عمومیکسب و کار

برج خنک کننده مکش اجباری

برج­ های خنک ­کننده نوع خاصی از مبدل­ های حرارتی هستند که در آن ها آب و هوا به منظور کاهش دمای آب سیستم تأسیسات یا صنعت، در تماس مستقیم قرار می ­گیرند. این تجهیزات از نظر نوع ساخت، شکل و جنس بدنه، روش انتقال حرارت، آرایش جریان آب و هوا و نوع مکش جریان هوا انواع مختلفی دارند و هر کدام از آن ­ها دارای ویژگی ­ها و محدودیت ­هایی هستند و کاربردهای متنوعی دارند. کاربرد برج ­های خنک­ کننده به صنایع مختلف، پالایشگاه­ ها و نیروگاه­ ها محدود نمی ­شود و در سیستم­ های تهویه مطبوع مجتمع ­های مسکونی و اداری نیز از برج ­های خنک ­کننده استفاده می ­گردد.

برج خنک کننده عملیات واحد, برج خنک کننده هلر, برج های خنک کننده در پتروشیمی

از آن­جایی که انتخاب مناسب ­ترین نوع با شناخت کاربردها، مزایا و معایب انواع آن­ میسر خواهد بود، در ادامه به کاربردها، محدودیت ­ها، مزایا و معایب مهم ترین انواع برج خنک کننده ابارا بر اساس دو پارامتر اصلی دسته ­بندی (آرایش جریان آب و هوا و نوع مکش جریان هوا) پرداخته می ­شود.

دسته ­بندی برج ­های خنک ­کننده بر اساس آرایش جریان آب و هوا

الف) برج های خنک­ کننده جریان متقاطع (Cross Flow)

در برج خنک ­کننده با جریان متقاطع آب در اثر نیروی گرانش و توسط صفحه سوراخ­ دار یا نازل ­های برج به سمت پایین فرو ریخته می­ شود تا به صورت یکنواخت بین سطوح داخلی برج خنک ­کننده توزیع گردد. هوا نیز به طور همزمان و به صورت افقی وارد برج می­ گردد و توسط فن ­های نصب شده در خارج از برج به سمت بیرون جریان می ­یابد، در نتیجه آب و هوا به شکل متقاطع با یکدیگر برخورد داشته و پس از تبخیر بخشی از آب، انتقال حرارت از آب به هوا صورت می­ گیرد.
آب خنک شده نیز در تشتک برج انباشته می‌­گردد و جهت استفاده به سمت سایر تجهیزات مورد نیاز تأسیساتی یا صنعتی توسط پمپ ارسال می‌شود.

شکل 1- برج خنک ­کننده جریان متقاطع

جدول 1- کاربرها و محدودیت های برج خنک ­کننده جریان متقاطع
کاربردها فشرده ­سازی هوا
صنایع گرمابر در پتروشیمی
صنایع آلومینیوم
محدودیت­ ها  عملکرد بهتر در مناطق با رطوبت نسبی بالا در فصول گرم (شمال و جنوب کشور)
تولید در ظرفیت­ های بالای 2 مگاوات و نامناسب بودن برای کاربردهای کوچکتر

جدول 2- مزایا و معایب برج خنک­ کننده جریان متقاطع

مزایا معایب
توان مورد نیاز کمتر برای فن و هزینه‌ پایین بهره ‌برداری انحراف مسیر آب در برج
نگهداری آسان ورود مواد زائد به سطوح داخلی برج

ب) برج ­های خنک­ کننده جریان مخالف یا ناهمسو (Counter Flow)

در برج خنک ­کننده با جریان مخالف جریان هوا در جهت مخالف و همزمان با ریزش آب به سمت پایین برج، از میان پکینگ‌های سطوح داخلی برج عبور می ­کند. جریان هوا از پایین برج وارد شده و به صورت عمودی در اثر مکش فن به سمت بالا کشیده می ­شود. آب در گردش نیز از طریق نازل­ های پاشش بر روی سطوح داخلی برج توزیع می­ گردد و پس از تماس غیر هم جهت و بیشینه، انتقال حرارت صورت گرفته و آب خنک وارد بخش انتهایی یا تشتک برج می‌‌شود. نکته حائز اهمیت در این برج ­ها استفاده از نازل ­ها برای پاشش جریان آب است به ­گونه ­ای که فشار آب بتواند بر جریان هوای توسط فن غلبه کرده و به سمت پایین حرکت کند.

