نکات کلیدی درباره کولینگ تاور یا برج خنک کن

نکات کلیدی درباره کولینگ تاور یا برج خنک کن و جزئیات مربوط به انتخاب و نگهداری آن

کولینگ تاور یا برج خنک کن :

نکات کلیدی درباره کولینگ تاور یا برج خنک کن و جزئیات مربوط به انتخاب و نگهداری آن را در این مقاله به طور مفصل برای شما تشریح می کنیم. در سیستم هایی که از کندانسور خنک شونده با آب استفاده می کنند ، نیاز به تجهیزی می باشد که آب برگشتی از کندانسور را خنک و به دمای مطلوب برساند. این تجهیز کولینگ تاور یا برج خنک کن نام دارد.

عملکرد برج خنک کننده

گرمای جذب شده توسط مبرد در حال جوش در اواپراتور چیلر از طریق کمپرسور به عنوان گاز داغ به کندانسور پمپ می شود. سپس گاز مبرد داغ به طور غیر مستقیم و از طریق لوله های کندانسور ، با آب خنک پمپ شده از برج خنک کن تماس یافته و گرمای خود را به آن انتقال داده و تبدیل به مبرد مایع می شود. آب کندانسور اکنون حاوی گرمای جذب شده از ساختمان و مقداری گرمای فشرده سازی حاصل از چرخه فشرده سازی در کمپرسور است. سپس آب به برج خنک کن منتقل می شود. جایی که هوا از میان آب عبور می کند تا گرمای آن را جذب نماید. شکل 1 .

شکل 1 نمونه ای از مدار آب کندانسور با برج خنک کن است

 

برج خنک کن در تبرید تراکمی

در سیستم های تبرید تراکمی ، برج خنک کن باید گرمای بیشتری نسبت به چیلر جذبی از سیستم حذف کند. در تبرید تراکمی ، اواپراتور توسط مبرد ، گرمای مدار آب سرد را جذب می کند. سپس کمپرسور گرمای حاصل از عملیات فشرده سازی را به گاز داغ پمپ شده به کندانسور اضافه می کند. شکل 2.

شکل 2 مقدار حرارت مبرد در اواپراتور و عملیات فشرده سازی کندانسور

معمولا کمپرسور حدود 25٪ گرمای بیشتری به مبرد اضافه می کند. بنابراین برج خنک کن باید حدود 25٪ گرمای بیشتری از ظرفیت چیلر را حذف کند.

البته این درصد به نوع کمپرسور مورد استفاده در فرآیند خنک سازی بستگی دارد. به عنوان مثال ، یک چیلر 1000 تنی به یک برج خنک کننده نیاز دارد که بتواند حدود 1250 تن گرما را حذف کند.

 

دمای آب وروی به کندانسور

دمای آب وروی به کندانسور باید در محدوده طراحی سیستم باشد. در غیر این صورت سیستم عملکرد کافی و مناسب را ندارد. دمای طراحی برای آب خروجی از برج خنک کننده برای اکثر سیستم های تبرید ، از جمله چیلر جذبی ، 85 درجه فارنهایت است. اگر دمای خشک محیط بیرونی 95 درجه فارنهایت و دمای مرطوب 78 درجه فارنهایت باشد ، برج خنک کننده می تواند دمای آب را تا 7 درجه فارنهایت اختلاف با دمای مرطوب کاهش دهد.پس اگر دمای هوای مرطوب 78 درجه فارنهایت باشد ، دمای آب خارج شده از برج 85 درجه فارنهایت خواهد بود. شکل 3 .

شکل3 دمای یک برج خنک کن

بیشتر برج های خنک کننده به روشی مشابه کار می کنند. آنها با تبخیر باعث کاهش دمای آب در برج می شوند. با انتقال آب به برج ، سطح تبادل آب با هوا برای بالا بردن تبخیر افزایش می یابد.

روش های مختلفی که برای افزایش سطح تبادل آب استفاده می شود ، بخش اصلی تفاوت برجهای خنک کن با یکدیگر است. وقتی آب برای ایجاد سطح تبادل بیشتر پخش می شود ، سریعتر تبخیر می شود و اختلاف دمای آب با دمای مرطوب هوا کاهش می یابد. آب را نمی توان زیر دمای مرطوب محیط خنک کرد.

 

دمای آب برج خنک کن

در واقع یک برج خنک کن می تواند دمای آب را تا دمای مرطوب هوا ، کاهش دهد ، اما ابعاد این برج نسبت به برجهای معمولی بزرگتر خواهد بود. سازندگان برج هایی را تولید می کنند که برای کاربردهای معمولی دمای آب را تا 7 درجه فارنهایت به دمای مرطوب نزدیک کند. بعضی برج ها با اختلاف دمای 5 درجه فارنهایت تولید می شوند ، اما به طور معمول برای کاربردهای تهویه مطبوع استفاده نمی شوند.

