اسپرینکلر یا آب پخش کن برج خنک کننده

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.