برج خنک کننده فایبرگلاس

در اکثر کارخانجات کوچک و بزرگ یکی از مهم ترین و اساسی ترین دستگاهها را می توان انواع برج خنک کننده نام برد. برج خنک کننده علاوه بر آب به منظور خنک کردن سیالاتی دیگر نیز در صورت لزوم مورد استفاده واقع می شوند.

برج خنک کننده (cooling tower) دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیع تماس آب با هوا، تبخیر را آسان می کند و باعث خنک شدن آب می گردد. عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرمای نهان تبخیر انجام می گیرد، در حالی که مقدار کمی آب تبخیر می شود و باعث خنک شدن آب می گردد. باید توجه داشت که آب مقداری از گرمای خود را از طریق هدایت و جابجایی و بقیه را از راه تبخیر از دست می دهد. اختلاف فشار بخار آب بین سطح آب و هوای مجاور آن باعث تبخیر می گردد. این اختلاف فشار به دمای آب و میزان رطوبت نسبی هوا دارد.

علاوه بر این شدت تبخیر آب رابطه مستقیم با سطح تبادل حرارت آب و هوا دارد. به منظور افزایش شدت تبخیر از دو نوع پرکن Splash Packing و Film Packing در برج خنک کننده استفاده می شود. در نوع Splash آب بصورت قطره ای بر روی پرکن ها توزیع می شود و در نوع Film آب بصورت یک لایه نازک بر روی پرکن ها جاری می شود.

در برج خنک کننده، آب از بالا توسط یک سیستم توزیع آب بر روی پرکن ها توزیع می گردد. ورود هوا نیز معمولا از قسمت پایین برج و از داخل قسمت کرکره ای که لوور (louver) نامیده می شود، صورت می گیرد و بوسیله فن نصب شده در بالاترین قسمت برج خنک کننده از درون برج عبور کرده و باعث تبخیر و خنک شدن آب می گردد. این سیستم تبادل، تلفیقی از سیستم جریان مخالف (counter current) و جریان متقاطع (cross current) را در داخل برج محیا می کند. آب خنک شده در مخزن تعبیه شده در پایین برج که تشتک (basin) نامیده می شود، جمع آوری می گردد.

بدنه برج خنک کننده یکی از مهم ترین قسمتهای برج خنک کننده می باشد. بدنه علاوه بر حفاظت از سطوح خنک کننده و نگهداری الکتروموتور و فن بر روی خود، وظیفه برقراری محیط مناسب جهت تماس آب و هوا را بر عهده دارد. شکل بدنه می تواند مکعبی یا مخروطی (conical) باشد. در صورتی که محدویت فضا وجود نداشته باشد، ساخت بدنه برج خنک کننده بصورت مخروطی از جهات مختلف بر اشکال دیگر ارجحیت دارد. از مهم ترین مزایای برج خنک کن مخروطی می توان به تماس بهتر هوا و آب و کاهش افت فشار هوا و در نتیجه کاهش توان مصرفی اشاره کرد. مقاومت بدنه های مخروطی نسبت به سایر اشکال هندسی بیشتر بوده و برخوردار بودن از خواص آیرودینامیکی بهتر باعث افزایش استقامت در مقابل جریان های خارجی باد می گردد.

در ساخت بدنه برج خنک کننده استفاده از آهن گالوانیزه و یا فایبرگلاس (برج خنک کننده فایبرگلاس) بر سایر مواد برتری دارد. استفاده از فایبرگلاس در ساخت بدنه برج خنک کننده در سالهای اخیر بسیار رواج یافته است. مقاومت بسیار زیاد در مقابل خوردگی، سبکی، عایق بودن، مقاومت در مقابل نور خورشید، قابلیت ساخت و مونتاژ در محل و . . . از جمله مزایای فایبرگلاس می باشد.