روند انتقال حرارت با ریزش یا پاشش آب از طریق برج خنک کننده و تبخیر بخشی از آن صورت می پذیرد. گرمای بخار شدن بخشی از آب از باقیمانده آب تأمین می شود. به ازای هر پوند آب که تبخیر می شود ، 970 Btu حرارت از آب باقیمانده جذب می شود. این میزان حرارت در واقع گرمای نهان تبخیر آب می باشد. اکنون دمای باقیمانده آب کاهش یافته است. تبخیر با جریان آبی که از بین پکینگ های منصوب در برج عبور میکند و آن را به قطرات کوچکتر با سطح تبادل بیشتر تبدیل می کند ، حاصل می شود.

همانطور که گفته شد ، آب می تواند تا 7 درجه اختلاف از دمای مرطوب هوا خنک شود. در آب و هوای خشک ، آب می تواند با اختلاف دمای کمتری خنک شود. این پدیده به دلیل تبخیر بیشتر در دمای مرطوب پایینتر ، در این آب و هوای خشک اتفاق می افتد. اختلاف دما بین آب خروجی از برج و دمای مرطوب هوای ورودی به برج خنک کننده به عنوان نکته کلیدی طراحی برج عنوان می شود. اختلاف دما بین آب ورودی و خروجی برج خنک کننده را DT می نامند.

محاسبه ظرفیت کولینگ تاور

ظرفیت برج خنک کننده بر اساس Btu / h را می توان با فرمول زیر محاسبه کرد:

ظرفیت برج کن = gpm * 8.33 * DT * گرمای ویژه آب

Gpm = مقدار گردش آب برج

8.33 = چگالی آب بر مبنای پوند بر گالن

گرمای ویژه آب = 1 BTU بر پوند برای هر درجه فارنهایت

مثال

در یک برج دمای ورودی آب 96 درجه فارنهایت و دمای خروجی 88 در جه می باشد ، با توجه به اینکه مقدار گردش آب 30 gpm است ، توان برج را محاسبه نمایید.

2000 btu/min=120,000 btu/h=10 ton = 30 * 8.33 * 8 * 1

انواع کولینگ تاور

سه نوع برج خنک کننده معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد ، برج خنک کن با گردش هوای طبیعی ، برج خنک کن با گردش هوای اجباری و نوع دیگر بصورت مدار بسته می باشد. هرچه برج بزرگتر باشد ، با جزئیات بیشتری ساخته می شود.

برج با گردش هوای طبیعی

برج با گردش هوای طبیعی می تواند هم از حوضچه و نازل اسپری جلوی ساختمان و هم در بالای ساختمان نصب شود. شکل 4.

برجهای خنک کن با گردش هوای طبیعی به بادهای غالب متکی هستند و در صورت بیشتر شدن باد ، آب را در دمای پایین تری خنک می کنند. برج یا حوضچه با گردش هوای طبیعی معمولاً به دلیل تکیه بر بادها ، DT  نزدیک به 10 درجه فارنهایت را ایجاد می کنند.

شکل 4 انواع برج با گردش هوای طبیعی.

نصب حوضچه با نازل اسپری

حوضچه با نازل اسپری می تواند در سطح زمین واقع شود یا ممکن است روی سقف ساختمان باشد ، اما هر کجا که باشد ، اسپری باید در قسمت حوضچه باشد.

باد می تواند آب اسپری را از حوضچه خارج کرده و باعث ایجاد مشکل شود. در سالهای اخیر حوضچه های اسپری معمولا در پشت بام ها نصب شده اند. زیرا سقف را خنک می کنند و بار گرمایی خورشیدی را کاهش می دهند. اگر آب کولینگ تاور در پشت بام بتواند تا 85 درجه فارنهایت خنک شود ، می تواند راندمان چیلر و تهویه ساختمان را افزایش دهد.

حوضچه اسپری و برج خنک کننده با گردش هوای طبیعی با استفاده از فشار پمپ آب را به قطرات بسیار ریز و اتمیزه تبدیل کرده و سطح تبادل را افزایش می دهند. نازلهای اسپری در مکانهای مناسب درون حوضچه یا برج قرار می گیرند و امکان اسپری آب را فراهم می کنند. احتمال ایجاد رسوب و گرفتگی در نازل های اسپری وجود دارد و همواره باید تمیز نگه داشته شوند.

تمیزه کردن آب به پمپ با توان بالا نیاز دارد که ممکن است به دلیل حجم زیاد آب که باید منتقل و اتمیزه شود ، مقرون به صرفه نباشد.

