برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار بسته بخشی از سیستم های تهویه مطبوع یا مبدل های حرارتی هستند که بر خنک سازی آب ورودی تمرکز دارند. این آب ورودی در واقع مقدار آبی است که در فرآیند سیستم های تهویه مطبوع یا فعالیت های صنعتی به دمای بالا رسیده و توانایی انجام کار خود را از دست داده است. به جای پرتاب شدن ، به برج های خنک کننده وارد می شود و به دمای پایین باز می گردد تا به چرخه فعالیت بازگردد.

 

 

مایعی که نیاز به خنک سازی دارد و برای از بین بردن گرمای اضافی استفاده می شود ، از طریق هدر بالایی وارد مبدل حرارتی می شود و از طریق هدر پایین خارج می شود. در مدار اولیه ، از آنجا که بسته است ، تلفات آب کنار گذاشته می شود. آب تمیز ، بدون تشکیل رسوب یا خوردگی باقی می ماند.

در فرآیند خنک سازی آب برگشتی مدار اولیه ، مبدل حرارتی لوله ای باید از مدار از نازل برج خنک کننده ثانویه با آب پاشیده شود. هوای تازه ای که از خلاف جریان آب آبیاری از پایین به آن دمیده می شود ، در تماس با این آب و مبدل حرارتی مرطوب شده همزمان گرم و اشباع می شود و به سمت بالا تخلیه می شود. آب ثانویه در یک مخزن جمع شده و برای آبیاری مجدداً استفاده می شود. با وجود این واقعیت که مقداری از آب تبخیر شده و تخلیه می شود ، در مقایسه با روش خنک کننده جریان ، که از 85٪ به 96٪ می رسد ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف آب وجود دارد.

هر برج خنک کننده باز می تواند با یک برج خنک کننده بسته جایگزین شود. اگرچه رد پا و هزینه افزایش می یابد ، اما تأسیسات داخلی به نگهداری کمتری نیاز دارند.

برج های خنک کننده دستگاه های ویژه ای برای خنک کردن مقدار زیادی آب با استفاده از جریان مستقیم هوا  و تهویه مطبوع هستند. به آنها برج خنک کننده نیز گفته می شود - این موضوع قابل درک تر است.
 

 

 

نحوه عملکرد برج خنک کننده مداربسته

برج خنک کننده مدار بسته با چرخش آب در یک کویل سرمایشی و تماس آب به صورت غیر مستقیم با هوا و آب سبب خنک کاری این سیال می شود. در بسیاری از مدل های برج خنک کننده مدار بسته کویل های برودتی از نوع فین دار با تراکم معین می باشد. هوای چرخشی در کولینگ تاور با تماس با سطح کویل با دو عمل نفوذ حرارتی و هدایت برودتی گرما را از آب درون کویل جذب می نماید. هوای گرم خروجی نیز از قسمت بالایی برج (فن استک) تخلیه و خارج می شود. در فصول گرم نیز به دلیل افزایش دمای محیط از یک سیستم پاشش آب ادیاباتیک جهت خنک کاری آب مدار اصلی استفاده می شود.

به عبارتی دیگر اگر در سیستم خنک کاری آب مدار اصلی از سیال هوا استفاده کنیم عملکرد کولینگ تاور کاملاً خشک می باشد. به این نوع سیستم برج مداربسته کولینگ تاور خشک ( dry cooling tower) گفته می شود. این نوع عملکرد فقط در محیط های خنک و در فصول پاییز، زمستان و بهار ارزشمند خواهد بود. در فصول گرم دمای خشک محیط تا 45 درجه نیز افزایش می یابد.

در این شرایط سیکل پاشش کمکی آب بر روی کویل سبب خنک کاری آب سیکل بسته می گردد. این آب چرخشی در واقع خود نوعی کولینگ تاور مدارباز در درون یک برج خنک کننده مدار بسته به شمار می آید. این قابلیت سبب می شود که کولینگ تاور مداربسته در فصول گرم نیز دمای آب مدار اصلی خود را تا نزدیکی دمای مرطوب محیط (20 الی 25 درجه سانتی گراد) کاهش دهد.

 

 

دلایل کاربری برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مداربسته به دلیل کاربری کویل (coil) در سیستم سرمایشی آب بدون تبخیر بوده و این موضوع بر اهمیت این مدل کولینگ تاور نیز افزوده است. عدم وجود تبخیر در سیکل گردشی آب سبب شده تا این برج خنک کننده رسوب گرفتگی کمتری نیز داشته باشد. رسوب پذیری کمتر و مصرف بسیار پایین آب دو فاکتور اساسی و مهم از مزیت های این مدل برج خنک کن می باشد. عدم تبخیر آب در سیکل گردشی و مصرف بسیار پایین این تجهیز سبب شده که در دهه های اخیر از این مدل کولینگ تاور استقبال زیادی به عمل آید.

