برج خنک کننده یا کولینگ تاور یکی از انواع مبدل‌های حرارتی است، که برای دفع حرارت از آب موجود در سیستم‌های برودتی، تهویه مطبوع و یا نیروگاه‌ها و فرآیندهای شیمیایی و پتروشیمی استفاده می‌شود. کولینگ تاور قطعات و اجزای مختلفی دارد که قرار است در این مقاله با این اجزا و نقش آن‌ها در فرایند سردسازی آب آشنا شویم.

تعریفی مختصر از برج خنک‌کننده

کولینگ تاور که معادل فارسی آن برج خنک‌کننده است، نوعی مبدل حرارتی به حساب می‌آید که وظیفه آن سرد کردن آب مورد استفاده در فرایندهای مختلف است. یکی از اصلی‌ترین کاربردهای برج خنک‌کننده، در سیستم‌های تهویه مطبوع و سردخانه می‌باشد، که آب مورد استفاده در سیکل پس از آن‌که حرارت را جذب می‌کند، به سمت برج خنک‌کننده هدایت شده و حرارت زاید خود را از دست می‌دهد تا مجدداً در سیکل مورد استفاده قرار گیرد. البته از برج خنک‌کننده در نیروگاه‌ها و یا دیگر صنایعی که نیاز به دفع حرارت آب وجود داشته باشد، استفاده می‌گردد.

اولین استفاده از کولینگ تاور به قرن نوزدهم میلادی باز می‌گردد، که آب به درون یک برج با ارتفاع زیاد پاشیده شده و به علت طی کردن مسافتی طولانی و تماس با هوا، حرارت خود را از دست می‌داده است. اصطلاح برج در حقیقت به این علت انتخاب شده است.

برج‌های خنک‌کننده انواع مختلفی دارند اما اساس کلی کارکرد آن‌ها ایجاد شرایطی برای انتقال حرارت آب به هوا می‌باشد. به عبارتی دیگر دو سیال در برج خنک‌کننده وجود دارد. یکی آب با حرارت زیاد که باید خنک شود، دیگری هوا که باید حرارت را از آب جذب کند. ساختار برج خنک‌کننده به شکلی است که آب را در سطح گسترده در مجاورت جریان هوا قرار می‌دهد، به این ترتیب با توجه به آن‌که افزایش سطح باعث افزایش نرخ انتقال حرارت می‌گردد، آب به سرعت گرمای خود را به هوا منتقل می‌کند. سپس آبی که سرد شده به سیستم بازگردانده می‌شود. جهت آشنایی بیشتر با روش کار برج خنک کننده یا کولینگ تاور می‌توانید به این مقاله رجوع کنید.

در ادامه قصد داریم به تشریح قطعات و اجزای اصلی برج خنک کننده و وظیفه هر کدام بپردازیم.

قطعات و اجزای برج خنک کننده

برج‌های خنک‌کننده بر اساس نوع خود می‌توانند اجزای مختلفی داشته باشند، در اینجا به برخی از اصلی‌ترین قطعات مورد استفاده در برج ‌های خنک کننده اشاره می‌کنیم.

فن کولینگ تاور

برج ‌های خنک کننده‌ از نوع جریان اجباری، دارای فن یا فن‌هایی برای هدایت هوا به داخل هستند. استفاده از فن در برج خنک کننده باعث افزایش راندمان آن می‌شود، اما از طرفی این فن‌ها مصرف برق داشته و آلودگی صوتی نیز تولید می‌کنند، هرچند که امروزه تولید کنندگان سعی در تولید فن‌های با بازدهی بالا و آلودگی صوتی کم داردند.

فن‌های مورد استفاده در کولینگ تاورها، از نظر شکل هندسی به طور کلی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. فن ضربی

فن‌های ضربی معمولاً بین 0.5 تا 1.2 متر قطر داشته و از جنس ورقه‌های فولادی ساخته می‌شوند. از مزایایی این نوع فن‌ قیمت مناسب آن است اما در مقابل محدودیت در ابعاد به علت وزن زیاد دارند.

2. فن پروفیل ایر فویل

این نوع فن‌ها از جنس آلومینیوم ساخته شده و طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که دارای پروفیل ایرفویل بوده که فرم این پروفیل و ابعاد هندسی آن در طول فن ثابت است. استفاده از جنس آلومینیوم باعث کاهش وزن و ارتعاشات و همچنین مقاومت بالا در مقابل خوردگی می‌شود.

3. فن کامپوزیت

یکی از جدیدترین انواع فن کولینگ تاور، فن‌های کامپوزیت فایبر گلاس است که علاوه بر داشتن پروفیل ایرفویل، به علت چرخش پروفیل در راستای شعاع فن و تغییر زاویه حمله، جریان یکنواخت‌تری از هوا تولید می‌کند. از مهم‌ترین ویژگی فن فایبر گلاس برج خنک‌کننده، می‌توان به مصرف انرژی، وزن و آلودگی صوتی کمتر و میزان هوادهی بیشتر اشاره کرد.