برج های با گردش هوای اجباری

برج های با گردش هوای اجباری از یک فن برای انتقال هوا از طریق برج استفاده می کنند. شکل 5 . این برجها امروزه به دلیل کارآیی ، اشغال کم فضا نسبت به حوضچه ها و هزینه های جاری پایینتر ، از اقبال ویژه ای برخوردار هستند. در بعضی از برج ها از فن سانتریفیوژ برای جابجایی هوا استفاده می شود. اینگونه برجها قالبا در مکانهایی نصب شده اند که جهت خروج هوا نیاز به کانال کشی دارند. فن های سانتریفیوژ می توانند به فشار استاتیک موجود در کانال غلبه کنند. برج هایی که با فن های سانتریفیوژ کار می کنند معمولا می توانند جمع و جورتر باشند. بنابراین برای برخی از کاربردها مطلوب تر هستند. این برج ها تا حدود 500 تن ظرفیت دفع حرارت را دارا هستند. برج های بزرگتر از فن های آکسیال استفاده می کنند ، شکل 5 B

شکل 5A  یک برج خنک کن با گردش هوای اجباری و فن دمند.B  یک برج خنک کن با گردش هوای اجباری و فن مکنده.

C یک فن از نوع آکسیال در یک برج خنک کننده با گردش هوای اجباری

فن های برج خنک کن هم می توانند با استفاده از تسمه با موتور درگیر شوند و هم ممکن است به وسیله گیربکس با موتور کوپل شوند. انتخاب بر اساس شرایط نهایی نصب انجام می پذیرد. در فن های تسمه ای باید به طور منظم ، تسمه بازدید و در صورت نیاز تعویض شود. فن های دارای گیربکس فقط به روغن کاری نیاز دارند.

برجهای مدار بسته

برجهای مدار بسته در سه نوع متفاوت ساخته می شوند:

نوع اول ، نوع خشک می باشد. در نوع خشک برای خنک کردن آب در گردش ، از کویلهای مجهز به فین استفاده می شود. در اینگونه برجها تنها سیالی که جهت خنک کردن آب استفاده می شود هوا می باشد. هوا به وسیله فن از بین فینها گذشته و آب درون کویل را خنک می کند. اینگونه برجها به کویلهای بزرگ و فن های قوی احتیاج دارند. شکل 6.

شکل 6 یک برج خنک کن مداربسته از نوع خشک

نوع دوم ، نوع مرطوب می باشد. در نوع مرطوب آب بازگشتی از کندانسور وارد کویلهای لوله ای U شکل می شود. آب برج توسط نازلهایی روی این کویلهای پاشیده شده و آب درون آنها پس از خنک شدن دوباره به کندانسور پمپ می شوند. در این برجها نیز عملیات خنک سازی توسط تبخیر انجام میشود. این برجها دارای یک پمپ مستقل جهت انتقال آب از کف برج به نازلها و مجهز به فن می باشند.شکل 7

شکل 7 یک برج خنک کن مداربسته از نوع مرطوب

نوع سوم ، نوع خشک و مرطوب می باشد. این نوع برج خنک کن، در واقع تلفیقی از دو نوع قبلی می باشد. به دلیل اینکه از هر دو روش قبلی در ساخت وطراحی این برج استفاده شد ، راندمان این برج نسبتا بیشتر و کارایی آن مطلوب تر می باشد. به اینگونه برجها ، برج هیبریدی نیز می گویند. شکل 8 .

شکل 8 یک برج خنک کن مداربسته از نوع خشک و مرطوب یا هیبریدی

پکینگ یا Fill

برج خنک کننده برای تبادل گرما بین آب و هوا در بیشترین سطح و زمان ممکن طراحی شده است. در حالی که هوا به سمت بالا می رود ، باید آب با کمترین سرعت و بیشترین سطح با هوا تماس داشته باشد.

وسیله ای که جهت کاهش سرعت و افزایش تبادل آب در برجهای گردش هوای اجباری و طبیعی استفاده می شود پکینگ یا Fill نام دارد. جنس پکینگ ممکن است لایه هایی از چوب باشد که آب از طریق آنها پایین می آید. مواد دیگر استفاده شده شامل پلاستیک پلی وینیل کلراید (PVC) یا پلاستیک تقویت شده با فیبر (FRP) است. اینها عمر بیشتری دارند و برای استفاده مطلوبتر می باشند. برج ها به گونه ای طراحی شده اند که پکینگها در زاویه صحیح برای هدایت آب از تمام برج به صورت یکنواخت نصب شده است.

در هنگام عبور هوا از روی پکینگ ، آب باید به بهترین حالت روی سطح آن پخش می شود. طراحی پکینگ ها باید به گونه ای باشد که سطح تماس آب و هوا را با منافذ کوچک افزایش دهد. اما این منافذ نباید به قدری کوچک باشد ، که ذرات گرد و غبار آنها را مسدود سازد. در صورت تعویض پکینگ ها به زاویه مناسب نصب آنها بسیار دقت کنید. پکینگ ها باید به گونه ای نصب شوند که اب را به صورت یکنواخت در تمامی سطح برج به پایین هدایت کنند. شکل 9.