 

 

 

لزوم اصلی کاربرد برج خنک کننده مداربسته

در واقع بسیاری از صنایع که در سیستم های سرمایشی خود از آب استفاده می نمیاند به دلایل نداشتن شرایط تامین زیاد آب کافی دغدغه های بسیاری را دارند. بکارگیری برج خنک کننده مداربسته امروزه یکی از رایج ترین طرح های مهندسی در بهبود شرایط سیستم های برودتی به شمار می آید. در واقع بکارگیری برج خنک کننده با سیستم بسته سبب می شود که دغدغه های ناشی از تامین آب برج خنک کننده به میزان زیادی مرتفع گردد.

 

 

 

مزایای برج خنک کننده مدار بسته

مصرف انرژی پایین (مخصوصاً مصرف پایین تر آب) نسبت به برج خنک کننده مدار باز

رسوب پذیری و رسوب گذاری کمتر

عدم نیاز به تجهیزات جانبی جهت تصفیه آب در گردش (سختی گیر رزینی، پکیج آنتی اسکالانت، تزریق هیپوکلرید سدیم)

کاهش هزینه های ناشی از تامین آب جبرانی (make up water)

کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری به واسطه رسوب گرفتگی کمتر

افزایش دوره ی تعمیر و نگهداری (آورهال)

افزایش راندمان و بازدهی خنک کاری

ثبات در عملکرد خنک کنندگی آب

کاهش دمای آب در فصول سرد بدون نیاز به سیکل پاششی (به صورت تماماً هواخنک)

اشغال فضای کمتر با ایجاد تراکم و سطح ویژه بیشتر در بخش کویل برودتی

حفاظت یخ زدگی آسان با افزودن میزان معین اتیلن گلیکول در سیکل بسته (یکبار شارژ)

حفاظت کاتودیک لوله های فلزی با هزینه های بسیار پایین در برابر اکسایش و زنگ زدگی

قابلیت کنترل انرژی در فصول مختلف با بکارگیری ترموستات و سنسورهای دما در سیکل چرخش آب

عدم نیاز به رزین سختی گیر، بایوساید و تعویض فیلترهای سیستم تامین آب جبرانی

 

 

 

انواع برج خنک کننده مداربسته

برج خنک کننده مدار بسته خشک

برج خنک کننده مداربسته هیبریدی

برج خنک کننده مداربسته خشک:

این مدل برج خنک کننده مدار بسته دارای سیستم تماماً هواخنک بوده و دارای دو بخش اصلی می باشد. بخش اول سیستم هوادهی یا هوارسانی که وظیفه ایجاد جریان هوا را برعهده دارد. بخش دوم نیز سطح موثر انتقال حرارت را در کویل برودتی به منظور تماس غیر مستقیم با هوای خنک فراهم می آورد. نوع کویل سرمایشی در این مدل برج مدار بسته قالباً از نوع فین دار می باشد. استفاده از فین های آلومینیوم بر روی لوله های مسی، استیل و گالوانیزه سبب افزایش سطح تبادل حرارت بین آب با هوا می گردد.

 

 

 

برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی:

کولینگ تاور هیبریدی در واقع ترکیبی از یک برج خنک کن مرطوب با یک برج خنک کن خشک می باشد. این سیستم بسته عمدتاً دارای کویل سرمایشی با لوله های سایز 1/2 اینچ،3/4 اینچ،5/8 اینچ و یا 7/8 اینچ از متریال مسی، استنلس استیل یا گالوانیزه می باشد. ساز و کار این مدل کولینگ تاور در فصول مختلف متغییر می باشد. در فصول گرم به شکل مدار بسته در برج خنک کننده مدار بسته به همراه سیکل پاشش آب کمکی(سیکل شاور) می باشد. در فصول سرد و خنک نیز سیستم هوادهی به تنهایی وظیفه خنک کاری آب درون کویل رو برعهده دارد.

 برج مرتفع ناحیه هوا را ایجاد می کند که برای خنک سازی موثر آب در گردش لازم است. به دلیل تفاوت در وزن مخصوص هوای ورودی به برج خنک کننده و هوای گرم شده از برج خنک کننده ، از برج های اگزوز برای ایجاد رانش طبیعی استفاده می شود. یک مخزن تخلیه در زیر آبپاش قرار دارد.

