مبانی برج خنک کننده

. مقدمه

ماشین ها  و فرایندهای صنعتی و رفاهی اسایشی اسان گرمای بسیار زیادی تولید می کند که اند به طور مستمر دفع شود تا این ماشین ها و فرایندها بتوانند به طور موثر به کار گرفته شوند هرچنذ این گرما به حجمی از آب سیال سرد منتقل میشود ولی دفع نهایی گرما همواره به هوایمحیط است توسط مبدل های حرارتی انجام می شود. بسیاری از این مبدل های حرارتی شناخته شده نیستند زیرا آنها چیزی جز جویبارها، رودخانه ها و دریاچه ها نیستند فرآیند طبیعی تبخیر باعث موثر واقع شدن جنین محیط های انتقال گرمایی می شود. ولی محدود بودن سطوح و وابستگی آنها به وزش بادهای اتفاقی  باعث کاهش اثر بخشی چنین مبدل های حرارتی می گردد .ولی او از خنک شدن طبیعی استفاده می کند. انسان های اولیه به نسیم ها و بادهای خنک طبیعی وابسته بودند،چرا که فرآیند خنک شدن تبخیری را تسریع می بخشید و آنها را خوشحال می کرد. در گذشته دوره از دست برای تکان دادن برگ های بزرگ و ایجاد باد مصنوعی استفاده امی شد که در واقع نخستین مفهوم اساسی برج خنک کننده بود. قرن ها بعد، تکنولوژی پیشرفته به مرد تصویر شماره10.1اجازه میدهد که از جریان هوای خنک مکانیکی برج خنک کننده لذت ببرد.

B انواع برج های خنک کننده

برج های خنک کننده در چندین نوع و مدل مختلف طراحی و ساخته می شوند. تمام آنها برای هرگونه ترکیب بار گرمایی مناسب نیستند. برای مصرف کننده شناخت انواع برج و مزایا و محدودیت های آنها بسیار مهم است برج های اتمسفری از هیچ گونه وسیله مکانیکی (فن) برای ایجاد جریان هوای برج استفاده نمی کنند برج اتمسفری کوچک شکل 10.2 جریان هوای خود را از القای طبیعی سیستم  توزیع آب پاششی- فشاری به دست می آورد.

هر چند چنین برجی نسبتا ارزان است ولی فقط در اندازه کوچک به کار می رود و به شدت تحت تاثیر شرایط باد نامساعد قرار می گیرد. استفاده  از آنها  در در فرآیند های  نیازمند دماهای دقیق و مطمئن آب توصیه نمی شود. برج اتمسفری نوع معروف به برج خنک کننده هذلولی مکش  طبیعی  (شکل 10.3 الف و 10.3ب ) به شدت به عملکرد حرارتی خود وابسته است .

جریان هوای آن توسط اختلاف چگالی بین این هوای گرم داخل دودکش (با چگالی کمتر) و هوای نسبتا خنک محیط ( با چگالی بیشتر ) بوجود می اید معمولا این گونه برج  بزرگ هستند (250000gpm یا 1000m/min وبیشتر از آن )و ارتفاع آنها  بیش از (150m)ft500  است. نام این برج ها از شکل هندسی پوسته آنها گرفته شده است. هر برج های هذلولی گران تر هستند ولی به طور گسترده در نیروگاه های تولید برق با گرمای زیاد به کار می روند. صنعت سوخت نیز با بارهای گرمایی قابل ملاحظه خود از ما هذلولی استفاده می کند. با این وجود، برج های مکش طبیعی برای مناطقی با رطوبت نسبی بالا مقیدند و باید از برج های مکش مکانیکی در مناطق خشک یا مرتفع استفاده کرد.

نازل برج خنک کننده یا افشانه برج خنک کننده

نازل برج خنک کننده با ایجاد یک جریان تلاطمی سبب پاشیده شدن جریان آب برج میشود و از این رو به این دوش پاشش آب گاهی اوقات افشانک (اسپری کننده) نیز می‌گویند. به عبارتی ساده‌تر مرکز اصلی سیستم پاشش و توزیع  آب در برج خنک کننده، نازل(Nozzle) نامیده می‌شود. نازلها می توانندهم در یک سیستم پاشش آب ثابت (Constant Water Distribution) تحت عنوان افشانک(Spray Nozzle) به کاربرده‌ شود و یا در یک سیستم پاشش آب چرخشی یا دوار (Rotary Water Distribution) مورد استفاده قرار گیرد که در آن صورت تحت عنوان آب پخش کن (Sprinkler) نامگذاری می‌گردند.

نازل = مرکز و قلب سیستم پاشش و توزیع جریان آب داغ در کولینگ‌تاور

نازل برج خنک کننده چگونه عمل می‌کند؟

شیپوره در دانش سیالات با افزایش سرعت و فشار ، سبب پاشیده شدن و پخش شدن جریان آب گرم ورودی برج بر روی سطوح خنک کننده می‌شود. نسبت تغییر سرعت و فشار در خروجی و ورودی جریان سیال وابسته به نسبت سطح مقطع ورودی به خروجی تغییر می‌نماید. طبق رابطه برنولی در سیالات با کاهش سطح مقطع خروجی ، فشار و در نتیجه سرعت خطی جریان آب نیز افزایش می‌یابد. افزایش سرعت خطی جریان خروجی قطرات آب از باعث افزایش انرژی جنبشی جریان آب و در نتیجه پاشش و توزیع جریان آب بر روی سطوح تبادل حرارت خواهد شد.

---

نازل برج خنک کننده چیست؟

وظیفه افشانک در کولینگ‌تاور توزیع  جریان آب گرم تحت شعاع معین بر روی پکینگ‌مدیا میباشد. پس از پاشیدن آب این سیال در تماس با هوای القایی ایجادشده فن برج خنک کننده قرار می‌گیرد. توزیع آب در دوش‌ها توسط یک مکانیزم خاص و با استفاده از ایجاد تلاطم در جریان آب صورت می‌پذیرد. در بسیاری از انواع نازل برج خنک کننده این تلاطم توسط قطعات پروانه‌ای شکل (روتور)صورت می‌پذیرد. کاهش سطح مقطع و ایجاد تلاطم در جریان آب سبب از هم گسیختگی جریان آب و در اصطلاح اسپری شدن قطرات خروجی می‌شود. به همین دلیل به این مدل مهپاش‌ها ، نازل اسپری برج خنک‌کننده (Spray Nozzle) نیز گفته می‌شود.

آب گرم و داغ توسط فلنچ‌های ورودی به بخش سیستم توزیع آب هدایت می‌گردد. سیستم تقسیم کننده آب ثابت شامل نازل، بست کمربندی ، واشرهای اورینگ ، درپوش ، کرپی و لوله‌های انشعابی می‌باشد. توزیع کننده آب وابسته به نوع کولینگ تاور (مکعبی یا مخروطی) می‌تواند از نوع مربع پاش یا دایره پاش طراحی گردد. همچنین به منظور عملکرد صحیح افشانک باید دقت نمود که فشار ورودی جریان آب به کولینگ‌تاور در بازه استاندارد خود قرار داشته باشد. در شکل زیر نحوه انشعاب گذاری سیستم توزیع آب به وسیله نازل مربع پاش برج خنک کننده را مشاهده می‌نمایید.

 

---

تاریخچه نازل برج خنک کننده

افشانک کولینگ‌ تاور در گذر زمان از نظر طراحی، سایز و جنس تولیدی دچار تغییر و تحولات بسیاری بوده است. اولین نسل از این تجهیزات پاششی با یک مکانیزم ساده سطح مقطعی وظیفه توزیع جریان آب را برعهده داشت. این مدل امروزه تحت عنوان اوریفیس یا پلکانی مورد کاربرد قرار می‌گیرد. عملاً ایجاد تلاطم در مکانیزم داخلی شیپوره به منظور توزیع گسترده آب در خروجی در این نسل از نازل برج خنک کننده دیده نمی‌شود. اولین نمونه‌های این مدل تحت عنوان افشانک مانند دوش حمام با شعاع پاشش کم و فشار زیاد وظیفه توزیع آب در کولینگ تاور بتنی و چوبی را برعهده داشت.

نازل‌های پرفشار برج خنک کن به دلیل عملکرد ضعیف جای خود را به مدلهای کم فشار و با شعاع پاشش زیاد دادند. اولین نمونه‌های این تجهیزات عموماً از متریال‌های فلزی همانند چدن و برنج تولید و عرضه می‌گردید. با مرور زمان و با پیشرفت صنعت پتروشیمی و تزریق پلاستیک شرکت دما گستر ، نازل برج‌خنک‌کننده را از متریال پلیمری تولید و عرضه گردانید. مزیت اصلی و مهم افشانک‌های پلیمری یا پلاستیکی نسبت به انواع فلزی در سبک بودن، عدم واکنش‌پذیری با آب و رسوب‌پذیری کمتر بود. در واقع سیستم های توزیع آب پلیمری  آخرین نسل از دوش‌های پاشش آب در کولینگ‌تاور می‌باشد. متریال این نوع از نازلهای برج خنک کننده قالباً از متریال PP یا ABS می‌باشد.

 

---

نحوه عملکرد نازل برج خنک کننده

جریان آب گرم ورودی به کولینگ تاور از قسمت فلنچ ورودی وارد سیستم توزیع و پاشش آب می‌گردد. این قسمت شامل لوله‌هایی است که آب گرم را در قسمت‌های مختلف پاشش می‌نماید. نازل برج خنک‌کننده در قسمت‌های مختلف لوله‌های انشعابی قرار گرفته و در فواصل معین نصب می‌گردد. جریان آب ورودی از خروج تعداد معینی نازل شروع به پاشش بر روی سطوح خنک کننده یا پکینگ مدیا (Packing Media) می‌نماید. این پاشش آب در شعاع معینی توسط تعداد معینی نازل سبب پوشش کامل سطح پکینگ‌ها و در نتیجه سرد شدن آب در برج می‌شود.

بهترین عملکرد نازل برج خنک کننده در زمانی صورت می پذیرد که سطوح پوشالی یا پدهای سلولزی به طور کامل تحت پوشش کامل جریان آب قرار گیرد. به فرآیند خیس شدن کامل پکینگها در کولینگ تاور همپوشانی نیز گفته می‌شود. به هر میزان افشانک عملکرد و پاشش بهتری داشته باشد همپوشانی بهتر صورت می‌پذیرد. عملکرد صحیح سیستم توزیع آب موجب می شود که در عمل فضای خالی کمتری (Void Space) دیده شود. راندمان افشانک برج خنک کننده در اصل نسبت اختلاف فشار (خروجی - ورودی) به فشار ورودی دوش‌ها قلمداد می‌شود . به هر میزان که راندمان پاششی افزایش یابد،  پاشش جریان آب در خروجی این مدل دوشهای صنعتی بهینه‌تر خواهد بود.

 

---

طراحی نازل برج خنک کننده 

به منظور طراحی نازل در یک سیستم خنک کاری رعایت چند نکته اساسی ضروری می باشد. پارامتر اول در طراحی افشانک کولینگ تاور شعاع پاشش می‌باشد. به منظور رسیدن به شعاع پاشش مورد نیاز در طراحی سیستم توزیع آب رعایت دو نکته اساسی الزامی می باشد. نکته اول فشار کاری برای رسیدن به شعاع توزیع آب مورد نظر در طراحی و نکته دوم فاصله خروجی سر نازل تا سطوح خنک کننده می باشد. با رعایت فاصله استاندارد افشانک از سطوح تبادل حرارت یا پکینگ و همچنین تامین فشار کاری لازم استاندارد ، دوش‌های ثابت برج خنک کننده به شعاع پاشش در نظر گرفته شده در طراحی خواهد رسید.

پارمتر دوم در طراحی نازل یا شیپوره پاشش آب نسبت تغییر سطح مقطع خروجی به سطح مقطع ورودی می باشد. این نسبت تغییر سطح مقطع در افشانک کولینگ تاور در واقع مهمترین پارامتر طراحی می باشد. نسبت سطح مقطع نازل  توسط نرم افزارهای مهندسی ANSYS و FLOWENT انجام می پذیرد .

مطالب بیشتر در بخش طراحی و محاسبات برج خنک کننده

نحوه تولید نازل برج خنک کننده

تولید این بخش از سیستم توزیع آب در برج خنک کن به دو روش متدوال صورت می پذیرد. 1-روش تزریق پلاستیک 2- روش تراشکاری . در نگاهی دقیق تر باید بیان کرد در سیستم های پاشش آب ثابت افشانک‌ها از سایز 1/2 تا سایز 3 اینچ تولید می‌شود. قالباً از متریال پلیمری PP- ABS-PVC  توسط روش تزریق پلاستیک تولید می گردد. به منظور تولید دوشهای ثابت ابتدا طراحی این تجهیز توسط نرم افزار سه بعدی سالیدورک (Solid work) صورت می‌پذیرد. طرح برنامه نویسی سه بعدی افشانک به صورت یک قالب ماشین‌کاری در می‌آید. قالب بر اساس طرح سه بعدی نازل برج خنک کننده در داخل دستگاه تزریق پلاستیک قرار داده می شود.

پس از تزریق مواد اولیه گرانول و یا پلی پروپیلن R60 ، R220  و پلی اتیلن HDPE در داخل قیف دستگاه تزریق پلاستیک و پس از فرآیندهای حرارتی داخل دستگاه تزریق پلاستیک مواد از داخل قیف به قسمت قالب اولیه تزریق شده و پس از خنک سازی قسمت قالب ، نازل از قسمت قالب خارج می گردد.در روش دوم که بیشتر جهت تولید نازل برج خنک کننده دوار مورد استفاده قرار می گیرد. نقشه کامل اسپرینکلر یا آب پخش کن بعد از عملیات ریخته گری توسط تراشکار نهایی می گردد. روش دوم تولید نازل  قالبا برای تولید آب پخش کن یا اسپرینکلر کولینگ تاور (با متریال فلزی) کاربرد دارد. 

چگونگی نصب نازل برج خنک کننده

به منظور نصب نازل در سیستم پاشش آب برج خنک کننده باید دقت نمود نوع سیستم پاشش آب ثابت می‌باشد یا چرخشی. درصورتی که سیستم پاشش آب برج خنک کننده چرخشی باشد (برج خنک کن مخروطی) از نازل چرخشی یا پروانه ای به عنوان هد آب پخش کن یا اسپرینکلر استفاده می شود. انتخاب سایز اسپرینکلر وابسته به سایز ورودی و خروجی و دبی آب در گردش متغیر می‌باشد. معمولا فشار کاری آب پخش کن برج خنک کننده (اسپرینکلر) بین 2 الی 2.5 بار می باشد . اسپرینکلر عموماً بر روی لوله ورودی به صورت مستقیم قرار می گیرد و توسط پیچ خودکار و یا رزوه اتصال می یابد .جهت آب بند کردن اسپرینکلر یا آب پخش کن و لوله ورودی برج خنک کننده از چسپ های مخصوص استفاده می‌شود.

لوله‌های خروجی اسپرینکلر عمدتاً بین 4 تا 6 عدد می باشد. این لوله‌ها قبل از نصب سوراخ کاری شده و دارای درپوش می‌باشند. پس از اتصال لوله‌های خروجی اسپرینکلر آب با چرخش این تجهیز بر روی سطوح خنک کننده از سوراخ‌های خروجی لوله تخلیه می‌گردد. رعایت فواصل و قطر سوراخ در لوله های خروجی اسپرینکلر یا آب پخش کن از اصول مهم نصب این تجهیز گردش آب در برج خنک کننده می‌باشد. در صورتی که سیستم پاشش آب در کولینگ تاور از نوع ثابت باشد از یک سری بست‌های کمربندی و گاهاً مغزی جهت اتصال نازل برج خنک کننده به لوله های ورودی کولینگ تاور استفاده می‌شود. به منظور آب بندی کامل افشانک به بست کمربندی و یا مغزی توصیه می‌گردد و از نوار تفلون و اورینگ (واشر پلاستیکی) نیز استفاده گردد.

 

---

منظور از شعاع پاشش و فشار کاری نازل برج خنک کننده چیست؟

شعاع پاشش: منظور از شعاع پاشش نازل در برج خنک کننده همان میزان سطح پوشش خروجی این دوش پاشش آب می باشد . در اصطلاح مهندسی به میزان سطحی که نازل پاشش آب انجام می دهند شعاع پاشش نازل گفته می شود. به عنوان مثال یک نازل دایره پاش در برج خنک کننده با شعاع پاشش 50 سانتی متر دایره ای به قطر 50 سانتی متر را تحت پوشش خود قرار می دهد . در واقع شعاع پاشش همان میزان همپوشانی آب در خروجی افشانک بر روی سطوح خنک کننده می باشد. شعاع اسپری آب در افشانک یا دوش پاشش آب رابطه مستقیمی با قطر دهانه خروجی نازل دارد . هرچه میزان قطر دهانه خروجی نازل بیشتر باشد میزان سطح پوشش افشانک برج خنک کننده نیز بیشتر خواهد بود.

