برج خنک کننده

8برج خنک کننده (کولینگ تاور) چیست؟

برج خنک کن وسیله ای است که حرارت ایجاد شده در سیکل های صنعتی همانند نیروگاه ها و ذوب آهن یا سیستم های تهویه مطبوع مرکزی مانند چیلر را جذب کرده و به محیط پیرامون منتقل می کند. عمده کاربرد برج خنک کننده در سیکل های صنعتی و سیستم های تهویه خانگی می باشد. در ادامه به بررسی بیشتر مشخصات فنی کولینگ تاور می پردازیم.

کاتالوگ برج خنک کننده

انواع برج خنک کننده

برج خنک کننده را از نظر جریان هوا و سیکل کار کرد می توان دسته بندی کرد، که در ادامه به شرح انواع آن و مشخصات کولینگ تاور می پردازیم.

برج خنک کننده بارانی یا برج خنک کننده جریان متقاطع

برج خنک کننده بارانی به گونه ای کار می کند، که آب خارج شده از کندانسور، از طریق پمپ به تشتک های بالایی کولینگ تاور بارانی منتقل شده و در آنجا از طریق سوراخ های روی تشتک ها به صورت قطرات باران روی پکینگ ها ریخته و همزمان با این فرآیند فن کولینگ تاور هوای بیرون را از دمپرها به داخل کشیده و با عبور از بین پکینگ ها باعث کاهش دمای آب عبوری از بین آنها می شود.

نحوه عملکرد برج خنک کن بارانی یا برج خنک کن متقاطع

برج خنک کن آبگردان یا جریان مخالف

برج خنک کننده آبگردان، آب گرم کندانسور را به برج خنک کن منتقل می کند و آنجا از طریق افشانک ها روی پکینگ های برج پاشیده می شود و همزمان فن برج خنک کن هوای بیرون را از دمپرهایی که پایین آن تعبیه شده است به داخل کشیده و هوا را در خلاف جهت ریزش آب ها به بالا می کشد و باعث تبادل دما بین آب و هوای عبوری می گردد و در ادامه پکینگ ها آب خنک شده به کندانسور منتقل می کنند. در این مدل از برج های خنک کن بین افشانک ها و پکینگ ها، قطره گیر نصب می گردد تا از هدر رفت آب جلوگیری شود. کولینگ تاور جریان مخالف، در مدل های زیر ارائه می گردد.

• برج خنک کننده آبگردانی با جریان هوای طبیعی
• برج خنک کننده آبگردانی با جریان هوای مکانیکی
• برج خنک کننده آبگردانی با جریان هوای اجباری

برج خنک کن آبگردانی با جریان طبیعی

این مدل از برج خنک کننده آبگردانی بدون فن طراحی شده و از جریان طبیعی هوا که به علت اختلاف فشار هوا به وجود می آید، استفاده می کند. این برج های خنک کننده گزینه مناسبی برای استفاده در نیروگاه ها و کارخانه ها که حجم آب در گردش زیاد است، می باشند به همین دلیل به آن برج خنک کننده نیروگاه نیز می گویند. همچنین در نیروگاه هایی که توربین بخار و توربین گازی در امتداد یکدیگر قرار می گیرند تشکیل یک بلوک نیروگاه سیکل ترکیبی را می دهند، که از برج خنک کننده نیروگاه سیکل ترکیبی استفاده می کنند.

نحوه عملکرد برج خنک کن آبگردانی با جریان طبیعی

برج خنک کننده آبگردانی با جریان مکانیکی

در این مدل از برج های آبگردانی هوای عبوری در آنها از طریق فن که در بالای آنها تعبیه شده است به جریان در می آید.

نحوه عملکرد برج خنک کننده آبگردانی با جریان مکانیکی

برج خنک کن آبگردانی با جریان اجباری

در این سری از برج های خنک کننده آبگردانی از فن سانتریفیوژی در پایین دستگاه استفاده می شود که هوای بیرون را در خلاف جهت پاشش آب در برج خنک کن به جریان در می آورد.