همچنین ارتفاع این برج ­ها باید به اندازه ­ای باشد که توزیع آب بر روی سطوح برج به خوبی صورت گرفته و آب فرصت خنک شدن داشته باشد. راندمان حرارتی برج ­های خنک­ کننده جریان مخالف در مکان هایی با رطوبت نسبی پایین، بالاتر از نوع جریان متقاطع است و بیشتر برج ­های خنک کننده مدار باز در تأسیسات و صنعت به صورت جریان مخالف طراحی و تولید می‌­شوند.

شکل2- برج خنک ­کننده جریان مخالف

جدول 3- کاربردها و محدودیت­ های برج خنک ­کننده جریان مخالف

کاربردها
پالایشگاه­ ها و پتروشیمی ­ها
محدودیت ­ها
قابل استفاده در کلیه مناطق

جدول 4- مزایا و معایب برج خنک ­کننده جریان مخالف

مزایا معایب
بیشترین تماس آب و هوا تولید صدای زیاد به دلیل پاشش پرفشار آب
وزن کمتر در مقایسه با برج خنک­ کننده جریان متقاطع نگهداری و تعمیرات سنگین
بیشترین نیروی محرکه برای انتقال جرم و حرارت و بیشترین بازده در مقایسه با سایر برج‌ ها

ج) دسته ­بندی برج­ های خنک­ کننده بر اساس نوع مکش جریان هوا

در برج خنک کننده در چیلر جذبی با مکش طبیعی هوا در اثر اختلاف دما و به تبع آن اختلاف چگالی بین هوای گرم داخل برج و هوای خنک بیرون به صورت طبیعی از پایین به بالای برج جریان می­ یابد. آب نیز از بالای برج وارد شده و پس از پاشش درون برج از طریق نازل­ ها به صورت غیر ­هم جهت با هوا تماس پیدا می ­کند و در نتیجه تبخیر بخشی از آن خنک می ­گردد. به مرور زمان دمای هوای درون برج به دلیل تبادل حرارت با آب ورودی بالا رفته و اختلاف دما و چگالی هوای داخل و خارج برج افزایش می ­یابد و مکش طبیعی هوا همچنان با شدت بیشتری ادامه می ­یابد.
برج­ های خنک­ کننده با مکش طبیعی مانند برج های خنک کننده مرتفع در نیروگاه‌ها از بتن ساخته شده ­اند و ابعاد بزرگی دارند و ساخت آن ­ها هزینه ­بر است.

شکل 3- برج خنک ­کننده با مکش طبیعی

جدول 5- کاربردها و محدودیت ­های برج خنک ­کننده با مکش طبیعی

کاربردها
نیروگاه­ های برق و کاربردهای فرآیندی
کارخانجات نیازمند مقادیر زیاد آب خنک و صنایع حساس
محدودیت ­ها
قابل استفاده در کلیه مناطق

جدول 6- مزایا و معایب برج خنک ­کننده با مکش طبیعی

مزایا معایب
مصرف انرژی پایین هزینه بالای اولیه
هزینه پایین نگهداری و بهره ­برداری عدم تطابق با شرایط اتمسفری و دارای عملکرد تأثیرپذیر از شرایط آب و هوایی
عملکرد ایمن و مطمئن ابعاد بزرگتر در مقایسه با برج خنک­ کننده با مکش مکانیکی

در برج­ های خنک­ کننده با مکش مکانیکی برخلاف برج­ های خنک­ کننده با جریان طبیعی، هوا به وسیله فن (فن ­هایی) جریان می­ یابد. وجود فن در این برج ­ها، امکان تغییر میزان دبی هوا را فراهم کرده است و از این طریق می ­توان پایداری بیشتری نسبت به شرایط جوی ایجاد نمود. برج ­های خنک ­کننده با مکش مکانیکی خود به دو گروه زیر تقسیم می ­شوند.