فشار استاندارد: فشار کاری افشانک در اصل فشار استاندارد مورد نیاز جهت پاشش صحیح می باشد .در واقع فشار کاری نازل سبب توزیع مناسب جریان آب می گردد . فشار کاری افشانک برج خنک کننده رابطه مستقیمی با شعاع پاشش و فاصله نازل از سطح پکینگ مدیا دارد . فشار کاری در واقع حداقل فشار لازم افشانک برج خنک کن جهت پاشش و توزیع صحیح آب می باشد. فشار کاری عموماً وابسته به نوع ثابت یا دوار بودن بین بازه 0.7 بار تا 3 بار متغیر می باشد. در برخی موارد فشار ورودی دوش‌های پاشش برج خنک کننده بر اساس واحد PSI نیز معین می گردد.

---

مشخصات فنی انواع نازل برج خنک کننده

افشانک همانند بسیاری از اجزای داخلی برج خنک کننده فایبرگلاس دارای شاخصه های اساسی می‌باشد که براساس این شاخصه‌ها در دسته‌بندی‌های متفاوتی قرار می‌گیرد. پارامترهایی که سبب تمایز در این تجهیز می‌گردد عبارتند از:

• شعاع پاشش
• فشار کاری
• نحوه پاشش آب
• سایز ورودی
• سایز خروجی
• جنس و متریال

 

انواع نازل برج خنک کننده

• نازل مهپاش برج خنک کننده

مهپاش عبارتی است که به افشانک یا شیپوره با شعاع پاشش کم و توزیع آب پودری نسبت داده می‌شود. مهپاش به عبارتی ساده‌تر جریان آب ورودی از کولینگ تاور را به صورت مه (Mist) وارد هوا می‌نماید. وظیفه مهپاش در واقع  افزایش رطوبت نسبی موجود در هوا می‌باشد .مهپاش قالباً در برج‌های خنک کننده یا کندانسورهای تبخیری مورد کاربرد قرار می‌گیرد. مهپاش همچنین در انواع ایرواشر جهت افزایش رطوبت نسبی محیط نیز مورد کاربرد قرار می‌گیرد.

• نازل قطره پاش برج خنک کننده

مدلی از دوشهای پاششی که درصد معینی از جریان آب را به صورت قطره‌های ریز آب بر روی سطوح خنک‌کنندگی کولینگ‌تاور پاشش می‌نماید. نازل برج خنک کننده قطره پاش (Cooling Tower Dropper Nozzle) عموماً دارای شعاع پاشش بین 20 الی 60 سانتیمتر می‌باشد. از انواع افشانک قطره‌پاش می‌توان به نازل حلزونی، چپقی، خورشیدی و فانوسی اشاره نمود.

• نازل اسپری کننده برج خنک کن

نوعی دیگر از افشانک نیز که درصد بالایی از جریان آب را به صورت اسپری پاشش و توزیع می نماید مدل اسپری پاش(Cooling Tower Spray Nozzle) نام دارد. اسپری‌کننده‌ها عمدتاً دارای شعاع پاشش 60 الی 120 سانتیمتر میباشد. اسپری کننده ها قالباً دارای راندمان بالاتری نسبت به انواع مدل قطره پاش و مهپاش می‌باشد. از انواع اسپری افشانک برج خنک کن می‌توان به نوع مربع پاش(دک اسپری)، مدل 2H  و مدل بالتیمور اشاره نمود.

---

انواع نازل برج خنک کننده به لحاظ فشار کاری

•  کم فشار:  فشارکاری کمتر از 1.2 بار
• تحت فشار: فشارکاری بین 1.2 بار تا 3 بار

انواع نازل برج خنک کننده به لحاظ نوع عملکرد

• افشانک پاشش آب ثابت
• افشانک پاشش چرخشی یا دوار

انواع نازل برج خنک کننده به لحاظ نوع پاشش آب

• افشانک مربع پاش کولینگ تاور
• افشانک دایره پاش کولینگ تاور

 

---

قیمت نازل برج خنک کننده

 قیمت نازل وابسته به نوع، شکل ظاهری، سایز ورودی و خروجی و جنس (میزان متریال مصرفی) متغیر می‌باشد. همانطور که واضح است یکی از آیتم‌های اصلی تأثیرگذار در قیمت افشانک برج خنک کننده ، نوع این تجهیز می‌باشد . قیمت دوش های پاششی کولینگ تاور چرخشی عمدتاً از انواع سیستم ثابت بالاتر می‌باشد. دلیل بالاتر بودن قیمت آب پخش کن دوار نسبت به سایر افشانک‌های برج خنک کن در جنس متریال آن می‌باشد. قیمت نازل چرخشی در سه حالت برنجی ، آلومینیوم و چدن بسیار متفاوت می‌باشد. قیمت نازلهای پلمیری بسیار پایین تر از انواع فلزی می‌باشد. پایین‌ترین  قیمت در نازل متعلق به مدل PP و ABS در کولینگ تاور می‌باشد.

قیمت دقیق افشانک مربع پاش یا دک اسپری وابسته به نوع گرید مواد به کار رفته تعیین می‌گردد. بالاترین قیمت دوشهای پاشش آب متعلق به آب‌پخش‌کن یا اسپرینکلر برنجی می‌باشد. قیمت آب پخش‌کن برنجی در واقع از قیمت انواع نازل ثابت بالاتر می‌باشد. قیمت نازل برج خنک کننده چرخشی (اسپرینکلر) وابسته به سایز آب پخش کن متغیر می‌باشد. به هر میزان سایز افشانک افزایش یاید قیمت آن نیز وابسته به متریال مصرفی در تولید این قطعه افزایش خواهد یافت. به منظور بررسی دقیق قیمت نازل برج خنک کننده پیشنهاد می شود در ابتدا ، نوع، سایز و جنس این تجهیز را مطابق با مشخصات فنی کاتالوگ فنی انتخاب نمایید. پس از انتخاب این تجهیز با کارشناسان واحد فروش شرکت دماگستر تماس حاصل نمایید.

قطره گیر یا المیناتور برج خنک کننده

قطره‌ گیر یا چکه‌ گیر برج خنک کننده(Drift Eliminator)در واقع تله ای است جهت گیر انداختن قطره‌ های آب مکش شده به سمت خروجی هوا در برج‌ خنک‌ کننده.وظیفه اصلی این بخش جلوگیری از دریفت یا پرت‌شدن قطره های آب به سمت پروانه(فن‌مکنده) می‌باشد. در واقع کلمه Drift Eliminator در زبان انگلیسی از دو بخش اصلی تشکیل می‌شود. بخش اول کلمه (Drift) دریفت به معنی پرتاب قطره های ریز آب خروجی افشانک برج خنک‌کننده به سمت فن و بخش دوم کلمه (Eliminator) المیناتور یعنی جلوگیری کننده می باشد.

انواع کاربری چکه گیر یا قطره گیر

قطره گیر علاوه براستفاده در برج خنک کننده در انواع ایرواشر(شستشو دهنده هوا) و کندانسورهای تبخیری نیز به کار برده می‌شود. به دلیل داشتن نقش محافظتی یکی از مهمترین قطعات جانبی برج خنک کننده محسوب می‌شود.المیناتور یا همان چکه گیر در حد فاصل محل قرارگیری سیستم پاشش آب و خروجی هوا در برج خنک کن یا ایرواشر به صورت عمودی (تخت) و افقی(ایستاده) قرار می گیرد. به منظور افزایش کارایی قطره گیر عموماً در برخی موارد از دو یا چندلایه چکه گیر جهت ممانعت از خروج قطره های آب استفاده می‌شود.

ارتفاع استاندارد قطره گیرهای بکاررفته در برج خنک کننده و ایرواشر بین 13 الی 20 سانتیمتر متغیر می‌باشد و با توجه به نوعیت قطره گیر (لانه زنبوری یا تیغه ای) متفاوت می‌باشد. میزان دریفت یا پرتاب قطره های آب به سمت پروانه بیشتر به لحاظ مصرف انرژی(مصرف آب) حائز اهمیت نمی‌باشد بلکه استفاده از المیناتور در مجرای خروجی هوا در دستگاه‌هایی که با پاشش آب سروکار دارند(همانند برج خنک کننده) بیشتر نقش محافظتی از قطعاتی را برعهده دارد که در تماس با هوای خروجی می‌باشند. برخی از این قطعات عبارتند از موتور، فن یا پروانه برج خنک‌کننده و سیستم انتقال قدرت.

---

نحوه عملکرد قطره گیر برج خنک کننده

هنگامی که پروانه یا فن(Fan) در برج خنک‌کننده جریان هوا را با فشار معین از قسمت لوور(کرکره ورودی هوا) به سمت بالا مکش می‌نماید، نرخ کمی از قطره های ریز خروجی نازل برج خنک کننده (Nozzle) به دلیل نیروی مکش پروانه به سمت خروجی فن‌دک(Fan Deck) هدایت می‌شود. این قطره های ریز آب در برخورد با صفحات و تیغه‌های قطره‌ گیر برج خنک‌کننده نیروی خود را ( نیروی مکش‌القایی فن) از دست داده (گیر افتاده) و به واسطه نیروی ثقلی وزن خود به سمت پایین( پکینگ‌مدیا) برگشت می‌شود . به بیان ساده قطره‌ گیر برج خنک کننده نوعی تله (Trap) در مسیر قطرات آب مکش شده به سمت پروانه می‌باشد که از خروج این قطرات کوچک و ماکروسکوپیک آب (Drift) جلوگیری می‌نماید.

---

کاربرد و محل قرارگیری قطره گیر برج‌ خنک کننده

قطره گیر یا چکه گیر در انواع برج خنک‌کننده مکعبی و مخروطی (مدارباز) و همچنین در ظرفیتهای مختلف انواع کولینگ تاور مداربسته هیبریدی نیز مورد کاربرد قرار می گیرد. این تجهیز علاوه بر برج خنک کن در انواع ایرواشر(Air Washer) نیز به کار برده می‌شود و هدف آن جلوگیری از عبور قطرات و بخار آب به بیرون دستگاه می‌باشد و با ایجاد یک سطح تماس سبب کندانس یا شبنم شدن بخشی از قطرات و رطوبت موجود در هوا می‌گردد و از این رو به این قطعه شبنم گیر نیز گفته می‌شود. حائز اهمیت بودن قطره‌گیر بیشتر به واسطه تأثیر مستقیم این قطعه بر میزان مصرف آب برج خنک کننده و ایرواشر می‌باشد. اتفاقاً به منظور کاهش میزان مصرف آب در محاسبات برج خنک کننده استفاده از قطره گیر یا شبنم گیر به شدت توصیه می‌گردد.

در برج خنک‌کننده مکعبی محل قرارگیری قطره گیر در قسمت بالایی نازل (افشانک) و قبل از قسمت فن‌استک یا فن‌دک می‌باشد. قطره های خروجی از نازل در برج خنک‌ کننده مکعبی توسط قطره گیر به سمت پایین برگشت داده می‌شود.در یک برج خنک کننده مخروطی نیز قطره گیر یا المیناتور در قسمت بالایی لوله های خروجی اسپرینکلر یا آب پخش کن بر روی لوله توسط بست اتصال می‌یابد و قطره ها و بخارات خروجی آب از سوراخ های سیستم پاشش آب دوار پس از برخورد به این نوع قطره گیر ها به سمت پایین منحرف می‌گردد. در یک اصطلاح عامیانه به قطره‌گیر برج خنک کننده مخروطی یا مدور به صورت خلاصه المیناتور نیز گفته می‌شود.

 

---

جنس قطره گیر برج خنک کننده

انواع قطره گیر برج خنک کننده مکعبی در دو تیپ لانه زنبوری یا سلولار(Cellular) و تیغه ای(Blade Type) تولید و عرضه می‌گردد. به دلیل تماس دائمی قطره گیر یا شبنم گیر برج خنک‌کن با جریان هوای مرطوب و قطرات آب، این تجهیز عموماً از متریال‌های پلیمری تولید می‌گردد. متریال اصلی قطره گیر برج خنک کننده عموماً یا PVC (پلی‌ونیل‌کلراید) می‌باشد و یا در برخی گونه‌ها از متریال PP(پلی‌پروپیلن) در تولید و طراحی قطره گیر استفاده می‌شود.

المیناتور یا قطره گیر برج خنک‌کننده مخروطی نیز عموماً از دو متریال PP و فایبرگلاس FRP نیز تولید می‌شود.هر سه متریال PVC ، PP و FRP مقاومت مناسبی در برابر رسوب، خوردگی و پوسیدگی در برابر آب دارند و در واقع دلیل اصلی انتخاب این سه گرید از مواد در ساخت قطره‌گیر برج خنک کننده نیز دلایل فوق می‌باشد.

قطره گیر های تیغه ای و لانه زنبوری توسط دستگاه اکسترودر (تزریق و فرم‌دهی پیوسته) تولید می‌گردد و سپس توسط چسب گرانول مخصوص و اسپیسر(فاصله پرکن) مونتاژ می‌گردد. قطره گیر های تیغه‌ای در طولهای مشخص اکسترود می‌شود و سپس توسط فاصله پرکنهای 10تایی و 12تایی در کنار یکدیگر قرار می‌گیرد. عرض ایجاد شده توسط هر ست کامل قطره گیر تیغه‌ای معادل با عرض 33 سانتی متر می‌شود که به صورت نر و مادگی در همدیگر کلاف می‌شود. ترزیق ورقهای تیغه‌ای شکل قطره گیر های تیغه ای در ضخامت بین 500 الی 800 میکرون تنظیم می‌گردد و ورقهای تولیدشده به صورت تک کوهانه و دو کوهانه تولید و عرضه می‌گردد.

گرید گرانول به کار رفته در قطره گیر های تیغه‌ای از متریال پلی‌پروپیلن گرید کوپلیمر با بالاترین درصد شفافیت و ضربه‌پذیری می‌باشد که در درجه حرارت بین 150 تا 200 درجه تحت فرآیند ذوب و فرمدهی به حالت ورقه‌های سینوسی درمی‌آید. گرید گرانول پی‌وی‌سی به کار رفته در تزریق قالب های بلوکه‌ای شکل قطره‌گیر لانه زنبوری از گریدهای مختلف در رنگهای مشکی، طوسی و سفید می‌باشد. گریدهای پی‌وی‌سی روشن‌تر نسبت به گریدهای تیره از انعطاف‌پذیری بیشتر و مقاومت بیشتری برخوردار می‌باشد.

---

مزایای استفاده از قطره گیر در برج خنک کننده

• جلوگیری از مصرف بی‌رویه آب توسط دریفت(Drift) یا پرتاب قطرات در قطره گیر

• جلوگیری از ورود قطرات به قسمت فن و آسیب به پروانه، موتور و سیستم هوادهی برج خنک کن

• افزایش طول عمر قطعات سیستم هوادهی با کاهش میزان دریفت در برج خنک کننده

• کاهش میزان TDS با کاهش دادن میزان پرت آب در کولینگ تاور

• عدم رسوب‌پذیری و خوردگی در مقابل آب و رطوبت موجود در هوا

• مقاومت بالا در برابر آفتاب سوختگی و تابش اشعه یووی در گرید پلی پروپیلن

• مقاومت بالا در برابر اسیدشویی و بخارات اسید موجود در هوا (اسکرابر)

---

انواع قطره گیر برج خنک کننده

---

۱- قطره گیر لانه زنبوری برج خنک کننده:

این مدل قطره گیر در انواع برج خنک‌کننده مدار باز و  برج خنک‌کننده مدار بسته  مورد استفاده قرار گرفته و در واقع پرکاربردترین نوع آن محسوب می‌شود. نام قطره گیر لانه زنبوری برگرفته از ظاهر و شکل هندسی شش ضلعی منظم(شبیه لانه ی زنبور) این تجهیز می‌باشد.قطره گیر لانه زنبوری عموماً از ورق‌های PVC با ضخامت بین ۵۰۰ الی ۸۰۰ میکرون تولید می‌شود. این ورق‌های پلی‌ونیل‌کلرید توسط چسب‌های گرانول مخصوص در دستگاه قالب به یکدیگر اتصال داده می‌شود. در واقع قطره گیر لانه زنبوری به دلیل ساختار شبکه‌ای خود دارای راندمان بسیار بالا در جلوگیری از Drift در برج خنک کننده دارد. عبور قطرات آب پس از استفاده از المیناتور حدود ۰.۰۰۲ درصد قطرات کل آب می‌باشد.

