
- بست کمربندی (belt fastener) به بست کابل نیز معروف است. یکی از ابزارهای پرکاربرد در کولینگ تاور است که برای بستن و محکم کردن لولهها، کابلها و سایر اجزا به کار میرود. انواع بست کمربندی شامل پلاستیکی، فلزی و قابل تنظیم است
- قطرهگیر (drift eliminator) به دریفت الیمیناتور نیز شناخته میشود. این قطعه وظیفه جلوگیری از خروج قطرات آب از برج خنک کننده را بر عهده دارد. قطره گیر با ایجاد یک مانع فیزیکی در مسیر جریان هوا، از خروج قطرات آب همراه با هوا جلوگیری میکند
- تشتک (basin) یا حوضچه آب سرد وظایف متعددی مانند جمع آوری آب خنک، حفظ سطح آب، جلوگیری از ورود آلودگی و تسهیل فرآیند تصفیه را بر عهده دارد
- کرکرهها (louvre) دریچه ورودی هوای خنک شده به داخل برج است
- تنوره خروج هوا (fan deck) یا همان دودکش به خروج هوای گرم و مرطوب از برج کمک میکند. هوای گرم و مرطوب پس از عبور از سطوح خنک کننده و تبادل حرارت با آب، از طریق تنوره خروج هوا از برج خارج میشود
- پنل (panel) به دیواره کولینگ تاور نیز شناخته میشوند. یکی از اجزای اصلی برج خنک کننده هستند که وظایف متعددی دارند. وظایف پنل محافظت از اجزای داخلی، حفظ رطوبت، ایجاد عایق و کنترل صدا است
- ساپورتهای حائل یا نگهدارنده (supports) وظایف ساپورت حائل نگهداری از پکینگ، جلوگیری از افتادگی پکینگ، تقسیم بندی فضای داخلی برج و ایجاد مسیر عبور هوا است
- محافظ پروانه (fan Guard) از ورود اشیا خارجی به داخل برج خنک کننده و آسیب رساندن به اجزای داخلی آن جلوگیری میکند
- شاسی موتور(motor Chassis) وظیفه نگهداری از موتور الکتریکی کولینگ تاور و جلوگیری از لرزش را بر عهده دارد
- فلنچ ورودی(inlet Flange) وظیفه اتصال لوله ورودی و کنترل جریان آب ورودی به برج خنک کننده را داراست
- فلنچ خروجی(outlet Flange) با کنترل جریان آب خروجی از خنک کننده، به تنظیم دمای آب خروجی کمک میکند
- فلوتر (floater) با بالا و پایین رفتن در حوضچه، سطح آب را رصد کرده و در صورت نیاز، شیر ورودی آب را باز یا بسته میکند
- شیر تخلیه(drain valve) وظیفه آن تخلیه آب از حوضچه کولینگ تاور در مواقعی که نیاز به تعمیر و نگهداری یا تمیز کردن است
- فلنچ سرریز (overflow) وظیفه آن جلوگیری از سرریز شدن آب از حوضچه کولینگ تاور در مواقعی که سطح آب بیش از حد بالا میرود، است
- اجزای جانبی برج خنک کننده علاوهبر اجزای اصلی، اجزای جانبی شامل سیستم زهکشی، سامانه لجنزدایی، سیستم کنترل دما، سیستم روشنایی، نردبان و سیستم تهویه است
- کنترل دور متغیر روشی برای تنظیم سرعت دوران فن کولینگ تاور برای صرفه جویی در مصرف انرژی، کاهش صدا، افزایش طول عمر تجهیزات و کنترل دقیق دمای آب است
- آنتی فریز ضدیخ روشی برای جلوگیری از یخ زدگی آب در فصل زمستان است
- دک کاهش صدای فن برای کم کردن لرزش پروانه و کاهش دور فن است
- لرزه گیر مکانیکی برای کاهش لرزش و ارتعاشات ناشی از کارکرد فن و موتور به کار میرود
- تخلیه اتوماتیک سیستمی برای تخلیه خودکار آب جهت جلوگیری از رسوب و رشد میکروارگانیسم است
- فیلتراسیون هوا به منظور جلوگیری از ورود ذرات معلق و آلاینده به داخل برج استفاده میشود
- سایت گلس یا پنل بازدید دریچهای شفاف که در بدنه کولینگ تاور نصب میشود و امکان مشاهده داخل برج را فراهم میکند
- پمپ شاور پمپ کوچکی است که در کولینگ تاورهای هیبریدی برای پاشش آب بر روی کویل خنک کننده استفاده میشود
- توری آشغالگیر از جنس فلز یا پلاستیک که برای جلوگیری از ورود ذرات معلق و رسوب است
- فیلتر میکرونی نوعی فیلتر تصفیه آب که ذرات معلق و آلایندهها را با دقت بسیار بالایی از آب عبوری جدا میکند
نحوه عملکرد برج خنک کننده
نحوه عملکرد برج خنک کننده مشابه یک مبدل حرارتی، فرآیند خنک سازی آب برای تجهیزات صنعتی را برعهده دارد. ابتدا، آب گرم که نیاز به خنک کردن دارد، وارد برج میشود. آب گرم از بالای برج روی سطحهای پراکنده پخش شده، هوا از زیر برج وارد شده و در تماس با آب گرم، گرما را جذب میکند. به محض تماس با هوای گرم، بخشی از آب به شکل بخار به اتمسفر منتقل میشود. این تبخیر باعث خنک شدن دیگر بخشهای آب میشود. آبی که توسط تبخیر خنک شده است، به سیستم بازگردانده میشود تا مجدد برای خنک کردن استفاده شود.
