برج خنک کننده تبخیری

در دستگاه های خنک کننده تبخیری یا همان کولینگ تاور، انتقال گرما و جرم در محیط بخار فرآیند اصلی است که کارایی این تاسیسات را محدود می کند، مدل طراحی یک برج خنک کننده تبخیری اولین بار توسط شخصی بنام مرکل در سال 1925 میلادی ارائه شد (F.Merkel, 1925) با توجه به پیچیدگی فرآیندهای خنک‌سازی تبخیری، مرکل برخی فرضیات و ساده‌سازی‌ها را انجام داد که در زیر عنوان میکنیم:

• فرض بر این است که از دست دادن آب در طول تبخیر را می توان نادیده گرفت.

• یک تشبیه کامل از فرآیندهای انتقال گرما و جرم در نظر گرفته شده و تناسب جریان گرما با اختلاف آنتالپی هوای مرطوب در دو حالت مشخصه فرض شده است. مقادیر ضریب تناسب منشأ صرفا تجربی هستند.

• فرض بر این است که هوا در خروجی کولینگ تاور با بخار آب اشباع شده است، یعنی 100٪ و تنها با آنتالپی مشخص می شود.

تجزیه و تحلیل نشریات نشان داده است که مدل مرکل مبنای اکثر روش های مدرن برای محاسبه برج های خنک کننده است. علیرغم این واقعیت که کار مرکل بر اساس تعدادی فرضیات قابل توجه است، به دلیل یک روش محاسبه نسبتا ساده، مدتهاست که مورد استفاده قرار می گیرد و در حال حاضر توسط سازمان های طراحی برای محاسبه استفاده می شود.

یعنی بطور کلی سیستم کاری یک کولینگ تاور مدار باز توسط انتقال گرما از طریق تبادل حرارت بین آب و جریان هوا صورت می پزیرد و دمای سیال تا نزدیکی حباب تر می تواند برسد. این عدد حدودا 3 درجه بالای دمای مرطوب محیط می باشد.

مقاله «توسعه و اجرای دستگاه های کنترل هوا طراحی مدولار برج های خنک کننده تبخیری» از مجله «مهندسی، ساخت تاسیسات انرژی و صنعتی» به تشریح دستگاه های طراحی مدولار برج های خنک کننده تبخیری می پردازد.

دستگاه کنترل هوا یک طراحی مدولار به راحتی قابل کنترل است که به شما امکان می دهد تا با توجه به تغییرات بار و عوامل هواشناسی، هوای برج خنک کننده را تنظیم کنید. گرمایش الکتریکی فضای هوای لوور یا پنجره ورودی برج خنک کننده و دهانه برج خنک کننده برج. عملکرد دستگاه ضد یخ شامل کنترل حجم و جهت جریان هوا می باشد که هم با بستن دریچه های بالایی به اندازه یک سوم پنجره ورودی هوا و هم با بسته شدن جزئی یا کامل دریچه های جانبی انجام می شود.

حجم آب به مقدار حداکثر 20 درصد کل جریان در برج خنک کننده محاسبه می شود. در این حالت، بیشترین تأثیر زمانی حاصل می شود که آب سرد شده به قسمت محیطی برج خنک کننده با تراکم پاشش حداقل 10 متر مکعب بر متر مربع ساعت و وجود یک سایبان هدایت کننده آب در لبه پایینی برج خنک کننده به دست می آید.

"بهبود سیستم تامین آب در گردش در برج های خنک کننده با نازل های مش" ، بهبود کار و افزایش راندمان برج های خنک کننده صنعتی برای سیستم های تامین آب در گردش محلی و اصلی است.

کارایی برج های خنک کننده کاملاً به کیفیت دستگاه بسته بندی (پکینگ های برج خنک کننده) بستگی دارد که سطح تماس فاز توسعه یافته و شرایط مطلوب برای فرآیند (سرعت انتقال گرما و جرم) با حداقل مقاومت هوا و هیدرودینامیک و نگهداری مایع کافی ایجاد می کند. 