این مدل شنبم گیر های برج خنک کاری به دلیل راندمان بالا در انواع برج خنک کننده مکعبی و حتی مخروطی نیز مورد کاربرد قرار میگیرد. در برج های خنک کن مدور یا استوانه ای از نمای برش خورده بلوکهای قطره گیر سلولار جهت چیدمان در نزدیکی بخش فن استک استفاده می‌شود. جهت نگهداری قطره گیر در این حالت از ساپورتهای مهارشده بر روی بدنه (پنل) استفاده می‌شود.

در برخی از حالات از نصفه قطره‌گیر در لوور برج خنک کننده مورد استفاده قرار گرفته می شود که در این حالت به دلیل تابش مستقیم نور خورشید پس از مدت کوتاهی متریال پی وی سی خرد شده و قطره گیر بکار رفته در لوور برج خنک‌کننده از بین خواهد رفت. بنابراین اکیداً توصیه میشود از لوورهای نوع پی‌وی‌سی(لانه زنبوری) در برجهای خنک‌کننده جریان‌مخالف و جریان‌متقاطع استفاده ننمایید. در جایگزینی کاربرد لوورهای لانه زنبوری از انواع لوور فایبرگلاس تیغه ای در برج خنک‌کننده استفاده نمایید.

---

انواع قطره گیر لانه زنبوری برج خنک کننده

قطره‌گیرهای لانه زنبوری در سه گرید مختلف از متریال PVC قابل تولید و عرضه می‌باشد. براساس میزان درصد پلی‌اورتان به‌کاررفته در گرانول مواداولیه ساختار تولید این تجهیز در سه گرید سفید،طوسی و مشکی ارائه می‌شود. چکه‌گیر لانه‌زنبوری عموماً در عرض ۳۰ سانتی‌متر و ۶۰ سانتی‌متر و در ارتفاع ۱۳ سانتی‌متر به شکل بلوکی تولید و عرضه می‌شود.

مشخصات فنی قطره گیرهای لانه زنبوری برج خنک کننده:

ضخامت ورق: بین 400 الی 800 میکرون

ابعاد بلوک: 120 در 30 سانتیمتر در ارتفاع 13 سانتیمتر

متریال بکاررفته: گرانول پی وی سی (پلی ونیل کلرید)

کاربری: برج خنک کننده - ایرواشر - کندانسور تبخیری- فیلتر هوای ورودی (لوور)

گام یا فاصله بین هر دو فراز و نشیب در ساختار سلولی: 19 میلیمتر

قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده گرید۳:

گرید مشکی قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده در واقع از آسیاب مواد اولیه گرانول خام و بدون کاربرد درصدی پلی‌اورتان تولید می‌گردد. این گرید از محصولات در واقع بسیار ترد و شکننده، و همچنین در مقابل گرما تحمل دمایی پایینی دارد. از گرید مشکی قطره‌گیر عموماً در محیط‌های بدون تابش مستقیم نور خورشید و در کاربری‌های ساده در انواع برج‌خنک‌کننده مدارباز استفاده می‌شود.

قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده گرید۲:

گرید طوسی‌رنگ قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج‌خنک‌کن در واقع دارای ۲۰ درصد مواد پلی‌اورتان به صورت مخلوط در گرانول می‌باشد. این قطره‌گیر در مقایسه با گرید ۳ از انعطاف بیشتری برخوردار بوده و تحمل دمایی این تجهیز ۵۵ الی ۶۰ درجه سانتی گراد می‌باشد. قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده گریدطوسی همچنین بدلیل داشتن مواد Unti UV مقاومت بسیار بالایی در برابر تابش مستقیم اشعه‌یووی(نورخورشید) دارد. از این مدل قطره‌گیر در انواع برج خنک‌کننده مدارباز و هیبریدی به کار برده می‌شود.

قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج‌خنک‌کننده گرید ۱:

گرید سفیدرنگ قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده دارای ۶۰ درصد پلی‌اورتان(Poly Urtan) می‌باشد. این مدل در واقع دارای انعطاف و طول عمر بسیار زیادی نسبت به دو گرید طوسی و مشکی رنگ می‌باشد. چکه‌گیر لانه‌زنبوری گرید ۱ دارای ساختار شبکه‌ای (Cellular)می‌باشد.

---

۲- قطره‌گیر تیغه‌ای برج خنک‌کننده:

چکه‌گیر تیغه‌ای(Blade Type Eleminator) یکدیگر از انواع شبنم‌گیر برج‌خنک‌کننده می‌باشد که بیشتر از متریال PP(پلی‌پروپیلن) تولید می‌شود. این مدل شبنم‌گیر دارای ساختار تیغه‌ای شکل می‌باشد که توسط اسپیسر(Spacer) یا فاصله پرکن به یکدیگر اتصال می‌یابد.قطره‌گیر تیغه‌ای برج خنک‌کننده در مقایسه با نوع سلولار یا لانه‌زنبوری دارای ارتفاع ۱۵ سانتیمتر میباشد و نیازمند فضای بیشتری در زمان نصب در کولینگ‌تاور دارد.

قطره‌گیر تیغه‌ای برج‌خنک‌کننده دارای قدرت عبور قطرات تا ۰.۰۰۵ درصد می‌باشد بنابراین راندمان پایین‌تری نسبت به چکه‌گیر لانه‌زنبوری دارد ولی از طرفی عموماً از متریال PP یا پلی‌پروپیلن تولید و طراحی می‌شود بنابراین مقاومت‌دمایی بیشتری نسبت به انواع شبنم‌گیر PVC برج خنک‌کننده دارد. همچنین مدل لانه‌زنبوری به دلیل مقاومت شیمیایی بالا (Chemical Resistance) دارای قابلیت اسیدشویی و رسوب‌زدایی می‌باشد که این بدین معنی است که در هر دوره تعمیرات و بازرسی توسط اسیدشویی می تواند تمامی رسوب ایجاد شده توسط جریان آب و رطوبت هوا را از بین برد.

اسپیسر(Spacer) در واقع ایجادکننده فاصله بین تیغه های قطره گیر یا المیناتور نوع تیغه ای محسوب می شود که به همین دلیل به این تجهیز فاصله پرکن نیز گفته می شود. فاصله پرکن های بکار رفته در قطرهگیر عموماً از متریال پلی پروپیلن یا PP با روش تزریق پلاستیک توسط دستگاه های زیر 200 گرم تولید میگردد. اسپیسرهای تولیدشده به صورت نری و مادگی در یکدیگر کلاف می گردد و در انواع 10 تایی -11 تایی و 12 تایی در کنار یکدیگر قرارمیگیرد. وظیفه اسپیسر ایجاد فاصله استاندارد بین هر دو تیغه قطره گیر در برج خنک کننده یا ایرواشر می باشد.

انواع قطره گیر تیغه ای برج خنک کننده

• قطره گیر تیغه‌ای نوع تک کوهانه

این مدل قطره گیر بیشتر در انواع برج خنک کننده مکعبی جریان مخالف کاربرد دارد و ارتفاعی معادل با 15 سانتی متر دارد و کاربرد فراوانی در گرفتن قطرات آب در خروجی فن دارد. این مدل قطره گیر به صورت افقی روی لوله و اتصالات بخش پاشش آب قرار می گیرد. قطره گیرهای تیغه ای تک کوهانه عموماً دارای مقطعی به شکل کوه یا کوهان می باشند که دلیل نامگذاری این تجهیز نیز به همین خاطر می باشد.

• قطره گیر تیغه‌ای نوع دو کوهانه

این مدل المیناتور یا قطره گیر به صورت حروف انگلیسی دبلیو W می باشد و دارای دو برآمدگی در مقطع سطح خود می باشد. این مدل قطره گیر بیشتر در انواع ایرواشر و کندانسورهای تبخیری به صورت عمودی نصب به کار برده می شود. متریال تولیدی این تجهیز از پلی پروپیلن گرید R می باشد که در رنگ های آبی و سفید قابل عرضه می باشد.

 

---

۳- المیناتور فایبرگلاس پره ای برج خنک کننده

المیناتور برج خنک کننده در واقع نوعی چکه گیر در برج خنک‌کننده محسوب می‌شود که وظیفه جلوگیری از پرتاب قطره های خروجی از لوله‌های اسپرینکلر یا آب پخش کن را در برج خنک کننده مخروطی برعهده دارد. المیناتور معمولاً به خاطر ظاهر پره‌ ای شکل خود به المیناتور پره‌ای نیز معروف می‌باشد.

این المیناتور ها در برج خنک کننده مخروطی فقط به‌کاربرده می‌شود. محل نصب المیناتور در بالای لوله‌های خروجی اسپرینکلر می‌باشد و توسط بست بر روی لوله خروجی اتصال می‌یابد. المیناتور برج خنک کننده عموماً از متریال فایبرگلاس FRP یا پلی‌پروپیلن PP تولید و به‌کاربرده می‌شود.

ضخامت تیغه‌های المیناتور یا قطره گیر برج خنک کننده مخروطی بین ۶۰۰ الی ۸۰۰ میکرون می‌باشد. این نوع به صورت تیغه ای با عرض ۱۵ الی ۲۵ سانتیمتر بر روی لوله‌های خروجی اسپرینکلر از ظرفیت ۳۰ تن‌تبرید الی ۱۲۵۰ تن‌تبرید قابل نصب می‌باشد. خروجی دریفت (Drift) با اضافه شدن المیناتور به کمتر از ۰.۰۰۸ درصد قطره های آب کاهش پیدا میکند.

---

قیمت قطره گیر برج خنک کننده

قیمت قطره گیر وابسته به حجم و میزان خرید متفاوت می‌باشد. قیمت چکه گیر در برج خنک کننده وابسته به نوع آن (تیغه‌ای یا لانه زنبوری) و همچنین وابسته به نوع متریال به کار رفته متفاوت می‌باشد .قیمت شبنم گیر تیغه ای نسبت به قیمت لانه زنبوری در برج خنک کننده بیشتر می‌باشد. متریال بکار برده شده در مدل تیغه‌ای (PP) سبب تفاوت قیمت بین مدل لانه زنبوری با تیغه ای در برج خنک کننده گردیده است. برآورد دقیق قیمت این تجهیز با توجه به عوامل زیر قابل تغییر می‌باشد.

• الف) نوع شبنم گیر بیشترین تأثیر در قیمت این تجهیز در برج خنک کننده را ++دارد.
• ب) متریال و جنس نیز بعد از نوعیت تاثیرگذارترین آیتم در برآورد نهایی قیمت قطره گیر کولینگ تاور محسوب می شود.
• ج) ضخامت و وزن همچنین میتواند تأثیر بسزایی در قیمت این محصول داشته باشد.
• د) قیمت روز متریال اولیه گرانول و پلی‌پروپیلن و یا الیاف و رزین (در المیناتور برج خنک کننده) طبیعتاً سبب افزایش و کاهش قیمت خواهد شد.

***بنابراین تعیین قیمت روز چکه گیر برج خنک کننده در واقع وابسته به عوامل متعددی است که به منظور بررسی دقیق توصیه می‌شود با کارشناسان شرکت دما گستر تماس حاصل نمایید. کارشناسان شرکت دما گستر به صورت آنلاین استعلام درخواستی شما خریدار گرامی پاسخ خواهند داد.

تحلیل عملکرد برج خنک کن در دستگاه تقطیر خورشیدی 2

در دستگاه تقطیر خورشیدی برای تقطیر و تصفیه آب از انرژی خورشیدی استفاده می شود. انواع عمده این نوع دستگاه مخروطی شکل و مانند جعبه یا چاله است. نوع جعبه ای این دستگاه پیچیده و انواع چاله ای آن نسبتا ساده است. در دستگاه های تقطیر خورشیدی، آب ناخالص وارد ظرف مخصوصی شده در آنجا نور خورشید از پلاستیک شفاف عبور می کند و آب را تبخیر می کند. بخار آب در بالای دستگاه متراکم شده و آب حاصل از اطراف به پائین می چکد و در آنجا جمع آوری و خارج می شود. سیستم پاستوریزه خورشیدی برای ضد عفونی کردن آب با قراردادن آب در دمای بالای ۶۰ درجه سانتیگراد برای مدت معینی از تابش و انرژی خورشیدی استفاده می شود. توسط انرژی خورشیدی، ضد عفونی آب روش دیگری برای گند زدائی کردن آب با استفاده از نور خورشید است. برای وضوح مسأله، ظرف شفاف پرشده سه چهارم آب به مدت بیست ثانیه به شدت تکان داده شود. درب آن بسته و در مقابل نور خورشید قرار می گیرد. با تکان دادن ظرف هوارسانی به آب صورت می گیرد و ضد عفونی می شود. با تابش انرژی خورشید به داخل ظرف اشعه یو وی - آ UV - A ) باعث می شود اکسیژن محلول به شدت از خود واکنش نشان دهد. این نوع واکنش اکسیژن از

تولید مثل میکروارگانیزم ها جلوگیری می نماید. ضمن گرم شدن ظرف حاوی آب، موجودات زنده مضر نیز به کمک حرارت نابود می شوند. در بهره گیری از انرژی زمین گرمایی، آب موجود در بسترهای زیرسطحی که به عنوان آب سردکننده در چگالنده تأسیساتی قابل استفاده است، در نواحی آب و هوایی خشک و نیمه خشک، به مقدار قابل توجهی داغ است و حتی می تواند به ۷۰ درجه سانتیگراد برسد. بنابراین افزودن برج های خنک کن در سیستم های نمک زدا می تواند برای مشکل میعان در سردسازی چگالنده ها یک راه حل اساسی باشد. به عبارت دیگر، برج های خنک کن با مواد فیلم فشرده کاربرد گسترده ای در گرفتن و محو بارهای حرارتی بزرگ و انتقال این حرارت به اتمسفر دارند و در فرایندهای متعدد صنعتی همچون واحدهای مولد نیرو، پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی و سیستم های تهویه مطبوع ظهور می یابند. در حقیقت، نوع خاصی از فیلم فشرده به کار رفته در برج خنک کن به آن دلیل که فرایندهای انتقال حرارت و جرم را بین آب و هوا کنترل می کند، نقش مهمی در عملیات واحد صنعتی ایفا می نماید. عملکرد برج خنک کن، عموما توسط نسبت ( KaV / L ) بیان می گردد که در هندبوک اشری[۱] گزارش شده است. این کسر را نسبت مشخصه برج یا تعداد واحدهای انتقال (NTU) می نامیم. در اینجا V acK وL، به ترتیب ضریب انتقال جرم، مساحت سطح بر واحد حجم برج، حجم و نرخ شارش جرمی آب می باشند.

 پژوهشگران متعددی روی این موضوع از طریق تحلیل نظری و تجربی فرآیندهای انتقال حرارت و جرم تحقیق کرده اند. بدکرا و همکاران [۲] به صورت تجربی بر روی عملکرد یک برج خنک کن مکانیکی جریان ناهمسو با بستر آکنه مطالعه کردند که در آن بستر از مواد فیلمی فشرده استفاده می شد. نتایج تحقیق آنان به صورت مشخصات برج، دمای آب خروجی و بهره سیستم به عنوان توابعی از کمیت نسبی جریان آب به هوا، LG ارائه گردید. آنها اگرچه هیچگونه رابطه ای را در کارشان پیشنهاد ندادند، نتیجه گرفتند که عملکرد برج همزمان با افزایش نسبت LG کاهش می یابد. میلوسلاولویک و هیکیلا [۳] یک اندازه گیری تجربی را بر روی دو برج خنک کن پایلوت - مقیاس به منظور تحلیل عملکرد مواد پرکننده متفاوت برج خنک کننده صورت دادند. آنها هفت نوع پرکننده فیلمی جریان ناهمسو را آزمایش کردند و داده های افت فشار را به داده هایی همچون ضریب انتقال حرارت حجمی با نرخهای جریان آب و هوا نسبت دادند. محققان مزبور مدلی تئوریک را برای یک برج خنک کن بر اساس معادلات انتقال حرارت و جرم و با استفاده از ضرائب انتقال حرارت اندازه گیری شده، استخراج کردند. همچنین، آنها با استفاده

از دینامیک سیالات محاسباتی، چندین پدیده ی فیزیکی مانند توزیع جریان مابین مواد پرکننده و جریان هوای خارجی اطراف برج خنک کن را مورد تحلیل قرار دادند.