با توجه به موادی که بدنه ساختمان از آنها ساخته شده است ، برج های خنک کننده به موارد زیر تقسیم می شوند:

بتن مسلح - برج های خنک کننده برج از این نوع می توانند تا صدها متر ارتفاع داشته باشند ، و یک منطقه آبیاری تا 10 هزار متر مربع داشته باشد.

غلاف قاب - سازه های پیش ساخته با شدت کم مواد ، متشکل از یک قاب فولادی قوی و مواد ورق (آلومینیوم ، گالوانیزه ، پلیمر ، فایبرگلاس).

با توجه به ویژگی های سازه ای ، برج های خنک کننده برج روکش دار با عمر بتونی کمتر از بتن هستند و باید مجهز به ضد آب قابل اطمینان باشند ، از جمله اتصالات مواد روکش و خود ورق های روکش. برج های بتن آرمه از بتن ضد آب با مقاومت بالا ساخته می شوند. در این حالت ، سازه با ضد آب نفوذ پذیر پوشانده شده است. برای دسترسی هوا به داخل برج ، ستونی ستونی ترتیب داده شده است که در بالای آن یک نازل برج خنک کننده و واحدهای توزیع آب در نازل برج خنک کننده قرار دارند.

مخزن (استخر با حجم مورد نیاز) ، مجهز به یک خط لوله اضافی برای سرریز (برای تخلیه کامل محتویات یا تنظیم سطح آن) ، در پایه برج خنک کننده قرار دارد. در آن است که آب گرم وارد می شود ، که تا دمای لازم خنک می شود.

مزایا: عملکرد اقتصادی - در هنگام کار چنین سازه هایی به برق نیازی نیست. راندمان بالا با سهولت کار و نگهداری ؛ عمر طولانی

پنکه
اصل کارکرد برج خنک کننده فن بر اساس تماس آب خنک شده با جریانات شدید هوای جوی است که توسط فن های مخصوص ایجاد می شود.برج های خنک کننده فن به دو نوع اصلی تقسیم می شوند:

مقطعی

برج.

برج های فن نباید با برج های خنک کننده سنتی اشتباه گرفته شوند ، زیرا این برج ها بر روی رسوب هوای طبیعی تولید شده توسط خود برج کار می کنند و از فن ها در چنین طرح هایی استفاده نمی شود. در برج های خنک کننده فن از نوع برج ، رانش طبیعی ایجاد شده توسط ارتفاع برج توسط فن های برقی قدرتمند افزایش می یابد ، که به طور قابل توجهی بهره وری واحد را افزایش می دهد. برج های خنک کننده فن سکشنال مجموعه ای از بخشهای جداگانه هستند که هر کدام از آنها دارای فن های مستقلی هستند. پیشگیری از حباب انداختن قطرات آب ، كه با افزایش دبی هوا اجتناب ناپذیر است ، با كمك تله های آب به صورت توری های مشبك انجام می شود. تلفات مایع در گردش که باید خنک شود ، توسط گیرندگان قطره ای به حداقل می رسد. برای کنترل دقیق دمای سیال در حال تولید ،در صورت حساس بودن این نشانگر ، ترموکوپل ها در برج های خنک کننده فن نصب می شوند ، که بسته به درجه حرارت آب یا سایر مایع های سرد شده به طور خودکار سرعت فن را تنظیم می کنند. اثربخشی این نوع تاسیسات دلیل محبوبیت آنها شده است.

مزایا: هزینه های ساخت نسبتاً کم افزایش عمق خنک کننده مساحت ساختمان کوچک.

معایب: هزینه های برق؛ چکه افزایش می یابد هزینه های نگهداری ، این نوع برج خنک کننده به پرسنل عامل احتیاج دارد.

- خشک

برای به حداکثر رساندن صرفه جویی در مایعات گران انتقال گرما ، و همچنین آب شیرین در مکان هایی که این منبع کم است و / یا دسترسی به آن دشوار است ، شرکت ها از برج های خنک کننده خشک استفاده می کنند - واحدهای خنک کننده که مایع کار در آن در فضای بسته مبدل حرارتی گردش می کند لوله هایی که توسط جریان هوا منفجر می شوند. سر ، حجم ، سرعت حرکت توده های هوا برای تسریع روند خنک سازی در برج های خنک کننده خشک توسط فن محوری برج خنک کننده قدرتمند ارائه می شود.
از آنجا که آب (یا مایع کاری دیگری که باید خنک شود) با هوا تماس مستقیم ندارد و در مبدل حرارتی مهر و موم شده قرار دارد ، عملا تلفات آن منتفی است. حجم مایعات خارج شده از برج خنک کننده همان مقدار ورودی است: بخار نمی شود و پاشیده نمی شود. تنگی رادیاتورها همچنین محافظت قابل اطمینان در برابر آلودگی را فراهم می کند.