نحوه عملکرد برج خنک کن آبگردانی با جریان اجباری

انواع برج خنک کننده از نظر سیکل کارکرد

در ادامه انواع کولینگ تاور از نظر سیکل کارکرد را بررسی می کنیم.

برج خنک کن مدار باز

از برج خنک کننده باز برای خنک کردن سیالی استفاده می شود که خودش مستقیما با محیط بیرون تبادل دمایی دارد. در کولینگ تاور آب خروجی از کندانسور مستقیما با هوای بیرون تبادل دمایی کرده و زمانی که خنک شود و به داخل کندانسور بر می گردد. برج های خنک کن باز را با نام برج خنک کن تر نیز گفته می شناسند. ولی بهتر است از اصطلاح تر برای کندانسور استفاده شود.

نحوه عملکرد برج خنک کننده مدار باز

برج خنک کننده مدار بسته

کولینگ تاور مدار بسته یکی دیگر از برج های خنک کننده بوده که دارای سیال خنک شونده است و مستقیما با محیط بیرون ارتباطی ندارند و از داخل لوله به برج منتقل شده و تا از طریق تبادل دمایی بین لوله و محیط خنک شوند. گاهی به این برج ها، برج خنک کن خشک نیز گفته می شود که این اطلاح خشک صحیح نمی باشد زیرا این اصلاح برای انواع کندانسور است.

نحوه عملکرد برج خنک کن مدار بسته

.

برج خنک کننده هیبریدی

منظور از کولینگ تاور هیبرید یعنی ترکیب دو یا چند روش مختلف برای بهبود راندمان و عملکرد یک سیکل است. برج خنک کن هیبریدی ترکیبی از برج خنک کن باز و بسته بوده که در بالای برج خنک کن به وسیله جریان هوا، آب درون لوله ها، مقداری از گرمای خود را از دست داده و سپس روی پکینگ ها پاشیده می شود و پس از عبور از کولینگ تاور هیبریدی وارد تشت آب سرد شده و به سیستم بر می گردد.

نحوه عملکرد دستگاه برج خنک کننده

برج خنک کننده یا کولینگ تاور وسیله ای است برای خنک کردن کندانسور که در چیلرهای آب خنک از آنها استفاده می شود. اواپراتور گرمای خود را به کندانسور منتقل کرده و آب داخل کندانسور گرم شده و سپس برای کاهش دمای آب کندانسور به برج خنک کن منتقل می شود و در آنجا با تبادل دما با محیط بیرون خنک شده و مجدد به کندانسور بر می گردد. در شکل زیر نحوه عملکرد برج خنک کننده را نمایش می دهد.

انواع کولینگ تاور از نظر جنس بدنه

هریک از مدل های معرفی شده امکان ساخت در جنس های زیر را دارند.

• برج خنک کن گالوانیزه: معمولا در ساخت برج های خنک کن بارانی از جنس گالوانیزه استفاده می شود که در مقابل آب و نور خورشید مقاومت بالایی ندارند.
• برج خنک کن فایبر گلاس: این مدل بیشتر در ساخت برج های متقاطع و آب گردانی استفاده می گردد که در مقابل گردش آب، تابش دائمی نور خورشیدو پرتو فرابنفش مقاومت بالایی دارند که به آنها برج خنک کن پرتوی نیز می گویند.
• برج خنک کن بتنی: کولینگ تاور بینی در ساخت برج های جریان طبیعی نیروگاهی کاربرد دارد.
• برج خنک کن چوبی: این مدل منسوخ شده است و دیگر از این جنس استفاده نمی شود.

اجزای برج خنک کننده

برج خنک کننده از اجزای بسیاری تشکیل شده است به همین دلیل در ادامه به شرح هر بخش می پردازیم که سبب می شود کاربر با نحوه ساخت کولینگ تاور و عملکرد آن آشنا شود.