 گوشاشی و میسندنه [۴] به صورت تجربی مشخصات افت فشار و انتقال جرم را در انواع متعددی از فیلم های فشرده راه راه شامل فیلم فشرده موجدار نرم و سخت در برج های خنک کن اتمسفری تحلیل نمودند. آزمایش ها در یک ناحیه آزمون مقطعی با جریان ناهمسو به ابعادm 15 /0mx15 / 0 و فیلم فشرده ای به ارتفاع6/1 متر انجام شده بود.از داده های تجربی آنها، رابطه ای مابین ضریب انتقال جرم فیلم فشرده و افت فشار پیشنهاد شد.

 از طرف دیگر، تحلیل ارائه شده توسط جابر و وب [۵] نشان می دهد که چگونه می توان تئوری طراحی مبدل حرارتی را در برج های خنک کن به کاربرد. این نویسندگان بیان داشته اند که تعاریف تأثیر پذیری ع و NTU در توافق خوبی با دستهای می باشند که برای طراحی مبدل حرارتی استفاده شدند و در تمام شرایط عملیاتی برج خنک کن قابل اعمال هستند.

 چندین مدل ریاضی دیگر برای نسبت دادن فرآیندهای انتقال حرارت و جرم که در برجهای خنک کن مرطوب رخ می دهند وجود دارد؛ نظیر مواردی که توسط خان و همکارانش [۶] و کلوپرز و کرو گر[7] بحث و پیشنهاد شدند.

 هدف اصلی این مقاله تحقیق در باب عملکرد حرارتی یک برج خنک کن مرطوب با جریان مخالف می باشد که با دو نوع از مواد فیلم فشرده پر شده است.

ضرائب انتقال

در یک برج خنک کن جریان مخالف، فرآیند شامل یک تماس مستقیم مابین یک فاز گاز (هوا) است که در حال حرکت به سمت بالا و یک فاز مایع (فیلم آب) می باشد که به سمت پایین جریان دارد.

انتقال حرارت و جرم به مکانیزم همرفتی بین هوا و فیلم آب رخ میدهد. جهت استخراج معادلات اولیه انتقال حرارت و جرم، رعایت فرضیاتی در دیدگاه کلان ضروری است [۳]. شایان ذکر است که تعیین ضرائب انتقال حرارت و جرم به کار رفته در این معادلات ساده شده، پیچیدگی های فراوانی در پی دارد. همچنین قابل توجه است که دانستن مقدار دقیق سطح موجود برای انتقالات حرارت و جرم دشوار است. چرا که این سطح از فیلم آب در حال سقوط تشکیل شده و به نوبه خود شامل سطح قطرات آب جدا از هم می باشد. مقدار انتقال حرارت و جرم شدیدا وابسته به نوع فیلم فشرده به کار رفته در برج خنک کن و نرخهای جریان آب و هوا می باشد. ضریب انتقال جرم غالبا به شکل زیر نمایش داده می شود [۱]: که C و n ثابتهای تجربی هستند و مختص طراحی یک برج ویژه می باشند. بهره برج به صورت زیر محاسبه می شود [۲] که و دماهای ورودی و آب هستند. دمای حباب مرطوب هوای ورودی است.

نتایج تجربی

 مقیاس پایلوت یک واحد خنک کن آب با سطح مقطع 9/0 *9/0 متر مربع و ارتفاع4/1 متر در نظر گرفته شود.

یک تصویر از برج خنک کن در شکل ۱ نشان داده شده است. برج به یک فن در پایین برج مجهز است تا بدینوسیله هوا را در میان بستر بدمد. نرخ جریان هوا در ترازهای مختلف با کمک یک مقطع هوای ورودی قابل تنظیم ثابت نگه داشته می شود. چندین نرخ جریان برابر با ۵۰۰، ۲۵۰،1500، ۱۰۰۰ و۲۰۰۰ متر مکعب بر ساعت نسبت داده شده است.

یک توزیع کننده آب قطره ای در بالای فیلم فشرده به کار می رود تاآب را با فرمت یکنواختی توزیع کند. شکل ۲، مشخصات چینش فیلم فشرده را نشان میدهد. ارتفاع این فیلم، که توسط ورق با ده صفحه می افتد، ۱۰ سانتیمتر می باشد. برج خنک کن مزبورشامل ۱۲ طبقه فیلم فشره به ترتیب مشروح ساخنه شده است.درآب به صورت پیوسته از طریق سطح این فیلم ها جریان یافته و در یک حوضچه آب جمع آوری می شود. سپس امکان گردش در برج خنک کن عملی می گردد.

علاوه بر این، برج خنک کن شامل یک مخزن حوضچه ای به ابعاد9/0*5/0*9/0 متر مکعب  است  که آن به خروجی  به درون آن وارد شده و سپس به سمت چگالنده می رود. بعد از آن به شبکه توزیع آب نزدیک شده تا توسط نازل ها به قطرات کوچک تبدیل شود.

 دمای هوای واب ورودی وخروجی و نرخ های جریان آب توسط هایگرومتر یک تجهیزه سنجش رطوبت هوا ( رطوبت سنج) جن کاه در بخشهای مختلف تقطیر کننده خورشید اندازه گرفته می شود. این متغییر های اندازه گیری شده امکان ارزیابی  ضرائب  انتقال حرارت و جرم در برج خنک کن را فراهم  می آورند.

 

تحلیل عملکرد برج خنک کن دردستگاه تقطیر خورشیدی

در یک مطالعه تجربی عملکرد حرارتی یک برج خنک کن تحت فشار مورد استفاده در یک سیستم نمکزدایی خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است. این سامانه تقطیری بر اساس عملیات واحد صنعتی رطوبت دهی  رطوبت گیری هوا کار می کند. برج خنک کن مزبور از نوع جریان مرطوب ناهمسو می باشد که با مواد فیلمی فشرده پر شده است. در کار حاضر، متغیرهای اندازه گیری به کمک نسبت دادن محدوده گسترده ای از نرخ شارش جرمی هوا و آب تعیین گردیدند. مضافا، برای چندین دمای آب ورودی، مشخصات و بهره برج ارزیابی شده و نتیجه به یاری معرفی کمیت نسبی نرخ شارش جرمی آب به هوا بیان می گردد.

در نواحی آب و هوایی خشک، عملکرد تقطیرکننده های خورشیدی با تمرکز بر اصل رطوبت دهی رطوبت گیری به پارامترهای بزرگی در فرآیند میعان حساس اند. به طور کلی، این پارامتر به صورت یک فاکتور مهمی از دمای آب سردکننده توصیف می شود. ابتدائی ترین عنصری را که می توان با کمک انرژی خورشیدی بهبودی بخشید؛ آب است که در بسیاری از نواحی دنیا یا به صورت شورمزه و یا به صورت آب دریا در دسترس است. برای اجتماعات بزرگ که منبع انرژی معمولی در اختیار دارند؛ آب شیرین کن هائی که با تبخیر حرارتی عمل می کنند؛ دارای تکنولوژی جا افتاده ای هستند. از متمرکز کننده سهم وی خطی نیز برای کاهش تقاضا برای انرژی معمولی نیز استفاده می نمایند. برای جوامع دور افتاده و منزوی ، دستگاه تقطیر خورشیدی مدت مدیدی است که به عنوان تنها منبع تأمین آب تازه مورد استفاده بوده است. یک پوشش شفاف شیب دار بر روی یک برکه کم عمق اثر گلخانه ای شدیدی را القاء می کند. بدین طریق آب تبخیر شده و در برخورد با پوشش شفاف چگالش یافته، تحت نیروی ثقل خود سقوط و جریان می یابد. سپس آب شیرین بدست آمده جمع آوری شده و به مصرف می رسد. اما آب شیرین کن های خورشیدی دارای کارآئی بسیار پایین و هزینه نگهداری زیادی هستند و با کاهش هزینه های PV، نمک زدایی الکترود پالیزی یا اسمزی معکوس با انرژی PV، اغلب همراه با تابش ماوراء بنفش برای باکتری زدائی، برای این کاربردها بتدریج جذاب تر می شوند.

کاربردهای حرارت انرژی خورشیدی گروه بسیار گسترده و متنوع فناوری انرژی خورشیدی را تشکیل می دهند. این فناوری ها از حرارت خورشید برای گرم کردن آب، فضا، تهویه، حرارت لازم در فرایندهای صنعتی، پخت و پز غذا، تقطیر آب و ضد عفونی و سایر کاربردها استفاده می کنند. توسعه صنعت فوتوولتایی PV، برای کاربردهای زمینی در زمان اولین بحران نفت در دو جهت کاملا متفاوت آغاز گردید. یکی در جهت فناوری های متمرکزی است که در آن کاهش هزینه ها بوسیله جایگزین سطح فتوولتایی به کمک سطح عدسی صورت می گیرد و دیگری در جهت کاهش هزینه مدول های فتوولتایی با استفاده از ساخت صنعتی با حجم زیاد است. در تکنولوژی های تمرکزی، هدف اصلی تحقیق و توسعه بدست آوردن راندمان بالاتر است. با روی هم قرار دادن مواد بمنظور تشکیل سلول های چند پیوندی که هر یک از لایه های آنها جزء متفاوتی ازطیف فرکانسی خورشیدی را جمع آوری می نماید، قادر است به ارقام بالاتری برای کارآئی نیز رسید. رکوردی که تاکنون با این روش بدست آمده است ۴۰ درصد می باشد. این سلول ها در مدول های با تمرکز بالا حدود ۱۰۰ و یا خیلی بالاتر در حدود ۱۰۰۰ قرار داده می شوند. کارآیی سلولی همراه با افزایش دمای سلول کاهش می یابد و تمرکز کننده خیلی قوی به سیستم خنک کننده فعال نیاز دارند که این خود به عنوان یک منبع انرژی گرمائی کم دما قابل بهره برداری است. به ردگیرهای دو محوری بسیار دقیق نیاز است تا کانون را بر روی سلول ها نگهدارد و همچنین پیشنهاد شده است که این سال ها را بر روی برج گیرنده تابش مستقیمی که توسط مجموعه هلیوستات ها منعکس شده است، نصب گردد.

 این موضوع خیلی به سیستم حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی شبیه است. سیستم های PV با تمرکز بالا در واقع به دو طریق به این سیستم شبیه هستند. پیچیدگی مکانیکی، این سیستمها را تنها برای نیروگاه های مرکزی مناسب می سازد و عدم توانایی آنها در استفاده از تابش افقی پراکنده این نیروگاه ها را بالقوه محدود به نواحی می کند که دریافت تابش خورشیدی بسیار زیاد است وگرنه از درجه کارآئی بالائی برخوردار نخواهند بود. هم اکنون تکنولوژیهای تمرکزی سیستم های فتوولتایی با تمرکز کم که بر مبنای تمرکز دهنده های هونوگرافی یا درخشنده غیر مجازی استوار هستند؛ تحت بررسی بوده و توسعه آنها دنبال می شود، در حالی که شاخه اصلی صنعت PV متوجه تکنولوژی های غیر متمرکزی است تا بازار سیستم های مستقل را که حاضر به تقبل هزینه های بالاتری برای الکتریسیته هستند، تغذیه کند.

خرید برج خنک کننده

 

خرید برج خنک کننده

انتخاب و خرید برج خنک کننده (کولینگ تاور) یک فرآیند حساس و مهم در انتخاب تجهیزات برودتی به شمار می‌آید. برج خنک کننده تأثیر بسیاری در عملکرد سایر تجهیزات برودتی همچون چیلرهای تراکمی و جذبی ، هواساز و فن کویل دارد. انتخاب صحیح و درست در تأسیسات یک ساختمان یا یک کارخانه بزرگ صنعتی باید دارای حساسیت های زیادی باشد. خرید تجهیزات صنعتی و برودتی باید مطابق با اصول استاندارد طراحی صورت پذیرد. خرید یک دستگاه برودتی بزرگ که وظیفه مهمی را برعهده دارد باید طبق ضوابط معین صورت پذیرد.

مشخص کردن قوانین در هنگام فرآیند انتخاب و خرید برج خنک کننده یکی از مهمترین اصول این کار است. خرید و فروش دستگاه های برودتی امروزه توسط شرکتهای بسیاری صورت می پذیرد. کیفیت ظاهری محصولات، رزومه کاری شرکت و رضایتمندی مشتریان از مهمترین ابزار چک کردن نمودار فعالیت یک شرکت می‌باشد. پس از انتخاب چند برند معتبر که ترجیحاً تولیدکننده نیز باشند، باید سراغ مرحله تصمیم نهایی بروید. در مرحله انتخاب نهایی تمامی ابزارهای فنی و کیفی یک شرکت را جهت نهایی کردن این موضوع بکار بگیرید. تصمیم عجولانه در زمینه‌های مشابه با این موضوع می تواند طبعات سنگینی داشته باشد.

ابزار های چک کردن توان یک سازنده در تولید کولینگ تاور

• داشتن تخصص لازم در زمینه مهندسی سیالات و انتقال حرارت
• چک کردن رزومه کاری شرکت در پروژه های انجام شده
• بازدید میدانی از خط تولید و ساخت کولینگ تاور یا هر تجهیز مشابه
• بررسی دقیق طرح و پروپوزال ارائه شده شرکت و توان فنی مجموعه در نمایش جزئیات فنی
• تماس های مکرر و چک کردن آیتم های مختلف طراحی و تولید با توجه به شرایط خاص خود

مراحل مختلف خرید و انتخاب برج خنک کننده

مشخص نمودن شرایط کلی طراحی و تعیین دقیق پارامترهای طراحی (دمای ورودی، خروجی و ...)

تعیین ظرفیت برودتی یا سرمایشی با توجه به پارامترهای طراحی

انتخاب نوع و مدل مناسب برج خنک کننده با توجه به شرایط محدود کننده (شرایط محیطی یا طراحی)

مشاوره با طراحان و مهندسین مرتبط که دارای دانش مهندسی کافی باشند.

بررسی مجدد داده‌ها و چک نهایی دیتا شیت ها و نمونه محاسبات

تعیین هزینه‌های اولیه خرید و تخمین هزینه های جانبی نگهداری و سرویس دوره‌ای

امکان سنجی اقتصادی (سنجش توانایی اقتصادی) کلی با توجه به نمودار هزینه های تعیین شده

جانمایی محل نصب برج خنک کن مطابق با اصول نصب و راه اندازی

توضیح مفصل شرح وظایف خریدار در نگهداری کولینگ تاور

اولین گام مهم در خرید برج خنک کننده

اصلی ترین گام در خرید برج خنک‌کن یا کولینگ تاور تهویه مطبوع جدید، تعیین عملکرد یا ظرفیت آن تجهیز است. تعیین کردن ظرفیت کولینگ تاور مثل مشخص کردن حجم یک مخزن آب می‌باشد. ظرفیت برج خنک کننده در واقع همان قدرت و توانایی این دستگاه در سرد کردن آب می‌باشد.

برای مشخص کردن ظرفیت برج خنک کننده مهم باید چهار پارامتر زیر مشخص شوند:

• میزان جریان آب کندانسور (دبی و حجم آب در چرخش) بر حسب گالن در دقیقه یا متر مکعب در ساعت

• دمای آب برگشت برج خنک کننده یا ورودی کندانسور بر حسب سانتی گراد یا کلوین

• دمای آب رفت کولینگ تاور یا خروجی کندانسور بر حسب سانتی گراد یا کلوین

• دمای مرطوب محیط یا دمای حباب تر (دمای هوای اشباع با رطوبت نسبی 100)

اختلافاتی بین دماهای آب ورودی و خروجی ‌کندانسور و دمای مرطوب محیط یا ورودی وجود دارد. مشخص کردن دماهای ورودی و خروجی استاندارد طراحی و همچنین تعیین دمای مرطوب محیط نیازمند داشتن دانش مهندسی می‌باشد. با توجه به محدوده (تغییرات دما) و میزان جریان آب، مقدار کل بی تی یو در ساعت ظرفیت دفع گرما در برج خنک‌کننده مشخص می‌شود. با داشتن اطلاعات فوق، هر سازنده و طراح سیستم های برودتی می‌تواند ظرفیت برج خنک کننده را تعیین کند. با تعیین این پارامتر گام اصلی در خرید چیلر خنک کننده آب برداشته خواهد شد.