قطعات برج خنک کننده

پکینگ برج خنک‌کننده

اصلی‌ترین قطعه از بین قطعات برج خنک کننده را می‌توان پکینگ یا سطوح خنک‌کننده دانست. در واقع پکینگ وظیفه افزایش سطح انتقال حرارت را بر عهده دارد، تا با این کار نرخ تبادل گرما افزایش یابد. طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که آب با وارد شدن به آن تا حد امکان در سطح گسترده پخش می‌شود و ضخامت آن به حداقل می‌رسد. پکینگ‌ها به نوع دسته غشایی و اسپلش تقسیم می‌شوند.

پکینگ غشایی یا فیلم Film Packing، دارای عملکرد آبشاری هستند در حال که پکینگ‌های اسپلش به شکل پاششی عمل می‌کند.

سطوح تبادل حرارتی کولینگ تاور از جنس سرامیک، پی وی سی، پلی اتیلن و یا پلی پروپیلن ساخته می‌شود. متداول ترین سطوح برج خنک کننده از نوع لانه زنبوری و از جنس پی وی سی می‌باشد.

قطره‌گیر برج خنک کننده

قطره‌گیر یا شبنم‌گیر در برج خنک کننده وظیفه جلوگیری از پرتاب و پاشش قطرات آب را دارد که به همراه هوا در حال خارج شدن از برج خنک کننده هستند. طراحی قطره‌گیرها به گونه‌‌ای است که موجب می‌شود قطرات نسبتاً درشت آبی که با جریان هوا در حال خروج هستند به دام بیفتند تا به این طریق از هدر رفت آب جلوگیری شود. استفاده از قطره‌گیرهای مناسب در کولینگ تاور باعث کاهش مصرف آب می‌شود. قطره‌گیرها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

اجزای برج خنک کننده

قطره گیر لانه زنبوری

این نوع از قطره‌گیرها معمولاً از جنس PVC یوده که توانایی جذب قطرات آب بالایی دارند اما در مقابل باعث افت فشار می‌شوند.

قطره‌گیرهای تیغه‌ای

قطره‌گیرهای تیغه‌ای که با نام قطره‌گیرهای پروفیلی نیز شناخته می‌شوند، در حقیقت پروفیل‌های V و یا S شکلی هستند به یکدیگر وصل شده‌اند. مزیت آن‌ها افت فشار کم آن‌ها است اما در مقابل راندمان کمتری دارند.

نازل برج خنک کننده

نازل یا آب بخش کن با نام انگلیسی اسپرینکلر در حقیقت بخشی از قطعات سیستم توزیع آب در برج خنک کننده است، که وظیفه آن پخش کردن آب بر روی پکینگ‌ها می‌باشد. جریان یکنواخت در نازل یا آب پخش‌کن رابطه مستقیم با نحوه عملکرد برج خنک کننده دارد، لذا رفع گرفتی و رسوب در آن‌ها بسیار مهم است.

لوور برج خنک کننده

لوور (Louver) یا کرکره ورودی هوا در برج خنک کننده، وظیفه کنترل جریان هوای ورودی به برج را دارد. ابعاد لوور باید به گونه‌ای باشد که بتواند با توجه به دمای هوای سرد، حجم مناسب از هوا را به داخل هدایت کند. لوورها به دو دسته تیغه‌ای و لانه زنبوری تقسیم می‌شوند.

لوورهای تیغه‌ای، دارای تیغه‌هایی هستند که از فضای بین تیغه‌ها، هوا به برج خنک کننده وارد می‌شود. معمولاً از این لوورهای در انواع کولینگ تاورهای فایبرگلاس مکعبی و مخروطی استفاده می‌شود و غالباً از جنس فایبرگلاس می‌باشد.

لوورهای لانه زنبوری اما دارای ورودی هوا با محفظه‌هایی شبیه لانه زنبور می‌باشد که موارد استفاده از آن‌ها بیشتر در کولینگ تاورهای مکعبی و از نوع جریان مخالف می‌باشد. این لوورها دارای محفظه هایی از جنس PVC بوده و مزیت آن‌ها جلوگیری از ورود گرد و خاک و ذرات ریز به داخل برج می‌باشد.

قطعات برج خنک کننده

کنترل‌کننده سطح آب برج خنک کننده

وظیفه این بخش از کولینگ تاور، حفظ سطح مناسب آب درون برج است. کنترل کننده سطح آب با استفاده از دریچه‌ها یا سویچ شناور سطح آب را به طور مرتب تنظیم می کنند. وقتی که سطح آب حوضچه کولینگ تاور از حد مطلوب تعیین شده بیشتر یا کمتر باشد، سوپاپ های دستگاه متناسباً باز یا بسته شده تا دستگاه در حالت مطلوب خود به کار ادامه دهد. معمولاً کنترل کننده‌ها دارای سیستم هشدار نیز هستند که در صورتی که سطح آب بیش از حد کم یا زیاد شود به کاربر هشدار می‌دهند.

جمع‌بندی

برج‌ های خنک کننده یا کولینگ تاورها در انواع صنایع و فرایندهایی که در آن‌ها نیاز به خنک کردن آب وجود داشته باشد استفاده می‌شوند. در این مقاله با قطعات و اجزای موجود در برج خنک کننده آشنا شدیم. امیدواریم از این مقاله بهره برده باشید. جهت مشاوره و خرید انواع مبدل‌های حرارتی با گروه صنعتی دی در تماس باشید.

دیدگاهتان را بنویسید