یکی از مبدل های حرارتی که برای خنک کردن سیالات از آن استفاده می‌شود کولر هوایی یا ایر کولر صنعتی نام دارد. از ایر کولر در صنایع مختلفی از جمله پتروشیمی و نفت و گاز به وفور استفاده می‌شود. در این مقاله قصد داریم با ایر کولر صنعتی، نحوه کار و انواع آن بیشتر آشنا شویم.
ایر کولر صنعتی چیست؟
ایر کولر (AirCooler) که معادل فارسی آن کولر هوایی می‌باشد، نوعی مبدل حرارتی است که توسط آن می‌توان حرارت اضافی یک سیال را به هوا منتقل کرد تا دمای آن به میزان لازم کاهش یابد. از ایر کولر صنعتی در صنایع مختلفی از جمله نفت، گاز، پتروشیمی و … استفاده می‌شود.
سیال با دمای بالا به عنوان مثال روغن داغ، وارد ایر کولر شده و به کمک جریان هوا، گرمای خود را از دست داده و دمای آن تا نقطه مطلوب کاهش می‌یابد.
نحوه عملکرد ایر کولر صنعتی بسیار شبیه به برج خنک کننده خشک می‌باشد. اجزای تشکیل دهنده ایر کولر شامل موارد زیر است:
- فن و سیستم دمنده
- پلنیوم Plenum، محفظه‌ای که هدایت، توزیع و کاهش نوسانات جریان هوا را بر عهده دارد
- لوله‌های سیال Tube Bundle، که شامل لوله، فین، ساختار نگهدارنده آن و همچنین خطوط ورودی و خروجی می‌باشد
- بدنه دستگاه
البته با توجه به نوع و طراحی ایر کولر می‌تواند تجهیزات دیگری نیز به آن اضافه شود. از جمله تجهیزات جانبی ایر کولر صنعتی می‌توان به کویل بخار، کرکره، مکانیزم تنظیم تیغه فن، سیستم کنترل دور موتور، سوییچ ارتعاش، سکو‌های اضافی جهت تعمیر و نگهداری و … اشاره کرد.
فن ایر کولر صنعتی
فن وظیفه ایجاد جریان هوا را بر عهده دارد که در حقیقت هوا سیال خنک کننده در کولر هوایی است. ابعاد فن‌های مورد استفاده در ایرکولرهای صنعتی در بازه 1 تا 8 متری قرار می‌گیرند و معمولاً دارای 4 الی 10 تیغه هستند. برای حداکثر شدن کارایی ایر کولر، فن باید به گونه‌ای باشد که تمام سطح تیوب باندل را پوشش دهد و البته زاویه تیغه‌ها نیز در عملرد آن بسیار تاثیرگذار است، به همین جهت برخی از فن‌ها دارای تیغه‌های قابل تنظیم هستند.
پلنیوم ایر کولر صنعتی
محفظه‌ای با دیواره‌های شیاردار که وظیفه آن پخش یکنواخت جریان هوا بر روی تیوب باندل است، پلنیوم نام دارد. پلنیوم باعث می‌شود جریان هوا به تمامی سطح تیوب باندل به شکل یکنواخت برسد تا به این ترتیب از تمام سطح آن به طور بهینه استفاده شود.
تیوب باندل ایر کولر صنعتی
تیوب باندل قسمتی است که عمل تبادل حرارت بین سیال خنک شونده و هوا که خنک کننده می‌باشد را برقرار می‌کند. تیوب باندل دارای هدر است، که سیال توسط نازل، از طریق آن به لوله‌ها می‌رسد. لوله‌ها باید از جنسی باشند که علاوه بر قابلیت هدایت حرارتی بالا، مقاومت مناسبی نیز در مقابل دما داشته باشد. لوله‌ها برای آنکه نرخ انتقال حرارتشان افزایش یابد دارای پره‌های فین هستند. جنس فین معمولاً آلومینومی است.
زاویه قرار گیری تیوب باندل عموماً به صورت افقی نسبت به زمین است، اما در برخی مدل‌های خاص به صورت زاویه‌دار نیز نصب می‌گردند.