دومین مرحله خرید برج خنک کننده

تخمین ظرفیت و مشخص کردن قدرت کولینگ تاور مهمترین بخش در خرید و انتخاب این محصول به شمار می‌آید. مقدماتی ترین مرحله برای خرید هر تجهیز صنعتی انجام صحیح ظرفیت می‌باشد ولی این موضوع شرط لازم و کافی نیست. گام بعدی در خرید برج خنک کننده تعیین شکل و نوع کولینگ تاور است که باید قابل قبول باشد. برای دانستن این که کدامین نوع برج خنک کننده می‌تواند برای انجام یک خرید اصولی مناسب باشد مستلزم دانستن جزئیات هر یک از انواع کولینگ تاور می‌باشد. در زیر به بررسی کلیات دسته‌بندی انواع سیستم برودتی تبخیری (برج خنک‌کن) می‌پردازیم.

طبقه‌بندی کلی مدل‌های موجود کولینگ‌تاور

• کولینگ تاور مکشی یا دمشی (دارای پروانه): برج خنک کننده با سیستم جریان دهی هوای اجباری که دارای یک فن دمشی یا مکشی می‌باشد.

• کولینگ تاور طبیعی (بدون فن یا پروانه): برج خنک کننده با سیستم جابجایی هوای طبیعی (هوای آزاد) که فاقد پروانه می‌باشد.

انواع برج خنک کننده بر حسب نوع مکش فن

• فن پروانه ای /اجباری: دارای یک پروانه آکسیال با سیستم دهش هوا از پایین به بالا
• فن سانتریفیوژ /اجباری: شامل سیستم هوادهی مجهز به پروانه حلزونی یا سانتریفوژ
• فن پروانه ای /القایی: دارای یک پروانه آکسیال با سیستم دهش هوا از بالا به پایین

انتخاب برج خنک کننده بر حسب چیدمان جریان برخورد آب و هوا

• جریان متقابل یا عمود (جریان متقاطع): برخورد هوا با آب تحت زاویه قائم یا عمود (کراس فلو)
• جریان معکوس یا ناهمسو (جریان مخالف): تماس آب و هوا به صورت جریانی معکوس (کانتر فلو)

خرید برج خنک کننده بر اساس شیوه مونتاژ

• مونتاژ کارخانه ای: تولید شده و ساخته شده در کارخانه یا کارگاه تولید کولینگ تاور
• بر پا کردن میدانی یا مونتاژ محلی: اسمبل نهایی در محلی خارج از کارخانه (مونتاژ در محل نصب)

خرید و انتخاب برج خنک کننده انتخاب با توجه به ساختار بدنه دستگاه

• بدنه تماماً چوبی
• بدنه با ورقهای فولاد گالوانیزه
• ساختار ترکیبی فولاد با تشتک تحتانی فولادی ضد زنگ (وتشتک فوقانی فولادی ضد زنگ برای برج جریان متقابل)
• ساختار تماماً فولاد ضد زنگ (استنلس استیل)
• بدنه فایبرگلاس (پلاستیک تقویت شده یا فایبرگلس)
• استراکچر بتونی /بنایی (به شکل استوانه کمر باریک یا هذلولی)
• فایبرگلس با تشتک تحتانی بتنی یا سیمانی ( به شکل کولینگ تاورهای مستطیلی بزرگ)

 

توضیحات جدول 1.1 (انتخاب نوع ساختار بدنه برج خنک کننده)

جدول فوق انواع ساخت قابل دسترسی را برای انواع چیدمان جریان و مکش نشان می‌دهد. همانطور که در مقالات قبلی گفته شد، برج های خنک کننده چوبی و بتونی معمولاً در سیستمهای تهویه مطبوع و صنعتی کوچک به کار نمی‌روند مگر آن که الزامات مستلزم استفاده از ظرفیت بالای این تجهیز را نشان دهد (بیشتر از 2000 تن) یا جنبه زیبایی برج از اهمیت زیادی برخوردار نباشد. وقتی گزینه‌ی قابل قبول خرید و انتخاب کولینگ تاور چیزی جز برج گالوانیزه و فایبرگلاس نیست، توصیه می‌شود از این دو مدل در انتخاب خود قافل نشوید. این انتخابها (بدنه استیل یا فایبرگلاس) از سوی تمامی سازندگان برج خنک کننده توصیه می‌شود. با این همه انتخاب صحیح کولینگ تاور مطابق با بدنه کامپوزیتی یا استیل باعث افزایش ۲۰٪ تا۴۰٪ هزینه ها می‌شود.

 

توضیحات جدول 1.2 (عمر مفید برج خنک کننده)

همان طور که جدول ۱.۲ نشان می دهد، عمر برج خنک کننده در سیستم های فایبرگلاس و استیل نسبت به سایر انتخابها به میزان 20 الی 33 درصد افزایش می یابد. این به معنای یک سرمایه گذاری عالی است.برج های مونتاژ کارخانه ای، نصب راحت تر و سریع تری دارند و ارزان تر هستند. بنابراین، برج های مونتاژ میدانی کمتر برای سیستم تهویه مطبوع به کار می رود، مگر آن که بار سیستم بیشتر از 2000 تن باشد.

برآورد هزینه‌های کلی خرید برج خنک‌کننده

تخمین هزینه‌های اولیه در فرآیند خرید برج خنک کن برای کارف رما از اهمیت بالایی برخوردار است. تخمین و محاسبه میزان هزینه‌های اولیه، یکی از مهمترین آیتم های تعیین بودجه محسوب می گردد. در هنگام راه اندازی یک سیستم  سرمایشی علاوه بر منبع برودتی (چیلر یا کولینگ تاور)، تجهیزات جانبی نیز تاثیر زیادی بر قیمت نهایی پروژه دارد. تجهیزات جانبی سیستم های سرمایشی شامل لوله ، زانو ، کلکتور ، شیر یکطرفه ، پمپ ، مخزن و تجهیزات برقی همانند تابلو کنترل می باشد.  هزینه‌های تجهیزات به طور مستقیم از فروشندگان آنها و هزینه‌های نصب و اجرا از پیمانکاران محلی بدست می‌آید. در برآورد هزینه‌های خرید مالیات بر ارزش افزوده لحاظ می شود که باید توسط فروشندگان در نظر گرفته شود. در بحث اجرا و نصب نهایی تجهیزات برودتی مبلغ بیمه معادل 15 الی 20 درصد نیز باید توسط پیمانکار مورد نظر در نظر گرفته شود.

عوامل تأثیرگذار در تخمین هزینه های نصب و راه اندازی برج خنک کننده

• فونداسیون محل قرارگیری و سیستم تکیه‌گاه یا سازه نگهدارنده

• پمپ سیرکولاتور و گردش آب بین مدار کندانسور یا مبدل و کولینگ تاور

• شیرهای یکطرفه و گیت ولو جهت تنظیم میزان دبی آب گردشی

• دستگاه تصفیه آب جبرانی یا سختیگیر رزینی جهت کاهش رسوب گیری اجزای داخلی

• منبع آب جبرانی یا منبع ذخیره آب تزریقی

• هزینه تخریب و اصلاح سازه یا دستگاه قبلی

• فراهم کردن برق مورد نیاز ( سه فاز یا تک فاز)

• تهیه و طراحی تابلو کنترل راه اندازی و محافظتی تجهیزات الکتریکال

• کنترلرها و تجهیزات کنترلی در تنظیم میزان بلودان یا آب جبرانی و میزان هوادهی

• تجهیزات لوله کشی از جمله : زانو - کلکتور - شیر یا ولو - فلنچ - ساپورت و عایق

• تجهیزات راه اندازی الکتریکی: کابل برق - پریز - کلید مینیاتوری - کنتاکتور - بیمنتال و ...

• اجرت لوله کشی و پایپینگ بین کندانسور یا مبدل حرارتی و کولینگ تاور

• اجرت برق کشی و کابل کشی تجهیزات برقی به تابلو کنترل و منبع الکتریکی

هزینه های دوره ای یا سالیانه برج خنک کننده

به محض بهره برداری و راه اندازی کولینگ تاور دو هزینه تکرارشونده سالیانه باید در هر دوره عمر خرید برج تأمین شود. هزینه‌های انرژی و هزینه‌های نگهداری مهمترین هزینه‌های دوره‌ای پس از خرید می‌باشد. عمر مفید، چارچوبی زمانی است که برج می‌تواند برای مالک خود سوددهی داشته باشد. بنابراین، اگر هزینه عملکرد و نگهداری قطعه‌ای از تجهیزات بیشتر از خرید آن شود، عمر اقتصادی (مفید) آن به پایان رسیده است. برج خنک کننده در عمر مفید خود از نظر فیزیکی سالم است. عمر مفید (اقتصادی) انواع کولینگ تاور و پمپ‌های کندانسور در جدول 1.2 ارائه شده است.

هزینه انرژی مستلزم شناخت دو کمیت است:

•  1. مقدار مصرف انرژی الکتریکی برج و پمپ کندانسور
•  2. هزینه واحد انرژی

در یک ارزیابی دقیق و مقایسه برج‌های خنک کننده جایگزین، لازم است پمپ کندانسور در نظرگرفته شود. از آنجا که برج های مختلف افت فشارهای مختلفی را بر پمپ ها تحمیل می کنند، باید هزینه این اختلاف انرژی در تحلیل هزینه گنجانده شود. برای تعیین انرژی برج و پمپ کندانسور، اولین گام تعیین بار سیستم آب کندانسور برحسب تن تبرید و تابعی از دمای محیط با تغییرات 5 درجه‌ای است. توان ورودی پمپ آب کندانسور و برج خنک کننده باید بر حسب کیلووات محاسبه شود. سپس با ضرب در ساعت مصرفی، مصرف انرژی برق بر حسب کیلووات ساعت (KWh) به دست می‌آید.

---

هزینه‌های غیرتکراری تعمیر و تعویض قطعات پس از خرید برج خنک کننده

هزینه‌های غیرتکراری، بیانگر هزینه‌های تعمیر و تعویض است که در فواصل طولانی تری از سال رخ می‌دهد. برای مثال، تشتک تحتانی و فوقانی گالوانیزه در برج جریان متقابل مکش القایی، نیازمند تعمیر یا تعویض پس از 10 سال کار است. این نوع هزینه‌ها باید مشخص گردد و سال روی دادن آنها نیز برآورد شود. مقایسه هزینه عملیاتی، نگهداری و انرژی کل برای برج خنک کننده و پمپ کندانسور آن، طی عمر مفید سیستم، بر اساس معادله 1.1 محاسبه می شود.

هزینه دوره ای برج خنک کن ={ (هزینه نگهداری سالیانه +هزینه انرژی سالیانه) x (عمر مفید)} + (مجموع هزینه تعمیر / تعویض) +C

هزینه سرمایه (سرمایه‌ای) = C

ضمانت های اجرایی و گواهینامه های CTI

به جز کولینگ تاورهای مونتاژ میدانی با سیستم های برودتی با طراحی خیلی خاص، برج های خنک کننده تهویه مطبوع باید مطابق با گواهینامه‌های اجرایی موسسه فناوری سرمایش(CTI)و استاندارد 201 آن باشند.  مطابقت طراحی و خرید برج خنک کننده با استانداردهای CTI ، تضمین کننده انتخاب صحیح و عملکرد اصولی کندانسور می‌باشد. گواهینامه های CTI نیازبه تست میدانی برج خنک کننده را برطرف می سازد. این گواهینامه ها در واقع جای هرگونه ضرایب خطا و بروز اشتباه را در فرآیند خرید کولینگ تاور به حداقل ممکن می رساند. فهرست استانداردهای مجاز CTI در جدول 1.3 قابل مشاهده می باشد. اگر به دنبال خرید و انتخاب اصولی هستید حتماً به مطالعه این استانداردها بپردازید و در مباحث مختلف آن تحقیق و تفحص نمایید.

ارزیابی اقتصادی سیستمهای جایگزین برج‌های خنک کننده

برآورد هزینه دوره ی عمر بهترین روش برای مقایسه گزینه های جایگزین برج خنک کننده است که یک روش ثابت را برای تحلیل جنبه های اقتصادی برج فراهم می ‌کند و مقایسه واقعی را ایجاد می کند تا بتوان موثرترین برج را با کمترین  هزینه دوره ی عمر انتخاب کرد این فرآیند اساسا ساده است و فقط نیازمند ارزیابی برج با همان معیار ها است که منجربه مقایسه یک به یک می‌شود.

محاسبات تعیین هزینه دوره ی عمر برج خنک کننده براساس روش محاسبه هزینه کل خرید و نگهداری، ساده است. با این وجود، دقت خرید این تجهیز به دقت اطلاعات بدست آمده بستگی دارد. هر کس می‌تواند هزینه دوره‌ی عمر کاری برج خنک کننده را بر اساس داده‌های بدست آمده ارزیابی کند. از این رو محاسبات دو نفر نسبت به یک ارزیابی و یک طراحی می‌تواند متفاوت باشد. مباحث بعدی اجزای اساسی هزینه دوره عمر برج را مشخص می‌کند. بخش های بعدی، عناصر پایه ای سازنده ی هزینه ی دوره عمر را مشخص می‌کند.

پکینگ مدیا یا پوشال برج خنک کننده - پرکننده انواع برج خنک کننده

پکینگ مدیا (packing media) مهمترین بخش برج خنک کننده در ایجاد سطح تبادل گرما است که مختصراً "پکینگ" نیز نامیده می‌شود. هدف اصلی پکینگ در برج خنک کن یا کولینگ ایجاد سطحی است برای تبادل انرژی. سطوحی که پکینگ مدیا ایجاد می‌نماید در واقع همانند پوشال‌های کولر، سطح تماس بین آب و هوا را می‌‌افزاید. افزایش سطح تماس در جریان کارکرد برج خنک کننده تأثیر بسزایی در چگونگی کارکرد سیستم می گذارد. حیاتی بودن پکینگ در عملکرد کولینگ تاور زمانی مشخص می شود که سیستم دچار رسوب و گرفتگی می شود. با ایجاد لایه های رسوب و کاهش سطوح تبادل حرارت در پکینگ ها یا فیلینگ های خنک کننده راندمان دچار افت می شود. افت راندمان در برج خنک کننده با افزایش دمای آب سرد خروجی مشهود می شود.

پکینگها انواع مختلفی دارند و با توجه به نوع طراحی مورد کاربرد قرار می‌گیرند. پکینگها علاوه بر کاربری در برج خنک کننده در سایر تجهیزات همانند اسکرابر (برج اسید) نیز بکار می‌روند. کاربری پوشالهای مشبک در سیستم های تبخیری بسیار حائز اهمیت می باشد. در واقع اصول طراحی یک اسکرابر و کولینگ تاور بر پایه کاربری پرکننده (fill) یا پکینگ نهاده شده است. فیلینگ داخلی در یک برج اسید یا اسکرابر وظیفه خنک کردن اسید و در برج وظیفه سرد کردن آب را عهده‌دار است. البته از پکینگ در یک کاربری دیگر در چربیگیرها و تصفیه خانه ها استفاده می شود. در این مدل کاربری از پوشالهای پر کننده در جهت ایجاد سطح جهت نشست کردن آلایندها همانند چربی و لجن استفاده می‌گردد.

انواع کاربری پکینگ در تجهیزات صنعتی

• پکینگ برج خنک کننده

این بخش در کولینگ‌تاور یک شبکه منظم یا نامنظم از پوشال‌هایی است که سطح بسیار زیادی را جهت ریزش آب فراهم می‌کند. شبکه متراکم پکینگ‌ها در برج خنک کننده را تحت عنوان پرکن یا فیلینگ (fill) نیز می‌شناسیم. پکینگ‌ها در تجهیزات صنعتی مختلفی مورد کاربرد قرار می‌گیرند. هدف استفاده از پکینگ در برج خنک کننده ایجاد سطح مفید برای تماس آب گرم و هوای سرد محیط بیرون می‌باشد. به پکینگ در برج سطوح خنک کننده نیز گفته می‌شود.

• پکینگ اسکرابر یا برج خنک کننده اسید

اسکرابر یا برج خنک کننده اسید دستگاهی برای خنک کردن اسید و استخراج اسید از مخلوط هوا و بخار می‌باشد. پکینگ در اسکرابر به صورت پال رینگ یا راشینگ رینگ جهت ایجاد سطح تماس بین اسید و هوای محیط مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوع از کاربری پکینگ این تجهیز به صورت پال رینگ یا استکانی با متریال سرامیک یا استیل مورد کاربر قرار می‌گیرد.

