برج خنک کننده چیست ؟

برج خنک کننده چیست؟

در پاسخ به این سؤال که برج خنک‌کننده چیست درواقع باید بگوییم برج‌های خنک‌کننده نوع خاصی از مبدل‌های حرارتی هستند که امکان این‌که آب‌وهوا در تماس با یکدیگر قرار بگیرند را فراهم می‌کنند تا درنهایت دمای آب گرم تا حد موردنظر کاهش پیدا کند. این تعریف درواقع ساده‌ترین صورتی است که می‌توانیم برج‌‌های خنک‌کننده را برای درک عموم شرح و توضیح دهیم.

در طی فرایند کار برج خنک‌کننده، مقدار کمی از حجم آب تبخیر خواهد شد و درنهایت شرایط را برای این‌که دمای آب موجود در برج خنک‌کننده کاهش پیدا کند مهیا خواهد کرد. به‌طور خلاصه باید بگوییم هدف از استفاده و ساخت برج خنک‌کننده درواقع کاهش دما و خشک‌کردن آبی هست که توسط تجهیزات و فرایندهای صنعتی گرم می‌شود.

آب گرم توسط یک فرایند صنعتی در برج خنک‌کننده وارد می‌شود و از برج خنک‌کننده خارج‌شده و دوباره به فرایند صنعتی برمی‌گردد؛ این چرخه به‌صورت مداوم در حال تکرار است. امروز در این مقاله پرشین سازه قصد داریم به بررسی هرچه بیشتر این برج‌های خنک‌کننده، شیوه کار آن‌ها و انواع مدل‌های موجود به‌صورت کاملاً مفصل بپردازیم پس با ما در ادامه همراه شوید.

بررسی برج‌های خنک‌کننده در یک نگاه

اگر بخواهیم به‌صورت خیلی جزئی‌، حرفه‌ای و تخصصی در مورد برج‌های خنک‌کننده توضیح دهیم و به بررسی پاسخ سؤال برج خنک‌کننده چیست بپردازیم باید بگوییم این سبک برج‌ها، به‌صورت یک مبدل حرارتی ویژه عمل می‌کنند که در داخل آن هوا و آب برای کاهش دمای آب واردشده در تماس مستقیم با یکدیگر قرار می‌گیرند. با وقوع این امر حجم بسیار اندکی از آب تبخیر شده و باعث می‌شود تا دمای آب در حال گردش در برج خنک‌کننده از این طریق کاهش بیابد.

آبی که توسط یک فرایند صنعتی یا در یک کندانسور تهویه هوا گرم شده است، از طریق لوله‌ها به برج خنک‌کننده منتقل‌شده و از طریق نازل‌های موجود به داخل کرانه متریالی که از آن با عنوان پر کردن» یاد می‌شود پاشیده می‌شود. همین امر باعث کند شدن جریان آب داخل برج خنک‌کننده می‌‌شود و حداکثر سطح آب را برای حداکثر تماس هوا با آب در معرض یکدیگر قرار می‌دهد.

پس‌ازآنکه آب در برج خنک‌کننده جریان پیدا کرد، هوای گسترش پیداکرده توسط فن تعبیه‌شده در این برج، کشیده می‌شود.

آشنایی با انواع مختلف برج‌های خنک‌کننده

برج‌های خنک‌کننده انواع مختلفی دارند که هرکدام از آن‌ها با توجه به ساختار مکانیکی و طراحی مختص به خود، برای کاربرد مشخصی تولید می‌شوند؛ یعنی نمی‌توان از یک مدل برج خنک‌کننده برای همه مصارف استفاده کرد. طراحی و ساختار برج‌های خنک‌کننده طیف گوناگونی دارند که در ادامه سعی داریم به شیوه بسیار ساده هرکدام را برایتان توضیح دهیم.