• بدنه: بدنه مهمترین بخش در برج خنک کننده بوده که معمولا از جنس فایبر گلاس با الیاف حصیری درست می شود. در برج های خنک کننده با جریان اجباری از بدنه گالوانیزه نیز استفاده می کنند.
• الکتروموتور و فن: الکتروموتور و فن شامل دو بخش الکتروموتور و فن بوده که الکتروموتور نیروی مکانیکی نیرویی مکانیکی مورد نیاز برای گردش فن را برعهده دارد. وظیفه اصلی گردش هوا در کولینگ تاور بر عهده مجموعه فن است.
• خروجی هوا: خروجی هوای کولینگ تاور در عین سادگی از اهمیت بالایی برخوردار است و مهمترین کار آن ایجاد یکنواختی در جریان هوای داخل برج خنک کن می باشد.
• قطره گیر: از قطره گیر برج خنک کن برای جلوگیری از اتلاف و هدر رفت آب استفاده می شود. به این صورت که قطرات مکش شده به سمت پروانه را در خود گیر انداخته و به سمت پایین برج هدایت می کند. قطره گیرها معمولا ظاهری شبیه به کندو دارند.

• نازل: نازل یا افشانک در برج های خنک کننده آبگردانی کاربرد دارند و با پاشش آب داغ روی پکینگ هایی که با جریان هوا در تماس هستند باعث کاهش دمای آب می شوند.

• پکینگ: برای ایجاد مقطعی که آب و هوا با هم در تماس اند، از پکینگ ها استفاده می شود. که به آنها مدیا نیز می گویند و عموما از جنس فایبر گلاس ساخته شده اند.

• دمپر یا ورودی هوا: دمپرها وظیفه ورود مقدار مشخصی هوای خشک و تازه به داخل برج خنک کننده را بر عهده دارند.
• حوضچه آب سرد: آب داغ بعد از عبور از پکینگ ها خنک شده و در کف برج داخل حوضچه ای جمع می شود که از آن حوضچه به چیلر برگردد.
• تشتک های بالایی: در برج های جریان متقاطع بارانی آب ورودی از سمت کندانسور روی حوضچه هایی که بالای برج خنک کن قرار دارند می ریزد و در کف این حوضچه ها سوراخ های متعددی وجود دارد که باعث می شوند آب به صورت بارانی روی پکینگ ها ریخته و دمای آن کاهش یابد.

نکات هنگام خرید برج های خنک کن

محاسبات طراحی برج خنک کننده بسیار دقیق و استاندارد بوده، برای همین در انتخاب و خرید برج های خنک کننده نیازمند رعایت نکاتی برای محاسبه می باشید، در ادامه شرحی از آن مطرح می کنیم.

نحوه تعیین ظرفیت برج های خنک کننده

این روزها با توجه به اینکه علاقه مصرف کنندگان مختلف به استفاده از سیستم های تهویه مرکزی و علی الخصوص چیلر افزایش یافته، انتخاب برج خنک کننده مناسب با ظرفیت چیلر از اهمیت بالایی برخوردار است. اگر ظرفیت کولینگ تاور کمتر از ظرفیت مورد نیاز چیلر باشد علاوه بر کاهش بازدهی سیستم سرمایش ساختمان، می تواند باعث خسارات جبران ناپذیری در سیستم شود. قبل از انتخاب و محاسبه ظرفیت برج خنک کن لازم است با چند پارامتر مهم در این زمینه آشنا شویم.

