برج خنک کننده مدل TTS-CT

دمای خشک هوا

دمای خشک یا دمای حباب خشک دمایی است که توسط دماسنج های معمولی قابل اندازه گیری است .هنگام اندازه گیری دمای خشک محیط دماسنج باید در سایه ودور از اثار تشعشع خورشید قرار داشته باشد.

دمای خشک محیط در هر منطقه طبق اطلاعات استخراج شده از ایستگاه های هواشناسی دارای میانگین حداقل وحداکثر می باشد که در محاسبات تهویه به عنوان مراجع مورد استفاده قرار می گیرد.

دمای مرطوب هوا

خرید برج خنک کننده مکعبی: چنانچه حباب یک دماسنج معمولی را با یک پارچه ای مرطوب پوشانده ودر معرض جریان هوا قرار دهیم دماسنج دمایی را نشان می دهد که از دمای خشک کمتر است این دمارا دمای مرطوب یا دمای حباب مرطوب می نامند.
در واقع دمایی که توسط این دماسنج نمایش داده می شود واکنشی است به تاثیر سرمایش تبخیری آب که پارچه به آن آغشته شده است.
محاسبه دمای مرطوب با استفاده از دمای خشک ورطوبت نسبی از نمودار سایکرومتریک قابل محاسبه می باشد.
در برج های خنک کننده دربهترین شرایط دمای آب برج 3-2 درجه بالاتر از دمای حباب مرطوب خواهد بود در چنین شرایطی استفاده از برج خنک کننده در مناطقی با رطوبت بالا بلا استفاده می باشد.

در اکثر کارخانجات کوچک وبزرگ یکی از اصلی ترین ومهم ترین تجهیز درحوزه ی خنک کاری میتوان به برج خنک کننده (کولینگ تاور هیبریدی) اشاره کرد.

در واحدهاي صنعتي بعضي از واكنشهاي شيميايي در درجه حرارت بالا صورت مي گيرند و نيز بعضي از واكنشهاي شيميايي حرارت زا مي باشند بنابراين لازم است حرارت حاصل را به طريقي از سيستم خارج نمود ، كه اين كار را با استفاده از برجهاي خنك كننده آبي و يا خنك كننده هاي هوايي انجام مي دهند.

خنك كننده هاي هوايي از سيال هوا استفاده مي كند و به دليل ضريب انتقال حرارت كم هوا نياز به سطح تبادل حرارتي زيادي است به همين علت خنك كننده هاي هوايي بسيار بزرگتر از خنک كننده هاي آبي مي باشند.

از طرف ديگر كنترل اين خنک كننده ها و همچنين به جريان درآوردن هوا در آنها مشكل تر از خنک كننده هاي آبي مي باشد.

همچنين مهمترين نقص خنك كننده هاي هوايي نسبت.به نوع آبي افت دماي كمتر آن مي باشد حداكثر كاهش دما در اين نوع خنك كننده ها 10 درجه فانهایت می باشد واگر دمای هوا بالا باشد اثر خنک کنندگی دستگاه به شدت کاهش می یابد.

در خنك كننده هاي آبي از سيال آب استفاده مي كنند كه غالبا شامل آب شيرين، آب شوردريا ويا مخلوطي از آب يا الكل هاي مونو يا پلي هيدريک می باشد، بسته به نوع منبع تأمين آب، خنك كن ممكن است داراي كيفیت هاي متفاوتي باشد كه با توجه به كيفيت آب هاي مورداستفاده تمايل به خوردگي و رسوب گذاري و … در برجهاي خنك كننده آبي وجود خواهد داشت و بايستي اصلاحات لازم را روي آب انجام داد كه تا آنجا كه ممكن است خطرات حاصل را به حداقل رساند.

بطور کلی  برج خنک کننده ابارا دستگاهی است برای خنک کردن آبی که جهت گرماگیری از واحد گرمازا در دستگاه هایی که تولید گرما دارند وگرمای آن باید از سیستم دفع شود مورد استفاده قرار می گیرد .

عملکرد دستگاه کولینگ تاور

این دستگاه با ایجاد سطح وسیع تماس بین آب وهوا تبخیر را آسان می کند و باعث خنک شدن سریع آب می شود.