ظرفیت برج خنک کننده معمولا بر اساس تن تبرید بیان می شود. هر تن تبرید معادل 3.517 کیلو وات می باشد. در محاسبه ظرفیت تبرید از رابطه ساده زیر استفاده می شود:

Q=m.Cp.ΔT

که در این رابطه:

Q: ظرفیت حرارتی

m: دبی جرمی آب در گردش

Cp: ظرفیت گرمایی ویژه آب

ΔT : اختلاف دمای آب داغ ورودی و آب سرد خروجی از برج خنک کننده

حداقل دمای قابل حصول آب سرد خروجی از برج خنک کن یا کولینگ تاور تابعی از دمای مرطوب هوای محیط (wet bulb temperature) می باشد. اندازه گیری این دما بطور تجربی با استفاده از پیچیدن یک تکه پارچه تر دور مخزن جیوه دماسنج و دمیدن جریان هوا بر آن میسر است. اختلاف بین دمای آب سرد خروجی و دمای مرطوب را به نام دمای تقرب (approach) می نامند. معمولا این اختلاف دما بین 3 تا 5 درجه سانتیگراد در نظر گرفته می شود. کاهش بیشتر دمای آب منجر به افزایش ابعاد برج خنک کننده می گردد که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد. در هر صورت کاهش دمای آب به دمایی پایین تر از دمای مرطوب هوای محیط غیرممکن است.

در طراحی ارتفاع برج های خنک کننده باید بسیار دقت شود. نسبت ارتفاع به سطح برج تابعی از رطوبت هوا می باشد. هوای تازه ورودی در تماس با آب رطوبت جذب نموده و به مرور اشباع می شود. بنابراین بعد از اشباع کامل هوا از رطوبت، دیگر عمل تبخیر میسر نیست. در برجهای صنعتی بزرگ به منظور مرتفع شدن این مشکل می توان تماس هوا و آب را بصورت متقاطع طراحی کرد. چون در این نوع تماس هوای تازه در ارتفاع های متفاوت وارد برج می شود، بنابراین راندمان برج افزایش می یابد و می توان نسبت ارتفاع به سطح برج را افزایش داد.

هدر رفت آب از جملات مشکلاتی است که استفاده کنندگان از برج های خنک کننده با آن روبرو هستند. هدر رفت آب به سه شکل اتفاق می افتد:

1- تبخیر و خروج بخار آب با جریان هوای خروجی (evaporative loss)

2- خروج آب بصورت قطرات با جریان هوا (drift loss) و یا پاشش آب از تشتک به اطراف برج (leakage)

3- تخلیه آب (blow down) به منظور جلوگیری از افزایش املاح آب و ممانعت از تشکیل رسوب

هدر رفت آب از طریق تبخیر تقریبا اجتناب ناپذیر است زیرا اساس عملکرد برج خنک کننده بر آن استوار است. استفاده از قطره گیر (drift eliminator) در قسمت خروجی هوا از بالای برج، باعث کاهش قابل توجه هدر رفت آب از طریق جریان هوای خروجی می گردد. لوورهای نصب شده در پایین برج نیز کمک شایانی به ممانعت از پاشش قطرات آب به اطراف برج می کنند. جهت کاهش اتلاف آب از طریق جریان زیر آب، استفاده از سختی گیر رزینی در جریان آب جبرانی (make-up) توصیه می گردد.

توزیع آب در برج خنک کننده مخروطی از طریق آب پخش کن گردشی (sprinkler head) صورت می گیرد. به هر آب پخش کن چند لوله نازل متصل می گردد و نازلها بر روی لوله های نازل نصب می شوند. همزمان با حرکت آب از داخل آب پخش کن، آب پخش کن شروع به گردش نموده و آب را بصورت یکنواخت بر روی پرکن ها توزیع می کند. در برج خنک کن مکعبی بدلیل شکل هندسی برج، امکان نصب آب پخش کن گردشی وجود نداشته و بنابراین توزیع آب فقط از طریق نازلها صورت می گیرد.

شرکت هلدینگ صنایع برتر از جمله شرکتهای پیشرو در طراحی، ساخت و نصب برج خنک کننده در ایران می باشد. این شرکت با بهره گیری از تجربیات شرکتهای بزرگ بین المللی مطرح در این زمینه، از سال 1381 اقدام به تولید انواع برج خنک کننده نموده است.

برج خنک کننده تولیدی شرکت هلدینگ صنایع برتر در سه نوع مخروطی، مکعبی و صنعتی تولید و به بازار عرضه می گردد. ظرفیت برج خنک کننده مخروطی بین 5 تا 1500 تن تبرید می باشد. در نوع مکعبی این شرکت قادر به تولید انواع برج خنک کننده از 5 تا 500 تن تبرید می باشد. برج های خنک کننده مکعبی با ظرفیتهای بیشتر از 500 تن در قالب برجهای خنک کننده صنعتی قابل تولید و ارائه می باشد.

ابعاد برجهای فایبرگلاس مخروطی