جالب است بدانید که هرکدام از برج‌های خنک‌کننده با ابعاد مختلفی بنا بر کاربردشان طراحی می‌شوند و به طبع کارایی آن‌ها نیز محدود به یک حوزه خاص می‌شود. قبل از هر چیزی مهم است که بدانید با توجه به خواست و نیازتان چه مدلی از این برج‌ها برایتان مناسب خواهد بود. توصیه می‌کنیم اگر در این حوزه اطلاعی ندارید حتماً در حین خرید به افراد متخصص مراجعه کرده و از آن‌ها در این زمینه مشاوره بگیرید. البته امروز ما در پرشین سازه قصد داریم هرکدام از این مدل‌ها را به‌صورت کاملاً مجزا به شما معرفی کرده و کارایی هرکدام را به شما توضیح دهیم، پس بدون هیچ دغدغه‌ای با پرشین سازه همراه باشید.

برج خنک‌کننده کراس فلو یا ابارا

در برج خنک‌کننده کراس فلو (Cross Flow)، آب به‌صورت کاملاً عمودی از طریق مجراهای موجود در برج جریان می‌یابد؛ این در حالی است که هوا به‌صورت افقی از همان مجرایی که آب در جریان است، حرکت می‌کند.

معمولاً برج‌های خنک‌کننده کراس فلو را از دو متریال فایبرگلاس و فلز می‌سازند. نوع فلزی آن نسبت به جنس فایبرگلاس قدمت بیشتری دارد و در حال حاضر شرکت‌های محدودی هستند که به ساخت این سبک برج‌های خنک‌کننده می‌پردازند چراکه قدیمی و خارج از رده به شمار می‌آیند. ازجمله معایب برج‌های خنک‌کننده کراس فلو با متریال فلزی می‌توان به مصرف انرژی زیاد، وزن سنگین و تولید آلودگی صوتی اشاره داشت.

ازآنجایی‌که قطعات در این برج‌ها همگی از جنس فلز هستند در هنگام کارکردن به‌طور واضح صدای برخورد قطرات آب با قطعات فلزی را می‌شنویم. به همین دلیل توصیه ما به افرادی که قصد خرید مدل کراس فلو رادارند این است که حتماً برجی که از متریال فایبرگلاس ساخته‌شده است را تهیه کنند.

تاریخچه برج خنک‌کننده مدل کراس فلو یا متقاطع

برج‌های خنک‌کننده مدل کانتر فلو یا جریان مخالف

در این مدل از برج‌های خنک‌کننده، برخلاف مدل قبلی، هوا به‌صورت عمودی در سیستم به سمت بالا جریان پیدا می‌کند و در مقابل شاهد پر شدن جریان آب در محیط برج یا همان مدیا هستیم. ازآنجایی‌که هوا به‌صورت عمودی جریان پیدا می‌‎کند نمی‌توان همانند برج‌های خنک‌کننده متقاطع عملکرد داشت، پس در کولینگ تاورهای مدل کانتر فلو از سیستم‌های اسپری تحت‌فشار لوله‌ای برای اسپری کردن آب به بالای محیط مدیا استفاده می‌شود.

اجزای اصلی سازنده کولینگ‌تاورها

یکی از مهم‌ترین واصلی‌ترین اجزای سازنده برج خنک‌کننده، فن‌ها هستند که نقش عمده‌ای را در خنک‌کردن آب گرم شده دارند. فن‌های محوری که عمدتاً به آن سانتریفیوژ نیز گفته می‌شود درواقع یکی از مهم‌ترین ارکان سازنده برج‌های خنک‌کننده است که در این قسمت بیشتر به جزئیات آن می‌پردازیم.

معمولاً فن‌های به‌کاررفته شده در این برج‌ها را ازنظر ظاهر و شکل هندسی که دارند به‌صورت کلی به 3 دسته تقسیم می‌کنند که آن‌ها را با عناوین فن ضربی برج خنک‌کننده، فن پروفیل ایر فویل برج خنک‌کننده و فن کامپوزیت برج خنک‌کننده یا همان فن پروفیل ایر فویل بافرم پروفیل متغیر می‌شناسند.