عملکرد خنک شدن آب در برج های خنک کننده در اثر برخورد ذرات آب با ذرات هوا و از دست دادن گرمای نهان تبخیر آب و در نتیجه خنک شدن آب و گرم شدن هوا می باشد، که طی این مراحل مقداری از آب تبخیر می گردد.

برج های خنک کننده در مدل های مختلف علاوه بر آب به منظور خنک سازی سیالاتی دیگر در صورت لزوم مورد استفاده قرار می گیرند.
تکنولوژی ساخت برج های خنک کننده بسیار ساده می باشد همان طور که در ایران ساخت این برج ها در محدوده وسیعی صورت می گیرد.
در اکثر کارخانه ها تعدادی زیادی مبدل حرارتی وجود دارد که در آنها آب عامل سردکنندگی می باشد آب در دستگاه به گردش درآورده شده وبا جذب گرما ودفع گرما در برج به روش هدایت تشعشع و جابجایی و تبخیر آب گرمای خود را از دست داده و مجددا به سیستم بازگردانده می شود.

انواع برج خنک کننده مدل TTS-CT

برج های خنک کننده از نظر جهت جریان هوا در سه دسته جریان مخالف جریان، متقاطع و جریان موافق، طبقه بندی می شوند.

برجهای خنك كن جريان مخالف

ساختار جريان آب وهوا در اين برج به گون هاي است كه آب از بالاي برج روي سطوح حرارتي مي ريزد و هوا از پايين برج و در خلاف جهت حركت آب ، حركت مي كند. بنابراين در ارتفاعهاي مختلف شرايط ترموديناميكي مختلفي وجود خواهد داشت.

مثلا در يك سطح هم ارتفاع درون سطوح تبادل حرارتي دماي آب و هوا ثابت خواهد بود. اين شرط براي كميت های ديگر مثل رطوبت هوا نيز برقرار است.

مزایا:

• امکان پوشش پکینگ ها به علت استفاده از نازل های تحت فشار
  • امکان استفاده از قطره گیرآب در برج
  • راندمان بالاتر نسبت به جریان متقاطع

معایب:

• الزام استفاده از پمپ آب با هد بالاتر
  • اشغال فضای بیشتر جهت نصب دستگاه

برج خنک کن جریان متقاطع

در این نوع برج ها جریان آب وهوا بر هم عمود می باشند به این صورت که آب به سمت پایین وهوا در جهت افقی جریان می یابد جریان هوا در این برج می تواند به صورت مکشی از یک سمت، مکشی از دو سمت و دمشی باشد که معمولا مدل آخر چندان مرسوم نیست.

مزایا:
• امکان استفاده از پمپ با هد پایین تر به علت کارکرد آب رسانی سیستم در فشار جو
• اشعال کمتر فضای محیط

معایب:
• عدم بازدهی مناسب برای آب های سخت
• عدم استفاده از قطره گیر برای جلوگیری ازپاشش آب به بیرون
• ایجاد جریان هوای گردابی در ورودی و خروجی برج

طبقه بندی برج های خنك كن جريان مخالف

Natural Draught Type

در اين نوع برج هوا بطور طبيعي باجريان آزاد در دسترس قرار گرفته و هواي گرم شده درون برج ، دانسيته كمتري نسبت به هواي سرد بيرون برج دارد به علت وجود اين اختلاف دانسيته هواي سنگين و سرد محيط از قسمت زيرين وارد برج شده و هواي گرم را ازقسمت فوقاني برج به بيرون مي راند.

لذا يك گردش طبيعي در برج بوجود مي آيد . براي اينكه سرعت هوا زياد شود و دبي لازم براي خنك كردن آب را بوجود آورد , بايد اختلاف دماي هواي گرم و هواي سرد زياد بوده و در ضمن ميزان هواي گرم بالاي برج هم به اندازه كافي باشد.

لذا اين گونه برجها اولا بسيار بزرگ هستند و در ثانيی براي مواردي كه دماي آب هميشه بالاست مورد استفاده قرار مي گيرند.

در ضمن از لحاظ ساختاري اين برجها فاقد بست وبند در برج مي باشد و فقط تعداد زيادي سوراخهاي پخ شكن آب در بالاي آن نصب گرديده است.

