کولینگ تاور

برج خنک کننده : COOLING TOWER

برج خنک کن دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیعی در تماس آب با هوا ، عمل تبخیر را آسان نموده و در نتیجه باعث خنک شدن سریع آب می گردد.

عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرمای نهان تبخیر انجام می گیرد در حالی که مقدار کمی آب بخار می شود و سبب خنک شدن آب می گردد.باید توجه داشت که آب مقدار اندکی از گرمای خود را از طریق تشعشع (Radiation) ودر حدود 4 1آن را از راه هدایت (Conduction) و جابجائی (Convection) و بقیه را از راه تبخیر از دست می‌دهد

انواع برجهای خنک کننده :

1. برجهای خنک کننده مرطوب
2. برجهای خنک کننده مرطوب- خشک
3.  برجهای خنک کننده خشک

در برجهای خنک کننده مرطوب، آب نقش اصلی و اساسی را داشته و هدف نیز همان خنک کردن آب است. این نوع دستگاهها که خود به چند گروه و دسته تقسیم می شوند 

از برجهای خنک کننده خشک بیشتر در مکانهای که آب کافی برای خنک کردن برج وجود ندارد استفاده می شود. عمل خنک کردن آب را نیز میتوان از برجهای سینی دار بصورت مرحله ای انجام داد.ولی عملاً بعلت وجود هزینه های زیاد ساخت ،نگهداری و کنترل سیستم این روش ، معمول نمی باشد

سیستم برج خنک کننده :

در سیستم برج خنک کننده آب گرم کندانسور از برج خنک کننده عبور می کند و با هوا تماس می یابد. در برجهای خنک کننده با کشش طبیعی ،پوسته خارجی برج از بتن مسلح ساخته شده ودر روی پایه ها تکیه دارد . هوا از قسمت پائین وارد برج خنک کننده می شود و به طرف بالا جریان می یابد و از دهانه بالای برج خارج می گردد.

انواع دیگری از برجهای خنک کننده که از چوب و سایر مصالح ساخته می شود نیز وجود دارد.در برجهای خنک کننده با کشش طبیعی هوا شکل برج طوری طراحی می شود که جریان سریع هوا در داخل برج بوجود آید.

آب گرم از کندانسور در ارتفاع 10 تا 15 متر بالاتر از سطح استخر به سیستم پخش کننده آب وارد می شود . در برجهای قدیمی تر صفحه ای که آب خروجی از کندانسور به آن ریخته می شود دارای سوراخهای منظمی در قسمت پائین است که آب از داخل این سوراخها به فنجانهای زیرین می ریزد. این فنجانها باعث پاشش آب و تبدیل آنها به قطرات کوچک می شوند. یک سیستم خیلی جدید برای پخش آب در برج خنک کننده بکار بردن لوله هایی است که در سطح بالای آن شیپوره هایی برای پاشش آب تعبیه شده است.

تبادل حرارت بین هوای بالارونده از برج و آبی که از برج سرازیر است با تغییر حرارت محسوس در اثر اختلاف درجه حرارت بین آب و هوا انجام می شود. سهم این قسمت از تبادل حرارتی خیلی کم است و قسمت عمده تبادل در اثر تبخیر مقدار کمی آب که پیوسته همراه هوا می باشد،انجام می شود. در اثر این عمل مقدار زیادی گرما از آب سرازیر شده در برج خنک کننده ( بستگی به مقدار آبی که تبخیر شده است) به هوا منتقل می گردد(Evaporating loss). ضمناً مقداری از قطرات آب بوسیله هوا بخارج از برج پراکنده می شود(Windage loss). برای جلوگیری از خروج قطرات آب یک شبکه چوب در اطراف برج و حدود 3 متر بالاتر از توده تخته ها قرار دارد . کمبود آب تبخیر شده در سیستم برج خنک کننده باید از منبع خارجی جبران شود که به آن ،آب تکمیلی یا آب جبرانی(Makeup) گویند . برای این منظور در صورت امکان از آب رودخانه استفاده کرد یا فاضلابها را تا حد امکان صاف و تصفیه کرده و استفاده نمود

انواع کولینگ تاور

انواع کولینگ تاور از نظر جهت جریان هوای سرد با آب گرم:  

•   مخالف   
• جریان متقاطع 
•   جریان موافق  

طبقه بندی کولینگ تاور از نظر وزش هوای درون آن : 

• اجباری با فن  
•  طبیعی بدون فن

انواع کولینگ تاور از نظر نحوه چرخش فن : 

• کولینگ تاور دارای فن گریز از مرکز  
•  کولینگ تاور با فن جریان محوری

انواع  کولینگ تاور از نظر گردش آب درون کولینگ تاور یا عدم استفاده از آب: 

• کولینگ تاور باز  
•  کولینگ تاور بسته.