• پکینگ یا پد سلولزی در کولرهای صنعتی و کولرهای سلولزی
• پکینگ یا مدیا در تجهیزات تصفیه فاضلاب

سازندگان برج خنک کننده

 

 

سازندگان برج خنک کننده طبیعتاً وظیفه ساخت و تولید برج خنک‌کننده را برعهده دارند و دغدغه اصلی این صنف ارتقاء کیفی برج خنک کننده می‌باشد.یک سازنده برج خنک کننده همانند سایر تولیدکنندگان محصولات صنعتی سعی بر این دارد تا با پیشرفت روز افزون علم و تکنولوژی محصولات خود را با بروزترین و بالاترین کیفیت تولید و عرضه نماید. فرآیند ساخت و تولید محصولات سرمایشی صنعتی همانند برج خنک‌کننده جز با اتکا به دانش مهندسی سیالات، مهندسی شیمی و مهندسی برق امکانپذیر نمی‌باشد.

پیشرفت روزانه دانش مهندسی در زمینه تأسیسات سرمایشی و گرمایشی سبب شده تا سازندگان برج خنک کننده به دنبال ارتقاء و بهینه سازی محصولات خود باشند. سازندگان برج خنک کننده در راستای پیشبرد اهداف خود در تولید و ساخت امروزه با مشارکت دانش آکادمیک و مهندسی و همچنین با همکاری شرکتهای مشاور همچون شرکت سازه به دنبال راهکارهایی در زمینه بهبود کیفیت، اتوماسیون‌سازی تولید و بهینه‌سازی مصرف انرژی محصولات خود می‌باشند.

بیشتر بدانید: برج خنک کننده 

شرح کلی اوضاع سازندگان برج خنک کن 

سازندگان برج خنک کننده در سراسر دنیا همواره به صورت سالانه و ماهیانه در فصول مختلف گردهم آمده و با همفکری و مشارکت ذهنی سبب ایجاد ایده‌های نو و پویا در صنعت تولید کولینگ‌تاور شده‌اند. پیشروترین شرکتهای سازنده برج خنک کننده در دنیا شرکتهای Evapco-Marely- CTS-CTI-EBARA-SPX-Paharpour می باشند که در زمینه تولید علم در صنایع برودتی پیشگام در عرصه صنعت جهانی محسوب می‌شوند. در واقع وابسته به حوزه فعالیت شرکتهای معتبر دنیا در زمینه ساخت و تولید برج خنک کننده این تجهیز در قالب تولید برون مرزی (بین المللی) و ساخت و تولید داخلی ارائه و عرضه می‌شود.

---

سازندگان برج خنک کننده بین المللی

• Marely:

مارلی آمریکا پیشرو در صنعت سازندگی برج خنک کننده و قطعات جانبی این محصول پدر صنعت تولید، طراحی و ساخت کولینگ‌تاور در دنیا محسوب می‌شود. این شرکت فعالیت خود را از سال 1970 میلادی در آمریکا شروع نموده است و امروزه یکی از معتبرترین محصولات خود یعنی برج خنک کننده دو سلولی با نام مستعار طرح مارلی در سراسر دنیا طراحی و تولید می شود.

• CTI:

بزرگترین شرکت تولیدکننده برج خنک کننده در دنیا شرکت CTI می‌باشد که استانداردهای جهانی و بین‌المللی از طریق این شرکت در صنف تولید و ساخت برج خنک‌کاری در اختیار سایر کشورها و سازندگان این محصول قرار می‌گیرد. امروزه بسیاری از سازندگان برج خنک کننده به دنبال دریافت گواهینامه معتبر لیسانس تولید از شرکت CTI در زمینه کولینگ‌تاور می‌باشند و تاکنون 4 شرکت در ایران موفق به کسب این لیسانس در تولیدات خود شده‌اند.

• EVAPCO:

شرکت اواپکو اصلیتی آمریکایی دارد و فعالیت خود را از سال 1976 از شمال قاره آمریکا شروع کرده است و امروزه پدر صنعت تهویه مطبوع دنیا به شمار می‌آید و در زمینه تولید انواع برجهای خنک‌کننده گالوانیزه حرف اول را در دنیا می‌زند. امروزه شرکت اواپکو با داشتن بیش از 56 شعبه در کشورهای مختلف بزرگترین شرکت تولید و صادرات انواع برج خنک کننده بحساب می‌آید.

• EBARA:

این شرکت اصلیتی آسیا میانه دارد و فعالیت خود را برای اولین بار در کشور ژاپن شروع نموده است. بیشترین دلیل شهرت این برند معتبر تولید برج خنک کننده به خاطر تولید یکی از رایج ترین و بهترین نمونه‌های کولینگ‌تاور جریان متقاطع تحت عنوان کراس‌فلو یا برج خنک‌کن ابارا می‌باشد. این نمونه خاص از انواع کولینگ‌تاور کراس فلو با بیشترین تیراژ تولید و ساخت در این شرکت عرضه گردیده است.

• LENGTH:

این شرکت ماهیتی آمریکایی دارد و در زمینه تولید،طراحی، ساخت و عرضه انواع برج خنک کننده صنعتی در حوزه کشورهای نفت خیز خلیج‌فارس از جمله عراق، عربستان صعودی،کویت،مصر و قطر فعالیت می نماید که از سال 1995 شروع بکار کرده است و در سال 2008 به کشوره امارات متحده‌عربی نقل مکان نموده است.

• DELTA COOLING:

این شرکت همانند بسیاری از شرکتهای معتبر در زمینه ساخت و تولید کولینگ‌تاور در کشور ایالات متحده آمریکا در سال 1998 شروع به کار نموده است و برای اولین بار طرح برج خنک کننده چندمداره در این شرکت ایده‌پردازی شده است.

• CTS:

یکی از معتبرترین سازندگان حوزه خاورمیانه شرکت CTS ترکیه می‌باشد که در زمینه طراحی ، تولید و عرضه اتوماسیون برج خنک کننده (با ماشین آلات صنعتی) در تیراژ بالا فعالیت می‌نماید و این شرکت بیشترین تولیدات خود را معطوف به برج‌های خنک‌کننده چندسلولی نموده است و موفق به کسب نشان ایزو 9001 ، ایزو 18001 و کسب استانداردهای مختلف و معتبر از شرکت CTI آمریکا شده است.

 

---

سازندگان برج خنک کننده در کشور ایران

• دما گستر:

شرکت دما گستر فعالیت خود را از سال 1380 در مشهد آغاز به کار نموده است و پس از یک برهه کوتاه به تهران نقل مکان نموده و امروزه بانی و ایده نوآور در ساخت برجهای خنک کننده هیبریدی کم مصرف محسوب می‌شود. این شرکت امروز با هدف ارتقاء کیفی محصولات خود دارای 16 مدل کولینگ‌تاور به منظور بهره‌وری در نقاط مختلف اقلیمی می‌باشد. انواع کولینگ‌تاورهای تولیدی شرکت دما گستر امروزه با بهترین تیم کنترل کیفی (QC) تحت نظارت قرارگرفته است و در اختیار عموم مشتریان قرار می‌گیرد.

 

• پرتوآبگردان:

شرکت پرتوآبگردان کار خود را با از شهر مقدس مشهد در تولید و ساخت برج خنک کننده مدور یا مخروطی شروع نموده است و امروزه با نام توچال تهویه ایرانیان در حال فعالیت در سراسر ایران می باشد. این شرکت یکی از معتبرترین و قدیمی ترین تولیدکنندگان و سازندگان برج خنک کننده به شمار می آید.

• آریابنیز:

شرکت آریا بنیز یکی از معتبرترین و بزرگترین تولیدکنندگان برج خنک کننده در ایران به حساب می آید که با استفاده از دانش مهندسی به جرئت یکی از برترین تیم های طراحی کولینگ‌تاور را برعهده دارد. شرکت آریابنیز هم اکنون در حیطه صادرات به کشورهای خارجی نیز فعالیت می‌نماید.

• مهتاب‌گستر:

شرکت مهتاب گستر یکی از معتبرترین شرکتهای مهندسی در بخش سیستمهای تهویه مطبوع مخصوصاً تولید و ساخت برج خنک کننده به شمار می آید که دارای 6 شعبه معتبر و فعال در سراسر ایران جهت ارائه خدمات پس از فروش می‌باشد.

• ناب‌زیست:

شرکت ناب زیست نیز یکی از برترین سازندگان برج خنک کننده در تهران بزرگ و سراسر ایران به شمار می آید و امروزه با تولید برجهای خنک کننده چندسلولی سبب ارتقا و کنترل مصرف انرژی کولینگ تاور می‌گردد.

دغدغه‌های اصلی سازندگان داخلی برج خنک کننده

• تهیه مواداولیه با کیفیت به جهت تولید مناسب و استاندارد محصولات
• نبودن دستگاه های مناسب و استاندارد در خط تولید قطعات و تجهیزات جانبی کولینگ تاور
• نارضایتی مشتریان به دلیل وجود واسطه های فراوان در بازار فروش
• عدم توجیه پذیری اقتصادی به جهت خدمت رسانی پس از فروش
• تقلبی بودن و بی کیفیت بودن قطعات و مواد بکار رفته در فرآیند ساخت و تولید که سبب کاهش کیفیت نهایی محصول می شود.
• ناکارآمد بودن نیروی انسانی در بخش تولید و عدم جبران شدن این موضوع با اتوماسیون سازی تولید به دلیل نبودن دستگاه های تولید قطعات (به دلایل تحریم اقتصادی)
• طراحی و تولید برج خنک کننده توسط سازندگان غیر متخصص که سبب از بین رفتن اعتماد به تولید ملی و نارضایتی سایر صنوف صنعتی از حمایت تولیدکنندگان داخلی شده است.
• کاهش بهای تمام شده برخی از تولیدکنندگان و سازندگان برج خنک کننده و افزایش نارضایتی مشتریان پس از خرید کولینگ تاور سبب ایجاد نگرش کاهش بهای تمام شده با استفاده از کاهش کیفی متریال توسط سایر سازندگان

شرح کامل فرآیند ساخت و تولید برج خنک کننده توسط سازندگان مختلف

فرآیند ساخت(Build) یا تولید برج خنک کننده(کولینگ تاور) شامل بخشهای متنوعی از حوزه‌های مختلف ساخت قطعات و مونتاژ آنها در برج خنک کننده(Cooling Tower)می‌شود.به بیانی دیگر فرآیند تولید و ساخت برج خنک کننده در سه بخش اصلی تقسیم‌بندی می شود که بخش اول شامل تولید قطعات برج خنک کننده و بخش دوم مرتبط با عملیات مونتاژ(Assemble) می‌شود و بخش نهایی نظارت فنی و مهندسی(کنترل کیفی) می باشد.

فرآیند ساخت برج خنک کننده باید با دقت فراوانی صورت پذیرد زیراکه این بخش در نتیجه سبب ارزش‌گذاری و ارزش نهادن به کیفیت نهایی تجهیز تولیدشده می‌شود. برج خنک کننده با داشتن تجهیزات مختلف مرتبط با قسمتهای آب رسانی و هوارسانی دارای قطعات مختلفی است که از متریال فلزی، پلیمری و یا فایبرگلاس FRP تولید می‌شود. بیشتر سازندگان امروزه سعی بر این دارند تا حدامکان استفاده از متریال فلزی در تولید قطعات داخلی کولینگ تاور را محدود سازند و در جایگزینی آن از قطعات با مقاومت بالا از متریال ضدرسوب همچون فایبرگلاس یا پلی پروپیلن استفاده نمایند.

با توجه به موارد فوق الذکر سازندگان برج خنک کننده در مراحل تولید و ساخت کولینگ تاور ممکن است با بخشهای مختلف تولید سروکار داشته باشند.در واقع ساخت یک برج خنک کننده نیازمند داشتن دانش فنی در زمینه مهندسی سیالات ، شیمی ، برق ، عمران و مواد می‌باشد.به عنوان مثال بسیاری از بخش‌های مرتبط با سیستم گردش سیال آب یا هوا مربوط به رشته مهندسی مکانیک بوده و همچنین قسمت تأمین انرژی برق توسط موتور از بخشهای مرتبط با رشته مهندسی برق می‌باشد. بنابراین یک تولیدکننده موفق در ساخت برج خنک کننده باید دارای یک تیم کامل و مجرب از مهندسین در رشته‌های مختلف باشد.

مراحل کلی ساخت برج خنک کننده توسط سازندگان داخلی

1-ساخت قطعات و تجهیزات جانبی بکاررفته در بخشهای مختلف از جمله پروانه ، نازل، پکینگ ، قطره گیر و اجزای بدنه

2-مونتاژ و جمع‌آوری قطعات و تجهیزات روی بدنه و فریم اصلی

3-کنترل کیفی و نظارت فنی محصول تولیدشده مطابق با استانداردها و تستهای مختلف از جمله تست آب گیری ، تست جوش و تست فشار

(بخشهای متنوع ساخت قطعات برج خنک کننده(قبل از مون

• تزریق قطعات پلاستیکی و پلیمری همچون نازل یا افشانک ، قطره گیر و پکینگ‌مدیا
• تراشکاری قطعات فلزی از متریال فولاد و آلومینیوم همچون کاهش دور(فولی) و اسپرینکلر (آبگردان)
• تولید قطعات بدنه از متریال فایبرگلاس FRP با الیاف و رزین و با استفاده از روش قالب گیری و پخت دستی و یا ماشینی
• جوشکاری شاسی کویل، ساپورتهای نگهدارنده قطره‌گیر و پکینگ ، فن گارد یا توری محافظ پروانه و شاسی نگهدارنده پروانه و موتور در قسمت بالایی گلویی فن
• ساخت و تولید تیغه پروانه یا فن برج خنک کننده با استفاده از دستگاه اکسترود یا پرس هیدرولیک و مونتاژ آن بخش با قسمت هاب تراشکاری شده و سپس طی کردن مراحل بالانس استاتیکی و دینامیکی پروانه

 فرآیند مونتاژ در پروسه ساخت برج خنک کننده

فرآیند مونتاژ یا ساخت نهایی یک محصول شامل جایگذاری بخشهای مختلف در قسمتهای در نظر گرفته شده می باشد. در واقع مرحله بعد از تأمین و تولید قطعات جانبی برج خنک کن مرحله مونتاژ یا سربندی کولینگ تاور می باشد. این مرحله می تواند با توجه به صلاحدیدهای لازم جهت حمل و نصب به دو صورت انجام پذیرد.

• مونتاژ در محل پروژه (محل نصب کولینگ تاور)
• مونتاژ در کارخانه یا کارگاه ساخت و تولید برج خنک کننده

وابسته به ظرفیت و ابعاد کولینگ تاور فرآیند مونتاژ یا ساخت برج خنک کننده می‌تواند در هر دو صورت انجام پذیرد. عموماً ظرفیتهای بالاتر از 500 تن تبرید در کولینگ تاور به صورت مونتاژ در محل پروژه انجام می‌پذیرد. گاهاً به دلایل متنوع بسیاری از تولیدکنندگان سعی براین دارند که کلیه محصولات خود به صورت مونتاژ و تحویل درب کارخانه باشد. با توجه به همین هدف ظرفیت های بالاتر از 500 تن تبرید که عملاً حمل و بارگیری آن بسیار دشوار خواهد شد به صورت چندسلولی طراحی و تولید می گردد.