فین‌های مورد استفاده در تیوب باندل ایر کولر صنعتی می‌تواند به دو نوع باشد:
- Embedded Fin
- Extruded Fin
فین‌های Embedded Fin، معمولاً از جنس آلومینوم هستند و با شکل پره‌های با ضخامت کم با مقطع دایره یا مربع، در دیواره لوله‌ها متصل می‌شوند. از معایب این نوع فین مقاومت پایین در مقابل خوردگی می‌باشد. از فین‌های Embedded معمولاً برای سیستم‌های که دمای سیال بین 170 تا 400 درجه سانتی‌گراد است استفاده می‌شود.
Extruded Fin ها را به روش اکستوژن آلومینیوم تولید می‌کنند. از مهمترین ویژگی این نوع فین اتصال کامل آن با لوله است که دیواره لوله همواره از سایش محیطی در امان می‌باشد. موارد استفاده از این نوع فین در ایر کولرهای است که دمای سیال حداکثر 300 درجه سانتی‌گراد باشد.
انواع ایر کولر صنعتی
کولر های هوایی بر حسب نوع جریان هوا به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- ایر کولر دمشی
- ایر کولر مکشی
ایر کولر دمشی
ایر کولر دمشی یا Force Draft Air Cooler که به کولر جریان اجباری نیز شناخته می‌شود، نوعی از ایر کولر صنعتی است که فن آن در پایین لوله‌ها قرار گرفته و باعث ایجاد جریان هوا بر روی لوله‌ها می‌شود.
از مزایای ایر کولر دمشی:
- مصرف انرژی کمتر
- تعمیرات آسان‌تر
- قابلیت استفاده در دماهای بالا
اما در مقابل، بزرگترین عیب این نوع ایر کولر احتمال برگشت هوای گرم زیاد است و توزیع هوا یکنواخت نیست.
ایر کولر مکشی
در این ایر کولر که به آن Induced Draft Air Cooler یا کولر هوایی القایی نیز می‌گویند، فن در قسمت بالایی لوله‌ها قرار می‌گیرد و هوا را به سمت بالا می‌کشد. این نوع ایر کولر توزیع هوایی یکنواخت‌تری دارد.
از مزایای ایر کولر مکشی:
- مقاومت بالا در برابر عوامل جوی
- توزیع بهتر هوا بر روی باندل تیوب
- احتمال کم برگشت جریان هوای گرم
و از معایب آن، مصرف بیشتر انرژی و محدودیت دمایی آن است.
مزایا و معایب ایر کولر
همان طور که اشاره شد ایر کولر یا کولر هوایی یکی از تجهیزاتی است که برای خنک کردن سیالات مورد استفاده قرار می‌گیرد که البته مانند دیگر تجهیزات دارای مزایا و معایب مختلفی است.
مزایای ایر کولر صنعتی :
- عدم مصرف آب
- هزینه کم
- عدم وجود خوردگی
- رسوب گذاری ناچیز
- نصب آسان
- دارای مدل‌های مختلف متناسب با نیاز
معایب ایر کولر صنعتی :
- ابعاد بزرگ و اشغال فضا
- آلودگی صوتی نسبتاً زیاد
- حساسیت نسبت به تغییرات جوی
- راندمان کمتر نسب به سیستم‌های آبی
جمع‌بندی
در این مقاله با یکی از تجهیزات خنک کاری سیال یعنی ایر کولر صنعتی آشنا شدیم، این سیستم به دلیل آنکه از آب استفاده نمی‌کند در مناطق گرم و خشک و دارای مشکل کم آبی بسیار مورد استقبال قرار گرفته است. در این مقاله اجزا، انواع و همینطور مزایا و معایب کولرهای هوایی یا ایر کولرهای صنعتی آشنا شدیم. امیدواریم از این مقاله لذت برده باشید، جهت تهیه انواع مبدل‌های حرارتی با گروه صنعتی دی در تماس باشید.
