معرفی برج های خنک کننده
ماشین‌ها و فرآیندهای صنعتی و همچنین آن‌هایی که به آسایش و رفاه انسان اختصاص دارند ، مقادیر بسیار زیادی گرما تولید می‌کنند که برای ادامه کارآیی آن ها باید به طور مداوم گرمای تولید شده از سیستم خارج گردد. اگرچه این گرما معمولاً به حجم آب خنک و روان منتقل می شود، دفع نهایی همیشه به اتمسفر است و همیشه توسط نوعی مبدل حرارتی انجام می شود. فرآیند طبیعی تبخیر آنها را به واسطه های انتقال حرارت بسیار مؤثر تبدیل می کند، اگرچه به دلیل سطح محدود و وابستگی کلی آنها به بادهای تصادفی تا حدودی ناکارآمد هستند.
به عبارت ساده تر، برج خنک کن سیستمی است که از آن به جهت خنک سازی آبی در فرآیندهای سردسازی سیستم های تهویه مطبوع، پالایشگاه ها، نیروگاه ها و غیره استفاده می گردد. از برج خنک کن در سیستم خنک‌کاری واحدهای پالایشگاهی، پتروشیمیایی و سایر واحدهای شیمیایی مشابه، نیروگاه‌های حرارتی و سیستم‌های اچ‌وی‌ای‌سی برای تهویه مطبوع ساختمان استفاده می‌شود. دسته‌بندی برج‌های خنک کننده بر اساس نوع تماس هوا با آب صورت می‌گیرد؛ متداول‌ترین گونه‌های برج خنک کن بر اساس مکانیزم‌های جابه‌جایی طبیعی و جابه‌جایی اجباری تقسیم‌بندی می‌شوند.
کاربرد برج های خنک کننده
برج های خنک کننده تبخیری یا برج های خنک کننده وسایلی هستند که از یک اصل طبیعی استفاده می کنند که به همان سادگی موثر است: تبخیر اجباری حداقل مقدار آب، در مقایسه با جرم اصلی، با اتلاف گرما از آب صورت می گیرد.
فرآیندی که طی آن خنک سازی تبخیری اتفاق می‌افتد، به همان اندازه که قدیمی است ساده است: آمفوره‌های باستانی ساخته شده از سفالین، یک ماده متخلخل، به آب اجازه می‌داد تا در مقادیر کم به بیرون تراوش کند. به این ترتیب، یک فرآیند تبخیری اتفاق افتاد: آب داخل حتی در دمای بالای محیط خنک نگه داشت.
برج های خنک کننده از گرمای نهان تبخیر استفاده می کنند. برج‌های خنک‌کننده تبخیری می‌توانند فرآیند تبادل حرارت آب/هوا را به بهترین شکل انجام دهند: تبخیر از طریق استفاده از اجزای ساده و مؤثر انجام می‌شود که معمولاً به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارند. برای درک بهتر چگونگی اتلاف گرما، دو مفهوم باید معرفی شود.
گرمای محسوس این مقدار انرژی گرمایی است که برای تغییر دمای یک عنصر فیزیکی (مانند لوورها) به آن اضافه یا از آن کم می شود.
حرارت نهفته : این اساساً بر اساس تغییر حالتی است که یک ماده می تواند در نتیجه افزایش یا از دست دادن گرما متحمل شود. در مورد آب، در صورت حذف گرما با رسیدن به نقطه انجماد، می تواند از فاز مایع به فاز جامد (یخ) تبدیل شود. همچنین می‌تواند از فاز مایع به فاز گازی (بخار) تبدیل شود، اگر گرما به نقطه جوش برسد. بنابراین گرمای نهان به عنوان گرمایی تعریف می شود که برای تغییر وضعیت آب وارد یا حذف می شود. به طور خاص، در سیستم های خنک کننده تبخیری، به عنوان گرمای نهان تبخیر تعریف می شود. یک برج تبخیری که به خوبی طراحی شده است قادر است تا جایی که ممکن است سطح تماس هوا را برای آب فراهم کند تا تبادل حرارت نهان را بهینه کند.
برای امکان‌پذیر ساختن این تبادل حرارتی، برج خنک کن باید بتواند سطح تماس هوا/آب بسیار بالایی را ارائه دهد. این امر با استفاده از یک سطح تبادل حرارت، که به طور خاص برای این منظور طراحی شده است، و یک فن که قادر است حجم مشخصی از هوا را بر اساس پارامترهای دقیقاً تعریف شده حرکت دهد، به دست می آید.
انواع برج خنک کن
در واقع برج های خنک کننده بر اساس روش انتقال حرارت به سه گروه زیر تقسیم بندی می شوند:
برج خنک کن مرطوب یا خیس یا مدار باز
در این مدل، آب توسط یک پمپ به بالای برج خنک کن منتقل می شود و توسط نازل ها بر روی پکینگ ها پاشیده می شود. هوایی که از پایین به داخل برج وارد می گردد، توسط مجموعه فن و الکتروموتوری که در بالا قراردارد، از میان پکینگ ها عبور کرده و به سمت بالا مکیده می شود. به این صورت بر اثر تماس مستقیم آب و هوا، مقداری از آب تبخیر می شود. تبخیر آب یک فرآیند گرما گیر است و گرمای مورد نیاز را از جریان آب عبوری جذب می نماید. این نوع از برج های خنک کن برای محیط هایی که از رطوبت نسبی کمی برخوردار هستند یا به اصطلاح هوای آن ها خشک است بسیار مناسب هستند. عمده ترین عیب این مدل سیستم های خنک کننده هدر رفتن بیش از حد آب در اثر تبخیر می باشد.
برج خنک کن مرطوب - خشک یا مدار بسته
در این نوع سیستم ها، بین آب و هوا تماس مستقیم برقرار نمی شود. آب یا هر سیالی که قرار است در برج خنک کن سرد شود از داخل یک کویل حرکت می کند. هوا نیز از طریق مجموعه فن و الکتروموتور از پایین به بالا مکیده می شود. در اثر برخورد هوا با سطح بیرونی کویل، حرارت از کویل و بالتبع از سیال داخل کویل جذب می شود و توسط جریان هوا به محیط اطراف منتقل می گردد. این نوع برج های خنک کننده برای خنک کردن آب در دمای بالا و یا محیط های دارای هوا سرد بسیار مناسب هستند.
برج خنک کن خشک
هنگامی که از ترکیب دو برج خنک کن مدار باز و مدار بسته استفاده کنیم شکل سومی به نام برج خنک کن هیبریدی خواهیم داشت. در این مدل، آب یا سیال خنک شونده از داخل کویل حرکت کرده و بر روی کویل توسط مجموعه نازل آب پاشیده می شود. از مزایای این مدل بهینه سازی مصرف آب است. در شب هنگام و یا اوقاتی که دمای هوا پایین می باشد، برج های خنک کننده هیبریدی صرفاً خشک کار می کنند اما در ساعاتی که هوا گرم است، آب بر روی کویل پاشیده می شود و از هر دو نوع انتقال نهان و محسوس جهت سرمایش سیال خنک شونده بهره گیری می شود.
گفتنی است انواع برج خنک کن فقط به همین چند مورد ختم نمی شود بلکه این برج ها از براساس معیارهای دیگری همچون نوع مکش هوا و جهت حرکت هوا و آب نیز تقسیم بندی می شود.
برای دریافت اطلاعات بیشتر در این زمینه می توانید به وب سایت دماگستر مراجعه نمایید.