نوع ديگر آن داراي بست و بندهاي چوبي است كه راندمان بهتري را داراست در ضمن همانطور كه گفته شد به دليل بزرگ بودن اين برجها (بلند و باريك) پمپهايي با فشار زياد جهت پمپاژ آب در بالاي برج مورد نياز است.

Mechanical Draught

در برج هاي خنك كن با درافت مكانيكي از يك فن مكانيكي براي به جريان درآوردن هوا استفاده مي كنند . وجود فن باعث مي شود كه بتوان در يك برج كوچك دبي زيادي از هوا را عبور داد و بنابراين بازده حرارتي اين برجها در مقايسه با نوع درافت طبيعي بيشتر خواهد بود و علاوه بر آن داراي حجم كوچكتري نسبت به نوع طبيعي مي باشند .برج هاي خنك كن مكانيكي بر اساس روش به جريان درآوردن هوا درون برج به دو دسته تقسيم مي شوند.

در نوع مكنده جريان توسط يك فن از بالاي برج مكيده مي شود ولی در نوع دمنده جريان از پايين برج توسط فن به درون برج دميده مي شود.

اين دو روش داراي مزايا و معايبي نسبت به يكديگر هستند. به عنوان مثال در نوع مكنده قدرت مصرفي فن كمتر است، زيرا اختلاف دانسيته هواي گرم و سرد به عملكرد فن كمك مي كند.

علاوه بر اين جريان هواي عبوري از روي سطوح حرارتي در اين روش حالت يكنواخت تري دارد اين دو پديده در نوع دمنده ضعيف تر هستند اما در عوض نصب فن هاي مكنده و كوپلينگ آن ها مشكل است و در ضمن كاركردن فن در هواي داغ خروجي برج مشكلات متالوژيكي براي فن و يا ياتاقان ها و سيل هاي آن بوجود مي آورد.

در برج هاي خنك كن جريان متقاطع معمولا از روش مكشي براي به جريان درآوردن هوا استفاده مي شود و كمتر از روش دمنده و يا درافت طبيعي در چنين برجهايي بهره برده مي شود و تنه در برجهاي خنك كن كوچك كه مصارف خانگي دارند از برجهاي خنك كن دمنده استفاده مي گردد.

• از نظر وزش هوا می توان آنها را در دو گروه اجباری و طبیعی جای داد.
• از نظر فن و چگونگی گردش آب نیز می توان از برج با فن گریز از مرکز برج با فن  جریان محوری برج با گردش آب باز و بسته نام برد که در نوع سانتریفوژ در صورتی که سرعت فن آن پایین تر از 900 دور انتخاب شود دارای صدا و لرزش پایین تری از نوع ملخی است.
• برج های خنک کننده از نظر جنس وساختار نیز در سه گروه عمده مکعب فلزی ذوزنقه ای و فلیبر گلاس دسته بندی می شود.

انواع سیستم های خنک کننده

سيستم هاي خنك كننده به دو دسته تقسيم مي شوند:

1. سيستم آب خنك كننده غير مستقيم (Indirect Cooling Water System)
2. سيستم آب خنك كننده مستقيم (Direct Cooling Water System)

سيستم آب خنك كننده غير مستقيم به سيستمي گفته مي شود كه سيال سرد از طريق يك رابط مانند راكتور ، مبدل حرارتي با سيال گرم در تماس است.
سيستم آب خنك كننده مستقيم به سيستمي گفته مي شود كه آب بطور مستقيم با مواد جامدي كه بايستي خنك شوند تماس دارد. به اين صورت كه آب توسط نازل بصورت اسپری بر روي مواد جامد بطور مستقيم پاشيده شده و خنك مي شوند.

سيستمهاي مذکور خود نيز داراي انواع مختلفي مي باشند كه هر كدام را به صورت اجمالي توضيح خواهيم داد.

انواع سيستم آب خنك كننده غير مستقيم

1. سيستم باز آب خنك كننده گردشي .
2. سيستم بسته آب خنك كننده گردشي .
3.  سيستم يكبارگذر آب خنك كننده .

انواع سيستم آب خنك كننده مستقيم

1. سيستم باز آب خنك كننده گردشي.
2. سيستم يكبار گذر آب خنك كننده .