کارآمدترین نوع رادیاتور تبادل گرما برای یک برج خنک کننده خشک - ستونهای آلومینیومی خنک کننده ، که از لوله هایی به قطر 15 میلی متر و صفحات دنده با ضخامت 0.3 میلی متر ساخته شده اند - توسط مهندس مجارستانی "فورگو" اختراع شد. و اختراع وی کاربرد گسترده ای پیدا کرده است: از آن به عنوان پایه ای برای تنظیم برج های خنک کننده خشک با ظرفیت های مختلف استفاده می شود. ستون های رادیاتور از این نوع مستقیماً در پنجره های مجرای هوا برج های خنک کننده خشک نصب می شوند.

روند خنک کننده خود ساده است:

مایع کار به لوله های رادیاتور عرضه می شود.

دیواره های لوله ها و باله های فلزی مبدل حرارتی با هوای جوی منفجر می شود ، ورودی آن توسط فن محوری برج خنک کننده تأمین می شود.

از طریق فلز ، یک انتقال فعال گرما از حامل به هوای دمیده شده بر روی رادیاتور وجود دارد.

مایع سرد از برج خنک کننده تأمین می شود.

این فلز سرعت انتقال حرارت مورد نیاز را فراهم می کند و باله ها سطح تماس هوا را با مبدل حرارتی افزایش می دهند که این امر روند را به طور قابل توجهی تسریع می کند. سیستم های کویل چیلر- فن محوری برج خنک کننده بر اساس همان اصل کار می کنند.

مزایا: صرفه جویی در حامل گرما. تمیز نگه داشتن آن هیچ فرایند خورنده ای در برج خنک کننده وجود ندارد.

معایب: هزینه زیاد ، ابعاد بزرگ ، بازده خنک کننده کم (دمای مایع کار در خروجی به طور متوسط ​​6 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای هوا است) ؛ امکان انجماد مایع در مبدل حرارتی در دمای زیر صفر ؛ نیاز به مصرف انرژی

 

 

درون برج خنک کننده برج.

یک سیستم توزیع آب در داخل برج خنک کننده واقع شده است که مایع خنک شده را به طور مساوی در کل منطقه آبیاری شده واحد توزیع می کند. آب روی لایه پرش می افتد ، به ذرات کوچک تجزیه می شود و توسط هوا خنک می شود. برش هوا در برج خنک کننده به دلیل اختلاف فشار در قسمتهای پایین و بالای برج به طور طبیعی ایجاد می شود. برای کاهش حفره های قطره ای ، یک لایه آبگیر در برج خنک کننده نصب شده است. در بالای سیستم توزیع آب قرار دارد.

 

 

اجزا برج خنک کننده:

بدنه: بدنه موجب حرکت و جریان هوا به منظور تماس هوا با آب می شود و جنس های متنوع و زیادی دارد. گالوانیزه یا استیل ، فایبرگلاس ، چوب و بتن مهمترین متریال مورد استفاده در بدنه برجهای خنک کن می باشند.

 

پکینگ برج خنک کننده یا سطوح خنک کننده: پکینگ برج خنک کننده مهم ترین قطعه در برج خنک کن هستند و سطح تبادل حرارت را مشخص می کنند. هرچه پکینگ برج خنک کننده بیشتر باشند، تبادل حرارت بیشتر است و در نتیجه میزان حرارت منتقل شده افزایش می یابد.پکینگ برج خنک کننده انواع مختلفی دارد. قیمت پکینگ برج خنک کننده کم است که برای تهویه مطبوع عالی است.

 

فن: فن هوا را به داخل برج می کشد و باعث حرکت هوا می شود. هوا به وسیله فن محوری برج خنک کننده به 2 صورت اجباری و طبیعی حرکت می کند. نیروی مورد نیاز برای حرکت کردن فن محوری برج خنک کننده نیز از الکتروموتور استفاده می شود و این نیرو از طریق تسمه و پولی به فن منتقل می گردد. قلب تهویه مطبوع هوا گفته می شود.

برج خنک کننده شامل یک فن محوری برج خنک کننده بزرگ یا چندین فن محوری برج خنک کننده کوچکتر است که جریان مداوم هوای کافی را از محیط اطراف برای جذب گرما فراهم می کند. فن های چیلرهای تبخیری و برج های خنک کننده صنعتی در خود برج خنک کننده (فن های شعاعی) ، در ورودی هوا یا در قسمت بالای خروجی هوا (فن محوری برج خنک کننده) نصب می شوند. یک فن در پایین هوا را از طریق برج خنک کننده وارد می کند ، در حالی که یک فن محوری در بالا هوا را به سمت بالا می کشد تا فشار منفی ایجاد کند ، که در نتیجه اجازه می دهد هوای تازه بیشتری از خارج به برج خنک کننده وارد شود.