فن ضربی برج خنک‌کننده: معمولاً شرکت‌های مختلف این نوع فن‌ها را از ورقه فولادی ساخته و توسط قالب پرس می‌کنند. قطر فن‌های ضربی بین 0.5 تا 1.2 متر به‌صورت استاندارد تعریف می‌شود. اگر از شرکت‌ها و تولیدی‌های معتبر اقدام به خرید فن ضربی کنید قیمت‌های بسیار مناسبی را به شما پیشنهاد خواهند داد. پس در این زمینه حتماً نهایت توجه را داشته باشید. دقت کنید که اگر قطر این فن‌ها بیش از یک متر باشد در هنگام کارکرد شاهد لرزش زیاد آن خواهیم بود به همین دلیل شرکت‌های تولیدی در زمینه ساخت فن ضربی معمولاً با محدودیت‌های خاصی مواجه می‌شوند.

فن پروفیل ایر فویل برج خنک‌کننده: در هنگام ساخت این فن‌ها همان‌طور که از نام آن‌ها پیداست، پروفیل ایر فویل به کار می‌رود. همین‌طور اکثر تولیدی‌ها این بخش را با متریال پروفیل آلومینیوم تولید می‌کنند چراکه نسبت به سایر متریال موجود، به طبع استحکام بیشتر و وزن بسیار کمتری دارد. ابعاد قطر فن پروفیل ایر فویل در ساخت برج‌های خنک‌کننده معمولاً بین 0.8 تا 3 متر در نظر گرفته می‌شود.

فن کامپوزیت برج خنک‌کننده (فن پروفیل ایر فویل با فرم پروفیل متغیر): این فن‌ها به نسبت دو مدل‌بالاتر قیمت بیشتری دارند و به طبع نیز تولیدات آن کمتر از موارد فوق هست. داشتن ویژگی‌هایی نظیر میزان مصرف انرژی پایین و همچنین وزن بسیار سبک باعث شده تا این فن کامپوزیت نسبت به سایر موارد و نمونه‌های تولیدشده برتری داشته باشد. همچنین تولید صدا در فن کامپوزیت بسیار کم و دارای هوادهی بیشتری هست.

مدیا، دومین جزء اصلی سازنده برج‌های خنک‌کننده

بخش‌های دیگر برج خنک‌کننده

ازجمله سایر قسمت‌های سازنده برج خنک‌کننده می‌توان به باسین یا همان حوضچه اشاره داشت. وظیفه این بخش آن است که با قرارگرفته در ناحیه تحتانی کولینگ تاور، آب‌خنک شده در بخش‌های دیگر را که در این قسمت جمع شده است به سایر سمت‌ها هدایت کرده و حرکت دهد.

تیغه‌های قطره گیر نیز ازجمله بخش‌های کاربردی و مهم در ساخت برج‌های خنک‌کننده هستند که درواقع باعث می‌شوند تا قطرات و ذرات آب به بیرون از برج حرکت نکرده و از محیط سیستم خارج نشود.

و درنهایت باید قسمت ساختاری برج را معرفی کنیم؛ در حال حاضر شرکت‌های مختلفی که وظیفه ساخت برج‌های خنک‌کننده را به عهده‌دارند، این دستگاه‌ها را با متریال فلز، بتن و فایبرگلاس تولید کرده و به بازار عرضه می‌کنند. دراین‌بین این روزها کولینگ تاورهای فلزی به دلایلی که گفته شد از محبوبیت کمتری نسبت به دو نوع دیگر برخوردار هستند و بیشتر توصیه می‌شود از خنک‌کننده‌های جنس فایبرگلاس یا بتن به دلیل مزایای بیشتری که دارند استفاده شود.