انواع کولینگ تاور از نظر ساختار : 

• کولینگ تاور مکعبی 
•  کولینگ تاور فلزی 
•  کولینگ تاور ذوزنقه مارلی 
•  کولینگ تاور چوبی 
•   کولینگ تاور مکعبی 
•  مخروطی فایبرگلاس

از نظر مدار بسته یا باز بودن: 

در کولینگ تاور مدار باز دمای آب در تماس مستقیم با هوا کاهش می یابد. شامل کلیه سیستمهای مورد استفاده در تاسیسات سرمایش و تهویه مطبوع ساختمانهای می شود. در اینگونه دستگاه ها، آب خنک کننده کندانسورها به طور مستقیم با هوای موجود در تماس قرار می گیرد و بخشی از ان تبخیر می شود.

سطوح خنک کننده

مهم ترین جزء در برج خنک کننده، سطح تبادل حرارت می باشد. هر چه سطح تبادل حرارت بیشتر باشد، میزان حرارت منتقل شده به تبع آن افزایش می یابد. به دلیل محدویت فضا در برج خنک کننده، سطوح خنک کننده باید دارای مساحت زیاد در حجم پایین باشد. بنابراین یکی از ویژگی های سطوح تبادل حرارتی خوب، داشتن سطح ویژه (سطح در واحد حجم) زیاد است. سطح ویژه با واحد m2/m3  می باشد.

در ابتدا اختراع سطوح خنک کننده برج خنک کننده، از جنس چوب، پوشال، سفال یا بلوکه های بتنی ساخته می شد. با پیشرفت دانش و علم طراحی برج خنک کننده، سطوح تبادل حرارتی فشرده از جنس سرامیک، پی وی سی، پلی اتیلن و پلی پروپیلن ساخته شد. متداول ترین سطوح برج خنک کننده از نوع لانه زنبوری و از جنس پی وی سی می باشد

پکینگ مدیا فیلمی

به این سطوح خنک کننده به اصطلاح پکینگ مدیا فشرده گفته می شود. سطح تبادل حرارتی در پکینگ مدیای لانه زنبوری تابعی از گام پکینگ ها (فاصله بین دو مرکز هر شش ضلعی بر حسب میلیمتر) است. پکینگ مدیا لانه زنبوری مورد استفاده در کولینگ تاور های شرکت مهتاب گستر از نوع فیلمی و در سه رنگ سفید، خاکستری و مشکی تولید می شود. گام پکینگ مدیا 14 یا 19 می باشد. پکینگ مدیا گام 14 دارای سطح ویژه 270 مترمربع بر متر مکعب و پکینگ مدیا گام 19 دارای سطح ویژه 200 متر مربع بر متر مکعب است. پکینگ مدیای سفید خشک تر است و دما تا حدود 60 درجه را تحمل می کند ولی پکینگ مدیا مشکلی نرم تر است و دما تا 45 درجه را تحمل می کند.

جهت تحمل دمای بیشتر از 60 درجه از پکینگ مدیا از جنس پلی پروپیلن استفاده می شود. این پکینگ مدیا ها در دو تیپ رندوم اسپلش و نت اسپلش تولید می شوند. پکینگ رندوم اسپلش قابلیت رسوب زدایی را دارد ولی از سطح ویژه حدود 120 متر مربع بر مترمکعب برخوردار است. پکینگ مدیا نت اسپلش در عوض رسوب زدایی سخت تر است ولی دارای سطح ویژه 170 متر مربع بر متر مکعب می باشد

عوامل مؤثر در طراحی برج خنک کننده :

1. میزان افت درجه حرارت (اختلاف دمای ورودی وخروجی برج)
2. اختلاف بین درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت مرطوب هوا
3. دمای مرطوب محیط : اصولاً خنک کردن آب زیر این دما غیر ممکن است .
4. شدت جریان آب
5. شدت جریان هوا
6. نوع آکنه های برج
7.  روش پخش آب