بازده انرژی به ویژه برای فن محوری برج خنک کننده از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در بسیاری از موارد ، از فن های بزرگ با قطر 5 متر استفاده می شود ، اما این خطر وجود دارد که در صورت خرابی یک فن ، کل سیستم خنک کننده از کار بیفتد.

بین برج خنک کننده مرطوب ، خشک و ترکیبی تمایز قائل می شود. در برج های خنک کننده مرطوب ، آب از طریق مواد پرکننده پخش می شود و در نتیجه مصرف آب زیاد است. در برج های خنک کننده خشک ، آب خنک کننده از طریق مبدل های حرارتی تأمین می شود ، در حالی که هوای جاری گرما را از سیستم دور می کند. برای بهبود اثر خنک سازی ، آب در ورودی هوا پاشیده می شود. به این ترتیب می توان اطمینان حاصل کرد که سیستم همیشه مرطوب نگه داشته می شود و بنابراین سیستم را خنک نگه می دارد. اگرچه برج های خنک کننده خشک آب بسیار کمتری مصرف می کنند ، اما ظرفیت خنک کنندگی آنها بسیار محدود است و برای تهویه مطبوع عالی است.

 

فن های کم مصرف برای برج های خنک کننده صنعتی

از برج های خنک کننده برای از بین بردن مقدار زیادی گرمای اضافی تولید شده در فرآیند با حداکثر سرعت و کارآیی استفاده می شود. به عنوان مثال ، آنها در مراکز داده مورد استفاده قرار می گیرند ، جایی که عملکرد تعداد زیادی دستگاه IT (به عنوان مثال سرورها) مقدار زیادی انرژی گرمایی تولید می کند. در صنایع شیمیایی ، دارویی یا غذایی ، می توان از یک برج خنک کننده برای کاهش درجه حرارت آب خنک کننده حاصل از فرآیندهای فنی مرتبط استفاده کرد.

برج های خنک کننده با تبخیر آب یک اثر خنک کننده ایجاد می کنند. قطرات آب کاملاً اتمی شده و انرژی گرمایی را آزاد می کنند. این باعث گرم شدن هوا می شود و گرمای اضافی زباله را از برج خنک کننده خارج می کند زیرا از بالای برج خنک کننده تخلیه می شود.

برای کارکرد این روش خنک کننده ، اجزای مختلف داخل برج خنک کننده باید با هم تعامل داشته باشند. این برج علاوه بر سیستم پراکندگی آب خنک کننده ، شامل جداکننده های قطره ، ناودانهای جمع آوری آب ، بسته بندی های خنک کننده و فن است. برج خنک کننده خود به عنوان یک محفظه پایدار عمل می کند که در آن پراکندگی و تبخیر می تواند دقیقاً مطابق برنامه ریزی شده و بدون وقفه توسط عوامل خارجی انجام شود.

 

تنوره فن: قسمتی است که فن درون آن قرار دارد و هوا را به داخل بدنه برج می کشد.

 

سیستم توزیع آب: این سیستم خود دارای اجزای مختلفی نظیر لوله، ساپورت، پمپ، آب پخش کن، نازل برج خنک کننده و رایزر می باشد. سیستم توزیع آب با افت فشار باعث می شود حرارت به درستی منتقل شود و قسمت های مختلف دچار یخ زدگی نشوند.

 

لوور: لوور هوای ورودی به برج را همگام سازی می کند و از پاشیده شدن آب از داخل تشتک به بیرون جلوگیری می نماید. این قطعه در 2 نوع لانه زنبوری و تیغه ای موجود است و از پلی اتیلن و یا پی وی سی ساخته می شود.

 

قطره گیر برج خنک کننده: قطره گیر برج خنک کننده قطره های آب موجود در جریان هوا را حذف می کند و از هدر رفتن آب جلوگیری می نماید. این قطعه 2 نوع لانه زنبوری و تیغه ای قطره گیر برج خنک کننده دارد و در بالای نازل برج خنک کننده توزیع کننده آب نصب می شود.قطره گیر برج خنک کننده انواع مختلفی دارد. قطره گیر برج خنک کننده قیمت مناسب دارند.

 

الکتروموتور: الکتروموتور فن را به حرکت در می آورد و عمدتا سه فاز است.

 

تشتک: از تشتک برای جمع آوری آب خنک شده و سرد استفاده می شود.