نحوه کار برج‌های خنک‌کننده

با این تفاسیر سؤال احتمالی که پیش می‌آید این است که برج خنک‌کننده چگونه کار می‌کند؟ در پاسخ به این سؤال باید بگوییم برج‌های خنک‌کننده درواقع شکلی از مبدل‌های حرارتی هستند که با قرار دادن آب‌وهوا در کنار یکدیگر به کاهش دما، به‌ویژه در فرایندهای صنعتی بسیار کمک می‌کنند. همان‌طور که می‌دانید طی فرایندهای صنعتی، کارخانه‌ها با حجم زیادی از گرمای تولیدشده مواجه بوده و به یک روش کارآمد برای کاهش دمای سیال نیازمند هستند که یکی از معروف‌ترین آن‌ها استفاده از همین مبدل‌های حرارتی کولینگ تاور است.

یکی از شناخته‌شده‌ترین مدل‌های برج‌های خنک‌کننده نوع HVAC یا همان مدل گرمایش – تهویه هوا است بسیار پرکاربرد هستند. از برج‌های خنک‌کننده HVAC برای دفع یا از بین بردن گرمای چیلرها استفاده می‌شود. چیلرهای خنک‌کننده هوا به دلیل طرد کردن گرما کمتر از چیلرهای خنک‌کننده با آب کارایی داشته و مورداستفاده قرار می‌گیرند. همچنین از سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی HVAC سنتی در مدارس، ساختمان‌های بزرگ اداری و همچنین بیمارستان‌ها استفاده می‌شود. این نوع از کولینگ تاورها باعث تهویه هوا شده و گرما را از محیط خارج می‌کند.

از طرف دیگر برج‌های خنک‌کننده بسیار بزرگ‌تر از سیستم‌های HVAC سنتی هستند و به همین دلیل هم عموماً در مکان‌های بزرگ‌تر نظیر پالایشگا‌ه‌های نفتی، انواع نیروگاه‌ها، کارخانه‌هایی که با فرآوری گاز طبیعی سروکار دارند، کارخانه‌های پتروشیمی و سایر تشکیلات صنعتی مورد خرید و استفاده قرار می‌گیرند.

نکات امنیتی در خصوص برج‌های خنک‌کننده

• برج‌های خنک‌کننده باید ازنظر الکتریکی دسته‌بندی بشوند.

• برج خنک‌کننده باید دور از تجهیزات دیگر و کوره‌های آتش قرار بگیرند.

• برج‌های خنک‌کننده باید حداقل سی متر از تجهیزات پردازشی فاصله داشته باشند.

• پمپ‌های خنک‌کننده و مشتقات برقی آن‌ها باید حداقل سه متر از برج‌های خنک‌کننده فاصله داشته باشند.

• متریال موجود در داخل برج‌های خنک‌کننده باید غیرقابل اشتعال باشد.

نتیجه‌گیری نهایی

برج خنک‌کننده انواع مختلف و به طبع کارایی‌های متفاوتی نیز دارند اما به‌طورکلی می‌توان ساختار مشابهی را برای عموم آن‌ها توصیف کرد. امروز در پرشین سازه سعی بر آن داشتیم تا دید کلی از کاربرد، انواع و مفهوم برج‌های خنک‌کننده یا همان کولینگ تاور را در اختیار مخاطبان عزیز قرار دهیم. اگر قصد خرید برج‌های خنک‌کننده رادارید، اولین نکته اهمیت به نوع مکانی است که قصد دارید در آن برج‌های خنک‌کننده را قرار دهید.

نوع کولینگ تاور پیشنهادی با توجه به ابعاد محیط و همچنین استفاده صنعتی و یا غیر صنعتی بودن متفاوت خواهد بود. توصیه ما به شما این است که حتماً پیش از خرید از افراد متخصص در این حوزه مشورت گرفته و حتماً با توجه به نظریات کارشناسی آن‌ها اقدام به خرید محصول موردنظر کنید چراکه هرکدام از انواع برج‌های خنک‌کننده برای هدفی خاص طراحی و تولید و ارائه می‌شوند که برای خرید نیازمند دقت زیادی است.