مكانيزم انتقال حرارت در برج های خنك كن

انتقال حرارت بين هوا و آب به دو صورت محسوس وغير محسوس صورت مي گيرد.

انتقال حرارت محسوس در اثر اختلاف دماي هوا و آب بوجود مي آيد و انتقال حرارت غير محسوس در اثر اختلاف رطوبت نسبي هواي محيط و هواي اشباع در دماي سطح قطرات آب بوجود مي آيد.

اين اختلاف رطوبت باعث مي شود كه مقداري از آب تبخير شده و به لايه نازك هواي اشباع مجاور قطره كه داراي رطوبت نسبي صد در صد است وارد شود.

اختلاف دماي هواي عبوري ازكنار اين لايه نازك هواي اشباع كه داراي دماي حباب مرطوب می باشد باعث مي شود كه انتقال حرارت از فيلم نازك به هواي گذرنده از كنار قطره صورت بگيرد در نيتجه عمل تبخير آب كاهش مي يابد.

لذا در برجهاي خنك كن مرطوب نياز به سطوحي داريم كه بتواند لايه نازك هواي اشباع اطراف قطرات آب را فراهم كند از طرف ديگر مسير جريان پيدا كردن آب و هوا هر كدام و يا نسبت به يكديگر در برجهاي مختلف با هم تفاوت دارند.

انتخاب کولینگ تاور

انتخاب برج خنک کننده وابسته به تعیین چهار عامل زیر است:

• دبی آبی که باید سرد شود.
  • دمای آب ورودی به برج خنک کننده.
  • دمای آب خروجی از برج خنک کننده.
  • دمای مرطوب هوای ورودی به برج خنک کننده.

برج خنک کننده و ظیفه دفع نمودن گرمای حاصل از چرخه سیستم سرمایش را بر عهده دارد واز آنجا که برج ها بر مبنای سیستم سرمایش تبخیری عمل می کنند با افزایش دمای مرطوب ظرفیت برج در خارج نمودن گرمای حاصل از چرخه سرمایش کاهش می یابد.

عملکرد برج خنک کننده مدل TTS-CT

عملکرد برج خنک کننده مدل TTS-CT در کاتالوگ ها معمولا براساس دوفاکتور رنج (rang) و آپروچ (approch) تعریف و انتخاب می شود. رنج اختلاف دمای آب ورود و خروج از برج را گویند و آبرچ اختلاف درجه حرارت مرطوب هوای ورودی و آب خروجی را گویند.

اختلاف دمای آب در شرایط استاندارد حدود 10 درجه فارنهایت (95 به 85) در نظر می گیرند.

نکته: عدد آبرچ هرچه بزرگ تر باشد عملکرد برج بهتر خواهد بود.

انواع خوردگی در برجهای خنك كننده

1. خوردگی حفره ای
2.  خوردگی جدايشی
3. خوردگی گالوانيكی
4. خوردگی بين دانه ای
5. خوردگي تنشی
6. خوردگی سايشی

کنترل سختی آب و آب جبرانی در برج خنک کننده

در برج خنک کننده مقداری از آب برج همیشه درحال تبخیر می باشد در نتیجه غلظت املاح وسختی آب بالا می رود جهت کنترل میزان سختی آب باید همیشه مقداری آب از سیستم برج خارج و آب باسختی کم جایگزین شود .
مقدار تخلیه آب یازیرکشی حدود 0.1 درصد آب درگردش ودرکل آب تغذیه به برج (آب جبرانی) حدود 3 تا 5 درصد برآورد می گردد.

مشکلات ناشی از تشکیل رسوب در برج خنک کننده

•  گرفتگی نازل های پاشش کننده آب وپکینگ ها که سبب کاهش دبی هوای عبوری و افت دبی و فشار آب می گردد.
•  افت انتقال حرات در برج
• ایجاد خوردگی وآسیب دیدن بدنه وکاهش عمر مفید آن
• افزایش تعمییرات ونگه داری دستگاه
• روش های جلوگیری از رسوب و رسوب زدایی
• سختی گیر رزینی
• OR
• اسید شویی
• سختی گیر مغناطیسی
• روش ری موج نسل پنجم