• دبی آب در گردش: دبی آب در گردش به مقدار آبی گفته می شود که توسط پمپ در برج خنک کن به گردش در می آید که آن را با M نشان می دهند. برای محاسبه دبی آب در گردش، سرعت آب را بر حسب متر در ثانیه و بین 2.5 تا 3 در نظر گرفته و ضربدر سطح مقطع لوله ورودی آب به کولینگ تاور (بر حسب متر مربع) کرده و دبی آب در گردش، برحسب متر مکعب در ثانیه به دست می آید.
• منطقه جغرافیایی: یکی از موارد مهم در محاسبه فرمول ظرفیت برج خنک کن، منطقه جغرافیایی است. دما و رطوبت نسبی هوای منطقه ای که برج خنک کن در آن نصب می شود بسیار حائز اهمیت است. لذا بدیهی است که هرچه دمای هوای محیط بیشتر باشد، باید ظرفیت برج افزایش یافته تا بتواند اختلاف دمای مورد نیاز سیستم را فراهم کند و همچنین هر چه رطوبت محیط بیشتر، ظرفیت بیشتری برای عمل تبخیر نیاز است. این پارامتر که با ثابت C نمایش داده می شود. توسط سازمان هواشناسی اعلام می گردد. که برای شهر تهران واحد انگلیسی 4200 و متریک 500 در واحد استاندارد در نظر گرفته می شود.
• اختلاف دما: اختلاف دمای مورد نیاز سیستم که باید توسط برج خنک کننده ایجاد شود. به عبارتی اختلاف دمای آبی که از کندانسور با یک دما وارد برج خنک کن شده و سپس از آن خارج می شود را اختلاف دما می گویند. که معمولا 10 درجه فارنهایت یا 5 درجه سانتیگراد می باشد. محاسبه ظرفیت حرارتی کولینگ تاور از طریق فرمول زیر به دست می آید.

Q=MC (ΔT)

نکات تعیین ظرفیت برج خنک کننده

با توجه به ضریب عملکرد متفاوت در برج خنک کن چیلر های جذبی و تراکمی (در چیلر جذبی ضریب عملکرد کمتر از 1 و در چیلرهای تراکمی نزدیک به 3 می باشد) پس از محاسبات فوق می بایست برای اطمینان از عملکرد مناسب سیستم عدد به دست آمده را برای چیلر های جذبی در 2 و برای برج خنک کننده چیلرهای تراکمی در 1.3 ضرب کنیم.

• نوع برج خنک کن: پس از محاسبه ظرفیت برج خنک کن حالا نوبت آن است که نوع برج خنک کننده را انتخاب نماییم. موردی که ذهن کارفرما را درگیر می کند این است که از کدام برج های خنک کننده، کروی شکل یا مکعبی می توان استفاده کرد.
• میزان هوادهی: در برج های خنک کننده مکعبی از فن های قدرتمند با 6 و 8 پره استفاده می کنند که حداقل 50 درصد هوادهی بیشتری را فراهم می کند. این در حالیست که در مدل خنک کننده کروی از فن هایی ضعیف تر با 4 پره استفاده می شود.
• اتلاف آب: در برج های مخروطی به علت عدم وجود قطره گیر میزان اتلاف آب در آنها بیشتر است.
• سیستم کاهش دور الکتروموتور: در برج های مخروطی برایانتقال قدرت از تسمه استفاده نمی شود همین امر باعث افرایش عملکرد می گردد. همچنین ریسک خرابی و پوسیدگی تسمه که در برج های خنک کننده زیاد اتفاق می افتد کمتر می شود.
• راندمان: در برج های مخروطی سرعت جریان هوا معمولا حداکثر 1.8 متر در ثانیه و در برج های خنک کن مکعبی به 3 متر در ثانیه می رسد. در نتیجه سطح مقطع یکسان، بازدهی و خنک کنندگی برج های خنک کننده مکعبی را افزایش می دهد.
• توزیع آب: در برج های خنک کننده گرد از سیستم پاششی برای خنک کردن پکینگ ها استفاده می شود که با مشکلات متعددی از جمله خراب شدن بلبرینگ، گرفتی نازل ها و همپنین خشک شدن مانند بخش عمده ای از پکینگ ها مواجه می شویم و در مقابل برج های مکعبی به دلیل ریزش بارانی آب روی پکینگ و ایجاد جریان یکنواخت بازدهی و دوام سیستم توزیع آب بهتر است.
• بدنه: در برج های خنک کننده مکعبی به علت یکپارچه بودن از حداکثر طراحی بدنه با اتصالات کمی استفاده می شود که باعث استحکام و دوام بیشتری می گردد. برج مکعبی در مقابل برج های مخروطی از اتصالات زیادی استفاده می کنند که لرزش دستگاه هنگام کار باعث ترک و شکستگی می گردد.