دلایل امتناع شرکت های سازنده از مونتاژ و ساخت برج خنک کننده در محل پروژه

• عدم کنترل کیفی تیم نظارت فنی به صورت صحیح و کارآمد به دلیل داشتن طول مسافت احتمالی
• کاهش کیفیت تولیدی محصول به دلیل خستگیهای ناشی از طول مسافت و زمان مونتاژ بر روی پرسنل اجرایی و مونتاژ
• افزایش زمان تولید، ساخت ، نصب و راه اندازی برج خنک کننده
• افزایش هزینه های ناشی از ایاب و ذهاب ، خوراک، محل اسکان و عملیات مونتاژ پرسنل

مراحل جزئی ساخت برج خنک کننده توسط سازندگان مربوطه

• 1-مرحله تولید و پرداخت قالب‌های اولیه قطعات بدنه فایبرگلاس
• 2-مرحله قالب‌گیری و ساخت قطعات فایبرگلاس برج خنک کننده از روی قالب مادر
• 3-مرحله پخت قطعات فایبرگلاس در مقابل خورشید یا حمام های کوره‌ای
• 4-مرحله پرداخت قطعات بدنه فایبرگلاس با دستگاه فرز و پولیش به منظور صیقل دادن و رفع نواقص ظاهری در قطعات تولیدی
• 5-مرحله تزریق مواد گرانول در دستگاه‌های تزریق پلاستیک به جهت ساخت و تولید قطعات پلاستیکی همچون نازل‌، قطره‌گیر و پکینگ برج خنک کننده
• 6-تراشکاری قطعات فلزی همچون سیستم کاهش دور ، اسپرینکلر ، فلنچ های ورودی و خروجی و هاب و دسته های پروانه و فن
• 7-اکسترود تیغه‌های فن با متریال فایبرگلاس یا آلومینیوم با مقطع ایرودینامیکی ایرفویل(Airfoil)
• 8-برشکاری و جوشکاری بخشهای نگهدارنده فن، موتور و سیستم انتقال قدرت و ساپورتهای نگهدارنده قطعات داخلی
• 9-آبکاری قطعات فلزی همچون ساپورت کویل(در برج‌های خنک کننده مداربسته)، ساپورتهای قطره گیر، پکینگ، لوله و نازل
• 10-مونتاژ و اسمبل و ساخت نهایی بدنه اصلی برج خنک کننده متشکل از فن دک، بیسین (تشتک)، پنل، ستونی و لوورها
• 11-جایگذاری و نصب قطعات جانبی ساخته شده در برج خنک کننده
• 12-نصب و سفت کردن تسمه های بخش انتقال قدرت
• 13-آب‌بند کردن درزهای فایبرگلاس در بخشهای مختلف بدنه و فلنچ های ورودی و خروجی آب
• 14-تست آبگیری ، تست جوش (برای کویل) ، تست فشار ( برای لوله های ورودی آب و کویل)
• 15-نظارت نهایی ناظر فنی شرکت دماگستر و رفع ایرادات احتمالی ناشی از خطاهای انسانی در تولید و ساخت برج خنک کننده

مطالب مشابه:

---

برج خنک کننده چیلر

برج خنک کننده صنعتی

اگزاست فن

کندانسور هوایی

محاسبه دبی برج خنک کننده

دبی برج خنک کننده 

دبی برج خنک کننده (Mass Flow) در واقع میزان حجم آب در گردش کولینگ تاور در واحد زمان می باشد. دبی برج خنک کننده در واقع نوع دیگری از واحد شارش جرمی سیال آب و یا به عبارتی دیگر میزان فلو آب در جریان در مدار چرخش سیال  برج خنک کننده می باشد. در بیانی دیگر یکی از مهمترین اصول طراحی کولینگ تاور میزان دبی برج خنک کننده (آب در گردش ) می باشد. این فاکتور تأثیر مستقیمی بر سیستم پاشش آب در برج خنک کننده دارد . سیستم پاشش آب برج خنک کننده (نازل) وابسته به میزان دبی برج خنک کننده طراحی می شود. هر یک از افشانک های برج خنک کننده قابلیت پاشش میزان معینی از حجم آب را دارا می باشد.

بنابراین دبی برج خنک کننده عامل تعیین کننده تعداد و نوع نازل ها در کولینگ تاور می باشد. دبی برج خنک کننده در واقع تاثیری مستقیمی نیز بر اتصالات ورودی و خروجی آب دارد . هرچه میزان دبی برج خنک کننده افزایش یابد سایز و قطر فلنچ ها و انشعابات داخلی برج خنک کننده نیز تغییر خواهد کرد.

---

دبی اسمی برج خنک کننده

دبی اسمی در برج خنک کننده در واقع میزان فلو مجاز گردش آب در یک دستگاه کولینگ تاو با ظرفیت معین می باشد . در واقع همانطور که واضح است دبی اسمی برج خنک کننده وابسته به سایز اتصالات ، سرعت چرخش و فشار مجاز آب ، تعداد و نوع نازل برج خنک کننده تعیین می گردد .

در واقع دبی اسمی  یکی از مهمترین فاکتورهای انتخاب برج خنک کننده می باشد. در هنگام انتخاب برج خنک کننده باید دبی آب در گردش سیستم طراحی شده از دبی اسمی برج خنک کننده نهایتا 10 الی 15 درصد متغیر باشد. در صورت مغایرت دبی اسمی در برج خنک کننده با دبی آب درگردش سیستم ، توصیه می شود مراتب را به واحد تولید شرکت اطلاع داده تا با تغییر سیستم پاشش آب (نازل برج خنک کننده) دبی اسمی برج خنک کننده با دبی آب درگردش به توازن تقریبی دست یابد.

نکته بسیار مهم:

همانطوری که توضیح داده شد به ازای یک ظرفیت معین از کولینگ تاور، با افزایش میزان دبی آب در گردش در برج خنک کننده دمای آب خروجی از برج خنک کننده به دمای مرطوب محیط نزدیک تر خواهد شد. بنابراین در نواحی با رطوبت بالا (شرجی) معمولا بایستی از مقدار جریان آب در گردش بیشتری نسبت به دبی جرمی در سیستم استفاده نمود .

نحوه محاسبه دبی اسمی برج خنک کننده 

به منظور محاسبه دبی اسمی برج خنک کننده باید به نکات اساسی و مهم تأثیرگذار در این پارامتر دقت نمود. انتخاب صحیح پمپ، سایز لوله کشی و اتصالات داخلی بین برج خنک کن و دستگاه های گرمازا تأثیر زیادی از دبی آب در گردش دارد. محاسبه ناصحیح پمپ سیرکولاتور و انتخاب نادرست سایز لوله کشی می تواند مشکلات زیادی از جمله فشار به پمپ و ایجاد کاویتاسیون اتفاق بیوفتد. از جمله نکات مهم و کلیدی در محاسبه دبی اسمی برج خنک کننده می توان به موارد زیر اشاره نمود.

• ظرفیت برج خنک کننده

ظرفیت برج خنک کننده در واقع بیانگر این است که چه میزان حرارت باید از آب در یک واحد زمانی مشخص گرفته شود تا مطلوب حاصل گردد. به عبارتی دیگر رابطه بین ظرفیت و دبی برج خنک کننده رابطه مستقیم می باشد. بنابراین با افزایش ظرفیت برودتی دبی آب درگردش در برج خنک کننده نیز افزایش خواهد یافت.

• قطر اتصالات ورودی برج خنک کننده

قطر اتصالات ورودی برج خنک کننده در واقع بیانگر میزان سطح عمودی عبور آب در کولینگ تاور می باشد . هر سایز از اتصالات ورودی برج خنک کننده دارای محدوده استانداردی در گذر جرمی آب می باشد .

• سرعت و فشار استاندارد آب ورودی برج خنک کننده

سرعت و فشار استاندارد چرخش آب در برج خنک کننده در واقع مبین یک پارامتر مهم در این دستگاه می باشد . در واقع در صورت کاهش یا افزایش سرعت و فشار استاندارد آب مشکلاتی بسیاری در نحوه عملکرد برج خنک کننده ایجاد می شود. سرعت خطی مجاز آب در گردش در برج خنک کننده در واقع باید بین 2 الی 6 فوت بر ثانیه طراحی گردد .  از معایت افزایش و کاهش سرعت و فشار از حالت استاندارد می توان به عوامل زیر اشاره نمود:

الف) کاهش سرعت و فشار جریان آب در برج خنک کننده

در واقع کاهش سرعت و فشار جریان آب در گردش در برج خنک کننده (کاهش دبی برج خنک کننده) سبب تبدیل جریان آب از حالت آشفته به حالت آرام می باشد . در این حالت عدد رینولدز در آب به شدت دچار افت شده و عملا راندمان برج خنک کننده کاهش پیدا می کند.

ب) افزایش سرعت و فشار جریان آب در برج خنک کننده

افزایش سرعت و فشار جریان ورودی در برج خنک کننده (افزایش دبی برج خنک کننده) سبب کاهش میزان زمان جهت انتقال حرارت در کولینگ تاور می شود. به عبارتی ساده تر اگر دبی برج خنک کننده از میزان معینی (محدوده دبی اسمی)  گذر کند نتیجه آن اختلال در عملکرد صحیح برج خنک کننده خواهد بود . براساس همین سرعت خطی مجاز آب در گردش در برج خنک کننده و باتوجه به سایز اتصالات به راحتی می توانیم دبی آب در گردش برج خنک کننده را طراحی نمود.

 

اطلاعات بیشتر در بخش محاسبات برج خنک کننده

---

برج خنک کننده فایبرگلاس

کاهش دور برج خنک کننده

محاسبات برج خنک کننده

محاسبات برج خنک کننده شامل محاسبه ظرفیت برودتی، راندمان و آب جبرانی در برج خنک کننده می‌باشد که مبنای اصلی طراحی کولینگ تاور به حساب می‌آید. انجام دقیق محاسبات در برج خنک کننده فرصتی جهت انتخاب صحیح و درست نوع خنک‌کن، محاسبه ظرفیت برودتی مناسب و برآورد میزان مصرف آب برج خنک کاری قلمداد می‌شود. انجام صحیح محاسبات سبب عملکرد بهتر برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه کارکرد خوب در این تجهیز سایر دستگاه هایی که با خنک کن سرد می‌شود نیز کارکرد بهتری خواهند داشت.

یک کوره القایی را فرض کنید که اگر محاسبات برج خنک کننده به درستی صورت نپذیرد ممکن است کوره نتواند با قابلیت صددرصد ذوب گیری نماید یا در یک تایم محدود دچار رسوب، گرفتگی و مشکلات زیادی گردد. در واقع محاسبات مختلف کولینگ تاور پیش زمینه‌ای برای طراحی برج خنک کننده صنعتی و بهبود بخشیدن در سیستم سرمایشی صنعت محسوب می‌شود.

محاسبات مربوط به برج خنک کننده در دسته‌بندی‌های متفاوتی تقسیم می‌شود. اولین بخش نحوه تعیین دمای‌ خروجی آب می‌باشد. پس از تعیین دمای خروجی آب فاکتورهایی از قبیل ظرفیت برودتی و شرایط کارکرد برج خنک کن کمک بسزایی در انتخاب بهتر یک کولینگ تاور خواهد داشت. محاسبه آب مصرفی نیز به لحاظ برآورد تجهیزات جانبی در راه اندازی سیستم گردش آب از اهمیت بالایی برخوردار است.

امروزه کاهش میزان مصرف آب و انتخاب صحیح نوع برج خنک کننده یکی از مهمترین بخش های محاسبات محسوب می‌شود.افزایش‌ راندمان،کاهش میزان مصرف آب و تعیین دقیق ظرفیت برودتی کولینگ تاور مهمترین بخشهای مرتبط با انتخاب صحیح یک منبع برودتی قلمداد می‌شود که به دو روش زیر انجام می پذیرد.

• استفاده از فرمول ها و جداول از پیش تهیه شده در بخشهای مختلف
• بهره‌گیری از نرم افزار های مخصوص انتقال حرارت و طراحی تجهیزات برودتی

در این بخش به توضیح مفصل روشهای مختلف انجام محاسبات برج خنک کننده از جمله محاسبه نرخ حرارتی کولینگ تاور،آب تبخیری، بلودان و راندمان خواهیم پرداخت.

---

دمای تقرب یا آپروچ برج خنک کننده

اختلاف بین دمای آب سرد خروجی(Cooling Tower Outlet Temperature) با دمای مرطوب محیط(Ambient Wet Bulb Temperature)، آپروچ (Approach)نام دارد. در یک تعریف مختصر و ساده آپروچ برج‌ خنک‌کننده میزان نزدیکی دمای آب سرد کولینگ تاور به دمای حباب تر محیط می‌باشد. در نمونه اولیه محاسبات به هر میزان آپروچ (نزدیکی دمای خروجی آب به دمای‌مرطوب) کمتر باشد برج خنک کن دارای راندمان بیشتری خواهدبود. بنابراین در انجام محاسبات برج خنک کننده رسیدن به دمای آپروچ پایین تر همواره یکی از مهمترین بخشهای طراحی کولینگ تاور می‌باشد.

رسیدن به آپروچ کمتر از 5 درجه سانتی گراد در برج خنک کننده نیازمند ضریب‌اطمینان بالایی می‌باشد. در محاسبات اولیه طراحی به هر میزان آپروچ پایین‌تر در نظر گرفته شود راندمان برج خنک کننده بالاتر خواهد بود. حداقل میزان آپروچ معادل 5 درجه فارنهایت (2.8 درجه سانتی گراد) درنظر گرفته می‌شود. از طرفی هر چه از نظر تئوری در محاسبات مربوط طراحی اولیه بخواهیم آپروچ عدد پایین‌تری باشد باید ضریب افزایش سطح‌مفید کولینگ تاور(ضریب اطمینان) نیز بزرگتر انتخاب گردد.

بهینه ترین میزان آپروچ در نظرگرفته شده در محاسبات برج خنک کننده با ضریب اطمینان منطقی(عملی و اقتصادی) معادل 10 درجه فارنهایت (5 درجه سانتی گراد)می باشد.تعیین دقیق میزان آپروچ در واقع تابعی از دمای ایده آل آب سرد خروجی برج خنک کننده در فصول گرم (تابستان) می باشد.

به منظور محاسبه میزان آپروچ از فرمول زیر استفاده می شود.

Approach=Cold Water Temperature–Wet Bulb Temperature

آپروچ=دمای خروجی آب سرد برج خنک کننده - دمای مرطوب محیط طراحی کولینگ تاور

---

اختلاف دمای برج خنک کننده

یکی دیگر از فاکتورهای اساسی در محاسبات برج خنک کننده در واقع اختلاف دمای ورودی و خروجی آب در کولینگ تاور می‌باشد. اختلاف میان دمای آب گرم (ورودی) و دمای آب سرد (خروجی)تحت عنوان اختلاف دمای یا دلتاتی(Range) نامیده می‌شود.در محاسبه راندمان و محاسبه ظرفیت سرمایشی، میزان اختلاف دمای ورودی و خروجی از اهمیت بالایی برخوردار است.

اختلاف بین دمای آب گرم و سرد در کولینگ تاور محدودیت‌هایی دارد. در محاسبات مرتبط با طراحی رسیدن به اختلاف دمای(Range) بالاتر از 10 درجه سانتیگراد در یک سلول برج خنک کن شدنی نیست. ایده آل‌ ترین اختلاف دمای ورودی و خروجی در کولینگ‌تاور معادل 5 تا 7 درجه سانتیگراد طراحی می‌شود. اختلاف دمای ورودی و خروجی آب در کولینگ تاور همچنین تابعی از شرایط محیطی و دمای آب ورودی به منبع برودتی خنک کن می‌باشد.

با افزایش دبی آب در گردش در سیستم اختلاف دمای برج خنک کن به کمتر از 5 درجه سانتی گراد نیز کاهش پیدا کند. بنابراین اختلاف دمای آب سرد ورودی با آب گرم خروجی از برج خنک کننده تابعی از شرایط طراحی و شرایط محیطی می باشد.

مطالب مفید: محاسبه دبی برج خنک کننده

فرمول کلی زیر جهت محاسبه اختلاف دمای برج خنک کننده  بکار می‌رود.

Range = Hot Water Temperature – Cold Water Temperature

 

---

محاسبه راندمان برج خنک کننده

یکی از پر اهمیت ترین بخش های طراحی و محاسبات برج خنک کننده تعیین راندمان یا efficiently می‌باشد. راندمان برج خنک کننده(Cooling Tower Efficiently) به دو پارامتر آپروچ(Approach) و اختلاف دما (Range) وابسته می‌باشد. به عبارتی ساده‌تر محاسبه راندمان نیز مانند بسیاری از پارامترهای طراحی کولینگ تاور وابسته به دمای مرطوب محیط می‌باشد.در محیط‌هایی با رطوبت نسبی بالا(شرجی) خروجی محاسبه راندمان برج خنک کننده کمی کمتر از حالت‌های ایده‌آل می‌باشد. در محیط‌هایی با رطوبت نسبی پایین(اقلیم های گرم و خشک) همانند شهر یزد، شیراز و غیره در نتیجه محاسبه راندمان به عددهایی همانند 85 درصد به بالا می‌رسیم.

به عبارتی دیگر رسیدن به راندمان 100درصد در محاسبات برج خنک کننده به معنای این می‌باشد که آپروچ معادل صفر در نظر گرفته شود که چنین موضوعی امکان ندارد. بنابراین در محاسبه راندمان کولینگ تاور رسیدن به عددی بالاتر از 90 درصد به هیچ عنوان شدنی نیست. به منظور دقیق محاسبه راندمان از فرمول هایی استفاده می‌شود که خروجی این اعداد نشانگر این موضوع است که  بهینه‌ترین میزان راندمان برج خنک کننده با ضریب اطمینان استاندارد، معادل با 70 الی 75 درصد می‌باشد.در واقع رسیدن به راندمان بالاتر از 75درصد در محاسبات برج خنک کننده نیازمند هزینه بسیار زیاد بوده و غیراقتصادی می‌باشد.