شکل9 انواع پکینگ یک برج خنک کن

عملیات بلودان یا زیراب زنی

غالباً ، پرسنل نگهداری برجها ، عملیات بلودان را جدی تلقی نمی کنند. اکثرا دلیل اینکه چرا باید عملیات بلودان به موقع و در بازه زمانی خاص انجام شود را نمی دانند. بلودان کردن باید به درستی مدیریت شود. زیرا تهیه آب با سختی پایین جهت برجها غالبا هزینه بالایی دارد و نباید با بلودان کردن بیش از اندازه ، این آب را هدر داد.

آبی که در یک برج خنک کننده استفاده می شود ، معمولا مواد جامد از جمله ذرات گرد و غبار ، رسوبات معدنی و جلبک ها که گونه ای از گیاهان آبزی هستند را  در خود دارد. با تبخیر آب ، این ذرات در آب باقی مانده افزایش پیدا می کنند.

در صورت ادامه این روند ، ذرات بر روی سطوح برج خنک کننده قرار می گیرند و در آنجا به ماده ای شبیه سیمان تبدیل می شوند و حذف آنها سخت می شود. حتی مهمتر از آنچه در برج خنک کننده اتفاق می افتد این است که احتمال ایجاد مشکلات جبران ناپذیر در کندانسور افزایش می یابد. برخی از این ذرات روی کندانسور  رسوب می کنند و مانند عایق بر روی مبدل حرارتی عمل می کنند. این امر باعث افزایش فشار کندانسور ، کاهش سابکولینگ و عمل کردن پرشر سوییچ فشار بالا خواهد شد.

چنانچه مایل به آگاهی درباره انواع روشهای رسوب زدایی و اسیدشویی هستید مقاله اسید شویی و آموزش روش رسوب زدایی پکیج و مبدلهای حرارتی را مطالعه نمایید.

 

بلودان کولینگ تاور

بلودان راهکار جلوگیری از این مشکلات است. برای جبران آب از دست رفته در هنگام بلودان ، آب تازه از طریق فلوتر اضافه می شود. هنگامی که آب جدید اضافه می شود ، رسوب کمتری وجود دارد. زیرا رسوبات و مواد معلق توسط بلودان از برج خارج می شوند. به طور کلی و تجربی می توان گفت که 3 گالن در دقیقه برای هر تن ، مقدار آب گردش یافته در یک کندانسور خنک کننده آب است که برای ایجاد DT 10 درجه فارنهایت کندانسور استفاده می شود. شکل 10 .

شکل 10 یک چیلر با کندانسور خنک شونده با آب که به دلیل گرفتگی کندانسور ، فشار آن افزایش یافته و DT کندانسور کاهش یافته

 

اندازه گیری پارامترهای کیفیت آب

یکی از روشهایی که توسط آن می توان زمان مناسب بلودان را تشخیص داد ، اندازه گیری پارامترهای کیفیت آب مانند pH ، EC و سختی آب است.

با افزایش مواد معلق و رسوبات آب پارامترهای کیفیت و سختی آب نیز تغییر می یابد. آب تغذیه برج باید بدون سختی باشد و جهت اینکار می توان یک دستگاه سختی گیر رزینی نصب نمود. با اندازه گیری پارامترهای کیفی آب ورودی و خروجی و تغییر بیش از حد آن ، می توان بازه زمانی مناسبی را جهت انجام عملیات بلودان مشخص نمود. شکل 11.

شکل 11 تجهیزات اندازه گیری پارامترهای آب را نشان می دهد

جهت آگاهی از نحوه انتخاب سختی گیر می توانید مقاله سختی آب و آموزش نحوه اندازه گیری مقدار آن را مطالعه نمایید.

همچنین چنانچه مایل به آشنایی بیشتر با روشهای دیگر تصفیه آب هستید ، توصیه میکنیم مقاله اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون را مطالعه نمایید.

تیم فنی شرکت معتبر تکنو تهویه ، با دانش و تجربه سالیان دراز خود آماده ارائه خدمات مختلف در زمینه فروش ، خرید ، مشاوره و نگهداری انواع کولینگ تاور و برج خنک کن به شما عزیزان می باشد. خدمات ما با کیفیت مطلوب و قیمت مناسب به شما عرضه می شود.

نام محتوا : نکات کلیدی درباره کولینگ تاور یا برج خنک کن

منابع مطالعاتی

 

نوشته‌های تازه

سایر مطالب و مقالات

اسکرول به بالا