همانطور که در موارد مهم بالا متوجه شدیم برج های مکعبی برتری محسوس و قابل توجهی نسبت به برج های مخروطی دارند. پس توصیه ما استفاده از برج های مکعبی می باشد ولی در مقابل تمام این قیاس ها برج های خنک کن مکعبی قیمت بالاتری نسبت به مخروطی دارند.

کاربرد برج خنک کننده

برج های خنک کن به دو دسته خانگی و صنعتی تقسیم بندی می شوند که در ادامه کاربرد هر یک را شرح می دهیم:

برج خنک کننده خانگی

برج خنک کن خانگی در سیستم های تهویه مطبوع واحدهای مسکونی و اداری کاربرد دارد. عموما از جنس فایبر گلاس و گالوانیزه ساخته شده و دارای وزن و ابعاد کمتری نسبت به کولینگ تاورهای صنعتی بوده که در برابر شرایط محیطی دارای مقاومت بالایی می باشد. این مدل برج خنک کننده موجود در بازار از نظر عملکرد، سایز، جنس و اندازه با هم متفاوت است. کاربرد برج خنک کننده خانگی به صورت زیر می باشد:

• چیلر جذبی
• چیلر تراکمی

برج خنک کننده صنعتی

بسیاری از صنایع برای خنک سازی سیالات داغ می توانند از برج خنک‌ کن صنعتی با تبرید پایین استفاده کنند که بسیار با صرفه و اقتصادی تر از هر روش خنک سازی دیگری است. در بیشتر موارد برج های خنک کننده صنعتی از جنس بتنی با ظاهری هذلولی تولید می شوند و در بعضی موارد معدودی از جنس فایبر گلاس نیز ساخته شده اند. در زیر برخی از کاربردهای برج خنک کننده صنعتی را برمی شماریم:

• ذوب آهن
• پالایشگاه
• نیروگاه
• نیروگاه با سیکل ترکیبی
• کارخانه سیمان
• توسعه معادن
• کلیه سیستم های خنک سازی صنعتی

برندهای برج خنک کننده

• برج خنک کننده ابارا
• برج خنک کننده مهتاب گستر
• برج خنک کننده وستکول
• برج خنک کننده دما گستر

برج خنک کننده دست دوم

برج خنک کن نیز می تواند مانند بیشتر ماشین آلات صنعتی به صورت دست دوم خرید و فروش شود. منتهی باید قبل از خرید برج خنک کن دست دوم به یک سری موارد توجه نمود.

• کولینگ تاورها به علت جریان آب در آنها معمولا در اتصالات و قطعات داخلی تا حدودی دچار خوردگی می شوند و هم چنین بدنه و سازه نگهدارنده آنها به علت تابش دائمی نور خورشید دچار ضعف و پوسیدگی می گردد.
• قبل از اقدام برای خرید کولینگ تاور دست دوم می بایست راجع به نوع کاربری قبلی و محل نصب آن تحقیق نمود.

لازم به ذکر است عکس کولینگ تاور می تواند در انتخاب موثر باشد، و کولینگ تاور دست دوم شاید در ابتدای خرید هزینه کمی داشته باشد ولی تجربه ثابت کرده است که پس از نصب و راه اندازی هزینه سرویس و تعمیرات آن برای خریدار سرسام آور می شود.

قیمت برج خنک کننده

قیمت کولینگ تاور به موارد مهمی از قبیل میزان ظرفیت حرارتی، مواد اولیه به کار رفته و نوع آن بستگی دارد. لذا می بایست قبل از هر اقدامی برای خرید با کارشناسان ما تماس گرفته تا در کنار ظرفیت سنجی مناسب با سیستم مورد نظرتان شما را در خریدی با کیفیت و قیمتی مناسب یاری نمایند. لازم به ذکر است فروش قطعات برج خنک کننده و انجام معادلات برج خنک کننده توسط کارشناسان هایپر صنعت فامکو انجام می پذیرد برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید با کارشناسان هایپر صنعت فامکو تماس حاصل نمایید.