به منظور محاسبه راندمان برج خنک کننده از فرمول زیر استفاده می‌شود.

Cooling Tower Efficiency = Range/ (Range + Approach) x 100

به بیانی ساده‌تر محاسبه راندمان برج خنک کننده معادل است با :  نسبت اختلاف دما به مجموع آپروچ و اختلاف دما در کولینگ تاور.

کاهش میزان آپروچ و افزایش میزان اختلاف‌دما در کولینگ تاور طبق فرمول فوق سبب افزایش راندمان می‌شود. البته لازم به ذکر است که در تابستان با افزایش دمای مرطوب محیط راندمان برج خنک کننده نسبت به سایر فصول پایین‌تر خواهد بود و این موضوع نشانگر این است که پارامتر راندمان در دسته محاسبات عددی ثابت نمی‌باشد و مطابق شرایط فصلی و اقلیمی نیز متغیر می‌باشد.

فاکتورهای فراوانی بر افزایش راندمان در برج خنک‌کننده تأثیرگذار خواهد بود. بسیاران از طراحان و مشاورین مهندسی سیالات از بهترین نمونه‌های پکینگ‌مدیا و افشانک جهت پاشش صحیح آب و افزایش سطح تبادل حرارت بین آب و هوا استفاده می‌کنند. امروزه با پیشرفت علم سیالات و بهره‌گیری از نرم‌افزارهای مخصوص کمک بسیار زیادی در استفاده از نازلهایی با راندمان بالا و پاشش خوب و در نتیجه افزایش راندمان شده است.

مطالب مفید:  نازل برج خنک کننده

---

محاسبات چرخه غلظت در برج خنک‌کننده

یکی دیگر از پارامترهای تأثیرگذار در محاسبات برج خنک‌کننده COC می‌باشد. چرخه غلظت(Cycle of Concentration) یا به صورت مختصر COC، یکی از مهمترین فاکتورهای تعیین‌کننده در طراحی هر خنک‌کننده آب محسوب می‌شود. COC یا چرخه غلظت در واقع  میزان رسانایی(Conductivity) در چرخه اصلی به رسانایی در چرخه آب جبرانی میباشد. به مظنور محاسبه میزان COC در برج خنک‌کننده مطابق فرمول زیر میتوان عمل نمود.

COC = Conductivity of Cooling Water / Conductivity of Makeup water

میزان COC یا چرخه غلظت کمیتی بدون بعد می‌باشد. مقدار COC در برج خنک‌کاری وابسته به شرایط آب ورودی و آب جبرانی بین عدد 3 تا 7 متغیر می‌باشد. در طراحی برج خنک‌کننده باید دقت نمود که مقدار COC حدالامکان بیشتر در نظر گرفته شود. چرا که افزایش میزان COC سبب کاهش میزان بلودان و دریفت قطرات آب می‌شود. چرخه غلظت یا COC یکی از مهمترین پارامترهای کلیدی در محاسبات برج خنک‌کننده مخصوصاً در بخش محاسبه بلودان محسوب می‌شود. بهترین و بهینه‌ترین عدد برای فاکتور COC در محاسبات معادل 5 در نظرگرفته می‌شود.

البته لازم به ذکراست استفاده از قطره گیر و سیستم بلودان هوشمند نیز تاثیر بسزایی در کاهش مصرف میزان بلودان و دریفت در کولینگ‌تاور دارد که استفاده استاندارد از چکه‌گیر یا قطره‌گیر برج خنک‌کننده باید از متریال مناسب و با کیفیت صورت پذیرد.

---

محاسبه آب جبرانی برج خنک‌کننده

یکی از مهمترین بخشهای طراحی و محاسبات برج خنک‌کننده برآورد میزان آب مصرفی کولینگ‌تاور در شرایط مختلف اقلیمی و فصلی می‌باشد. آب جبرانی(Make Up) در برج خنک کننده در واقع میزان مصرف آب کولینگ‌تاور در واحد زمان معین میباشد. در یک چرخه گردش سیال آب این سیال از سه روش متفاوت و مختلف از دست می‌رود. محاسبه آب جبرانی دربرگیرنده پارامترهای زیادی می‌باشد. آب جبرانی در برج خنک‌کننده مرطوب یا مدارباز در واقع میزان آبی است که جهت ایجاد چرخه دائم و موازنه جرمی باید دائماً وارد کولینگ‌تاور گردد.

محاسبه آب جبرانی در برج خنک‌کننده تابع سه پارامتر اصلی می‌باشد. سه پارامتر تأثیرگذار بر محاسبه آب جبرانی عبارتند از تبخیر آب - بلودان و دریفت قطرات آب به بیرون کولینگ‌تاور. در واقع آب‌مصرفی(جبرانی) وابسته به عملکردهای متفاوت در کولینگ‌تاور در جهات مختف هزینه می‌شود. محاسبه آب جبرانی از این جهت حائز اهمیت می‌باشد که تأمین این آب در فصول گرم عملاً باید با دورنگری و در طراحی اولیه درنظرگرفته شود.آب جبرانی در برج خنک‌کننده توسط سه روش کلی محاسبه می‌شود.

• 1-روش محاسبه آب جبرانی به صورت تخمینی (1.5 تا 2 درصد آب در گردش)
• 2-محاسبه آب جبرانی برج خنک‌کننده با روش فرمولی
• 3-محاسبه آب جبرانی توسط نرم افزارهای آنلاین و مهندسی از جمله SPX Calculator و Water Waste

در واقع در این مقاله سعی براین شده بر هر سه روش اساسی در تعیین محاسبه آب جبرانی اشاره شود. البته در زیر فقط به روش کلی محاسبه آب جبرانی برج خنک‌کننده یعنی روش استفاده از فرمول های مهندسی اشاره مینماییم.

نمودار شماتیک از نحوه محاسبه آب جبرانی و تاثیر هر یک از سه پارامتر بر میزان Make Up

1-تبخیر آب در برج خنک‌کننده

اولین فاکتور هدررفت آب در برج خنک کننده در واقع تبخیر(Evaporate) می‌باشد. آب در اثر تماس با جریان هوای القا شده توسط فن برج خنک‌کننده دچار درصد کمی تبخیر شده و حرارت جذب شده برای تبخیر آب، سبب کاهش دمای آب می‌گردد.تبخیر بیشترین میزان آب جبرانی یا مصرفی را در خنک‌کنندهای تبخیری تشکیل می‌دهد. تبخیر آب در برج خنک‌کننده در واقع مهمترین و بیشترین میزان تأثیر در محاسبات آب جبرانی در برج خنک‌کننده را دارد. میزان تبخیر آب وابسته به اختلاف دمای ورودی و خروجی و همچنین وابسته به شرایط اقلیمی محیط نصب کولینگ‌تاور متفاوت می‌باشد.

تعیین دقیق میزان تبخیر آب در کولینگ‌تاور تأثیر بسزایی در نتیجه محاسبات آب جبرانی در برج خنک‌کن خواهد داشت. در واقع مهمترین بخش محاسبات برج خنک‌کننده در تعیین دقیق میزان آب مصرفی تبخیر می‌باشد.انرژی لازم گرفته شده از آب سبب تبخیر در برج خنک‌کننده می‌گردد.همین موضوع شاهراه اصلی محاسبات آب جبرانی می‌باشد. به عبارتی ساده‌تر با استفاده از ضریب محسوس گرمای‌ویژه تبخیر در برج خنک‌کننده میزان این پارامتر در محاسبه آب جبرانی به راحتی تعیین می‌گردد.در قسمت بعد در انتهای مقاله به بررسی عددی میزان تبخیر و محاسبه دقیق آب جبرانی در برج خنک‌کننده به طور مفصل می‌پردازیم.

مطلب جالب و آموزنده: برجهای خنک‌کننده بدون تبخیر یا برج خنک‌کننده خشک

---

2-بلودان برج خنک‌کننده

دومین فاکتور از هدررفت آب در کولینگ‌تاور زیرآب یا بلودان(bleed Off)و در اصلاح جریان تخلیه (Blow Down) می‌باشدکه یکی دیگر از فاکتورهای تأثیرگذار در محاسبات برج خنک‌کننده محسوب می‌گردد.میزان تخلیه یا زیرآب و در اصطلاح بلودان برج خنک‌کننده یک پارامتر عددی قابل تغییر می‌باشد. محاسبات مربوط بلودان برج خنک‌کننده در واقع یکی از فاکتورهای اساسی در طراحی کولینگ‌تاور می‌باشد.منظور از بلودان برج خنک‌کننده(Blow Down)، تخلیه پیوسته یا متناوب درصدی از آب در کولینگ‌تاور به منظور جلوگیری از افزایش غلظت مواد معدنی حل نشده (TDS) و سایر ناخالاصی‌های موجود می‌باشد.

میزان دقیق بلودان برج خنک‌کننده در واقع براساس میزان کیفیت آب ورودی و آب در گردش و همچنین براساس دمای ورودی و خروجی و چرخه غلظت تعیین می‌گردد. اگر میزان بلودان از عدد استاندارد کمتر باشد غلظت مواد محلول در برج خنک‌کننده افزایش می‌یابد و این موضوع سبب افزایش رسوب و گرفتگی و در نتیجه کاهش راندمان خواهد شد. اگر بلودان از حدمعین خود نیز افزایش یابد سبب افزایش مصرف بی‌رویه آب جبرانی در کولینگ‌تاور می‌گردد. بنابراین تنظیم میزان جریان بلودان در برج خنک‌کننده یکی از مهمترین فاکتورها در محاسبات آب جبرانی برج خنک‌کن محسوب میشود.

تنظیم و تعیین دقیق میزان بلودان کار ساده‌ای نیست بنابراین لطفاً به منظور تنظیم جریان زیرآب یا تخلیه در برج خنک‌کننده با کارشناسان مجرب شرکت دماگستر مشورت نمایید . تظیم میزان جریان تخلیه یا بلودان در کولینگ تاور بر اساس دو روش کلی دسته بندی می شود . روش اول تنظیم جریان تخلیه (بلودان برج خنک کننده) روش Manual یا دستی می باشد . در این روش با استفاده از یک شیر دستی و توسط یک اپراتور در هر چند ساعت جریان تخلیه تنظیم می گردد . روش دوم نیز در بلودان برج خنک کننده روش Automatic می باشد که بهترین روش در تنظیم میزان بلودان برج خنک کننده می باشد.

نحوه تنظیم جریان بلودان برج خنک کننده:

1-بلودان دستی (Manual Blow Down): در اینگونه موارد از یک فلنچ تخلیه کوچک و یک شیر دستی جهت تنظیم میزان بلودان برج خنک‌کننده استفاده می‌شود. میزان تنظیم بلودان در واقع به غلظت موادمحلول در آب ورودی و اختلاف دمای آب ورودی و خروجی (Range) بستگی دارد.

2-بلودان اتوماتیک(Automatic Blow Down): عموماً به منظور کاهش میزان تخلیه و بلودان در برج خنک‌کننده از یک TDS متر هوشمند و یک شیربرقی استفاده می‌شود. TDS متر با افزایش میزان غلظت موادمحلول در آب از حدمجاز استاندارد، فرمان روشن (On) را به شیر برقی جهت تخلیه آب صادر می‌نماید. با تخلیه و بلودان آب غلیظ از قسمت تشتک برج خنک‌کننده غلظت مواد محلول در آب کاهش پیدا می‌کند و TDS متر پس از زمان معین فرمان خاموش (Off) را صادر مینماید.

---

3-دریفت یا پرتاب قطرات آب

دریفت (Drift)در برج خنک‌کننده در واقع کشیده‌شدن قطرات ریز آب خروجی از اسپرینکلر یا آب پخش کن به وسیله جریان مکش هوای عبوری می‌باشد. میزان دریفت یا پرتاب قطرات آب به سمت پروانه تابعی از طراحی برج و سرعت هوای عبوری از کولینگ‌تاور می‌باشد .دریفت درواقع درصد بسیار کمی (2 درصد) از مصرف آب جبرانی برج خنک‌کننده را تشکیل می‌دهد.به منظور کاهش دریفت در برج خنک‌کننده از قطره‌گیر(Drift Elminator) جهت کاهش مصرف دریفت استفاده می‌شود.با استفاده از قطره گیر در برج خنک‌کننده میزان پرتاب قطرات آب به خارج کولینگ‌تاور تقریباً به 0.005 قطرات کاهش می‌یابد.

---

---

محاسبات عددی آب‌جبرانی برج خنک‌کننده

دو فاکتور اصلی و مهم در محاسبات آب جبرانی برج خنک‌کننده در واقع تبخیر و تخیله آب می‌باشد. فرمول محاسبه اصلی مصرف آب در واقع به شرح ذیل می‌باشد.

M=E+B+D

M = آب جبرانی یا میک آپ

E = تبخیر آب

B = بلودان

D = دریفت قطرات ریز آب

---

الف) محاسبه تبخیر آب در برج خنک کننده:

به منظور محاسبه تبخیر آب در برج خنک‌کننده از دو روش کلی می توان استفاده نمود.

روش اول) استفاده از فرمول تخصصی محاسبه عددی میزان تبخیر برج خنک‌کننده:

مطابق این روش به منظور محاسبه میزان آب جبرانی حاصل از تبخیر در برج خنک‌کننده از فرمول زیر استفاده می‌شود.

E = 0.00085 x R x 1.8 x C

E = Evaporation Loss (m3/hr)

R= Range

C = Circulating Cooling Water (m3/hr)

روش دوم) استفاده از فرمول دوم تخصصی محاسبه عددی میزان تبخیر برج خنک‌کننده:

در این روش عموماً از روش حرارت جذب‌شده در تبخیر استفاده می‌شود. مطابق این روش برای محاسبه آب جبرانی حاصل از تبخیر در برج خنک‌کننده از فرمول زیر استفاده می‌شود.

E = C x R x Cp / HV

E = Evaporation Loss in m3/hr

C= Cycle of Concentration

R= Range in °C

Cp = Specific Heat = 4.184 kJ / kg / °C

HV = Latent heat of vaporization = 2260 kJ / kg

---

با توجه به اینکه حرارت جذب شده برای تبخیر هر کیلوگرم آب 2260 کیلوژول می باشد ، برای هر کیلووات ظرفیت برج خنک کننده مقدار آب حاصل از تبخیر تقریبا 0.553 گرم برثانیه (معادل 2 لیتر بر ساعت) خواهد بود.

بنابراین تبخیر آب در یک برج خنک کننده با ظرفیت 100 تن تبرید (350 کیلووات) معادل تقریبی 700 لیتر بر ساعت می باشد.

البته روش فوق در واقع به صورت دقیق تر تابعی از دمای ورودی و خروجی و شرایط محیطی و فصلی عملکرد برج خنک‌کننده میباشد. به منظور محاسبه دقیق میزان مصرف آب میتوانید از نرم‌افزار محاسبه آب جبرانی شرکت دماگستر در این زمینه بهره‌مند شوید.

تصویری از خروجی نرم افزار محاسبات آب مصرفی برج خنک‌کننده

---

ب) محاسبه بلودان برج خنک کننده:

همانند تبخیر ، بلودان نیز با دو روش کلی قابل محاسبه می باشد .

روش اول)محاسبه عددی میزان بلودان برج خنک کننده با مطابق فرمول زیر:

B = E/ (COC-1)

B = Blow Down (m3/hr)

E = Evaporation Loss (m3/hr)

 COC = Cycle of Concentration (پارامتری بدون بعد بین 3 تا 7 که توسط تولیدکننده برج خنک‌کننده تعیین می‌گردد)

روش دوم)محاسبات تقریبی میزان بلودان برج خنک‌کننده مطابق با جدول زیر:

میزان تخلیه و بلودان در برج خنک‌کننده برای حفظ غلظت مواد معدنی حل‌نشده در محدوده قابل قبول، به محدوده خنک‌کاری کولینگ‌تاور(range)،دبی.شرایط اولیه آب(TDS) بستگی دارد.

به عنوان مثال برای یک دستگاه برج خنک‌کننده 100 تن تبرید با دبی آب در گردش 50 مترمکعب در ساعت و اختلاف دمای 5.5 Eدرجه سانتیگراد میزان آب جبرانی مطابق روش فوق بدین شکل محاسبه می‌گردد:

E=350*2 =700 L/h

B=50000 L/h *(0.0033)=165 L/h

M=B+E = 865 L/h