انواع برج خنک کننده بر اساس شکل ظاهری
برج خنک کننده مکعبی
- کارایی بالا: برج خنککن مکعبی به دلیل ساختار مکعبی خود، کارایی بالایی در انتقال حرارت دارد و از انرژی بهینهای برای خنک کردن آب استفاده میکند
- جایگزینی مناسب: برج مکعبی میتواند به عنوان یک جایگزین مناسب برای برجهای خنککن دیگر در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد
- فضای کمتر: به دلیل شکل مکعبی یا مستطیلی آن، برج مکعبی نیاز به فضای کمتری برای نصب دارد و از فضای محدود بهینه استفاده میکند
- طراحی زیبا: این نوع برج به دلیل شکل هندسی خاص خود، ظاهری زیبا و مدرن دارد که میتواند به زیبایی و استایل ساختمان کمک کند
- عمر طولانی: از مواد باکیفیت و با دوام ساخته میشود که باعث افزایش عمر مفید و کاهش نیاز به تعمیرات مکرر میشود
برج خنک کننده مخروطی
انواع برج خنک کننده بر اساس کاربرد
برج خنک کننده صنعتی
برج خنک کننده خانگی
- چیلر جذبی از اصل جذب حرارت برای خنک کردن آب استفاده میکند. این نوع خنک کننده به طور معمول از جاذب (آب) و روان کننده (آمونیاک) تشکیل شده است. کاربرد اصلی چیلر جذبی در خنک کردن آب در سیستمهای تهویه مطبوع خانگی است. این نوع برج یک گزینه پایدار و اقتصادی برای خنک کردن آب در منازل استفاده میشود
- چیلر تراکمی از اصل تراکم گاز برای خنک کردن آب استفاده میکند. این نوع برج خنککننده دارای یک کمپرسور یا متراکم کننده برای فشردهسازی گاز و ایجاد خنکای مورد نیاز است. کاربرد اصلی چیلر تراکمی در تهویه مطبوع و سیستمهای گرمایش و خنکای خانگی است. این نوع برج خنککننده به عنوان یک گزینه قدرتمند و با کارایی بالا برای خنک کردن آب در منازل مورد استفاده قرار میگیرد
انواع برج خنک کننده بر اساس جنس بدنه
- برج خنک کن گالوانیزه: بدنه این نوع برج از جنس فولاد گالوانیزه تشکیل شده است. این خنک کن به دلیل پوشش ضد زنگی که دارد، در مقابل عوامل خوردگی و رطوبت مقاوم است. خنک کن گالوانیزه در محیطهای صنعتی و نیروگاهها برای خنک کردن آب استفاده میشود
- برج خنک کن فایبرگلاس: این نوع خنک کننده دارای بدنهای از جنس فایبرگلاس بوده که دارای مقاومت زیادی در برابر خوردگی است. این نوع برج سبک و دارای عایقبندی بسیار مناسب است. خنک کن فایبرگلاس در سیستمهای تهویه مطبوع و ساختمانها مورد استفاده قرار میگیرد
- برج خنک کن بتنی: این نوع خنک کننده از بدنهای با جنس بتن تشکیل شده است. بدنه بتنی دارای ویژگیهایی مانند مقاومت ساختاری و پایداری بالا است. خنک کن بتنی در سیستمهای صنعتی و پالایشگاهها برای خنک کردن آب مورد استفاده قرار میگیرد
- برج خنک کن چوبی: این نوع خنک کن دارای بدنهای است که از جنس چوب تشکیل شده است که به دلیل زیبایی و قابلیت ساخت بالا مورد توجه قرار میگیرد. خنک کن چوبی در سیستمهای خنک کننده خانگی مورد استفاده قرار میگیرد
انواع برج خنک کننده از نظر سیکل کارکرد
- خنک کننده مدار باز
- خنک کننده مدار بسته
- خنک کننده هیبریدی
برج خنک کننده مدار باز
برج خنک کننده مدار بسته
برج خنک کننده هیبریدی
تعیین ظرفیت برج خنک کننده
- محاسبه مقدار حرارتی مورد نیاز برای خنک کردن آب به کمک فرمولهای حرارتی و دانش فنی مربوطه
- انتخاب یک خنک کننده با ظرفیت مناسب بر اساس مقدار حرارت به دست آمده و ویژگیهای فنی دیگر مانند جریان آب و دمای ورودی و خروجی آب
خرید و قیمت برج خنک کننده
جمعبندی