در برج خنک­ کننده با مکش اجباری فن در ناحیه ورود هوا در پایین برج قرار دارد و هوا را به سمت بالا می ­دمد. آب نیز از بالای برج وارد شده و در اثر تماس غیر هم جهت آب و هوا و تبخیر بخشی از آن، آب خنک می­ گردد.

محل قرارگیری فن در ناحیه ورود هوا می ­تواند موجب گردش هوای گرم و بازگشت آن به برج شود که این مسأله منجر به پایین ­تر بودن راندمان خنک ­کنندگی این برج ­ها در مقایسه با برج ­های خنک ­کننده با مکش القایی شده است. برج های خنک کننده با مکش اجباری اغلب از نوع برج های خنک کننده گالوانیزه هستند.

شکل 4- برج خنک ­کننده با مکش اجباری

جدول 7-کاربردها و محدودیت ­های برج خنک ­کننده با مکش اجباری

کاربردها
صنایع شیمیایی و انرژی
محدودیت­ ها
قابل استفاده در کلیه مناطق

جدول 8- مزایا و معایب برج خنک ­کننده با مکش اجباری

مزایا معایب
بهره برداری و تعمیر آسان به دلیل دسترسی آسان به فن و الکتروموتور ضعف در چرخش هوای گرم شده و ورود مجدد آن به برج به دلیل بالا بودن سرعت ورود هوا و پایین بودن سرعت خروج آن
هزینه ساخت پایین نیاز به توان بالای فن و سر و صدای آن
پایداری نسبت به شرایط جوی احتمال یخ ­زدگی فن در فصول سرد به دلیل قرار گرفتن در مسیر ورود هوا

تفاوت این برج با برج خنک ­کننده با مکش اجباری در محل قرارگیری فن می­ باشد که در بالای برج نصب می­ گردد. در برج ­های خنک ­کننده با مکش القایی فن ­هایی در خروجی هوا قرار دارند که هوا را به درون برج می ­کشند و به سمت بیرون هدایت می ­کنند.

بنابراین هوا توسط فن از ورودی های پایین به بالا کشیده می­ شود و آب نیز از بالا وارد شده و درون برج اسپری می­ گردد. به دلیل محل قرارگیری فن خروج هوا با سرعت بالا و ورود هوا با سرعت پایین انجام می ­شود و این مسأله امکان گردش و بازگشت هوا را کاهش می ­دهد. همچنین موقعیت فن در ورودی جریان هوای گرم، محافظت خوبی در برابر یخ ­زدگی تجهیزات مکانیکی ایجاد می کند.

برج خنک ­کننده با مکش القایی از راندمان بالایی برخوردار است که علت آن بیشتر بودن سطح تماس آب و هوا است. ظرفیت این برج­ ها در حدود 3 تا 160000 مترمکعب در ساعت (15 تا 700000 گالن در دقیقه)است.

برج­ خنک­ کننده با مکش القایی و جریان ناهمسو پرکاربردترین برج­ در صنایع فرآیندی است که قادر به تولید آب خنک با دمای 1 درجه سانتیگراد (2 درجه فارنهایت) بالاتر از دمای حباب تر محیط می­ باشد. پس از مشخص کردن نوع دستگاه برج خنک کن نوبت انتخاب و خرید برج خنک کننده مناسب با ظرفیت و ویژگی های سازگار با پروژه مورد نظر میباشد. در این مرحله کارفرمایان و مشتریان محترم میتوانند با مشاوران و کارشناسان خبره ما که تخصص کافی و لازم در این زمینه را دارند راهنمایی های لازم را بگیرند.