اسپرینکلر یا آب پخش کن برج خنک کننده عنصر ساختاری اصلی یک برج خنک کننده فیلم یا فیلم قطره ای است که برای شکستن جریان آب جاری در آن و فراهم کردن سطح تماس طولانی و حداکثر با هوای خنک کننده طراحی شده است. طراحی اسپرینکلر باید اطمینان حاصل کند که سطح خنک کننده برای تامین ظرفیت خنک کننده مورد نیاز با مقاومت آیرودینامیکی بهینه کافی است.

هنگام انتخاب هر نوع پرکننده ( پکینگ برج خنک کننده) در یک مورد خاص، باید مقایسه ای بین ظرفیت خنک کننده و هزینه برج خنک کننده انجام شود. مقدار از دست دادن هد در حین حرکت هوا در اسپرینکلر نیز یک شاخص جدایی ناپذیر از عملکرد آن است، زیرا هزینه های عملیاتی برج خنک کننده را مشخص می کند. همچنین باید سایر شاخص های آبپاش را در نظر گرفت: سهولت نصب، استحکام، دوام، دسترسی برای تعمیر و نگهداری.

نوع اصلی آبپاش هایی که بالاترین اثر خنک کنندگی را ارائه می دهند، از نوع شبکه ای با لایه قطره ای هستند آنها توزیع نابرابر زیادی آب را در بالای قسمت پر می کنند، که معمولاً در شرایط عملکرد عملی برج های خنک کننده انجام می شود، زیرا جریان آب هنگام حرکت از بالا به پایین در آنها امکان توزیع مجدد آزاد را دارد. ساختار شبکه مشبک سه بعدی. در همان زمان، سطح خنک کننده، متشکل از فیلم هایی که در امتداد لنگه های توری جریان می یابند، و قطرات از آنها جدا می شوند، توسط جریان هوا تجدید و متلاطم می شوند که روند تبخیر آب (خنک شدن) را تشدید می کند. قبلاً آبپاش از چوب، آزبست سیمان، پلی پروپیلن ساخته شده بود. یکی از پیشرفته ترین و رایج ترین انواع آبپاش های ساخته شده از پلی پروپیلن است.

البته نمونه های کنونی آب پخش کن از جنس آلومینیم و برج نیز بسیار مناسب هستند که ما در بسیاری از کولینگ تاور های مخروطی شرکت پرتو آبگردان نیز می بینیم که آز آن استفاده شده است. 

یکی دیگر از روش های موجود، نسبتاً ساده و ارزان که امکان تشدید فرآیند انتقال جرم و کاهش مصرف انرژی برای اجرای آن را فراهم می کند، استفاده از نازل های معمولی به عنوان دستگاه های تماسی است.شما با بهبود فرایند توزیع اب در کولینگ تاور می توانید راندمان برج خنک کن را بهبود ببخشید.

پکینگ های برج خنک کن یا بسته بندی های ساختاری منظم به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. آنها دارای مقاومت هیدرولیکی پایین و راندمان انتقال جرم بالا هستند. به نوبه خود، از معایب این طرح ها می توان به بسته بودن سطح مقطع کانال ها برای حرکت گاز و مایع اشاره کرد که به دلیل ساختار هندسی نازل ها است که ارتباط بین کانال های تشکیل شده توسط ورق های مجاور را منتفی می کند. بررسی وضعیت هیدرودینامیکی در طرح‌های موجود برج‌های خنک‌کننده، توزیع نابرابر فازهای مایع و گاز را در سطح مقطع فضای بسته‌شده نشان می‌دهد که از تشدید فرآیند انتقال گرما و جرم جلوگیری می‌کند و عمق سرمایش را کاهش می‌دهد. سیستم گردش آب تجزیه و تحلیل نتایج منتشر شده  نشان می دهد که افزایش هزینه آب شیرین مستلزم اقداماتی برای افزایش سودآوری تولید است که می تواند از طریق توسعه نازل های جدید و کارآمدتر انتقال حرارت و جرم حاصل شود که باعث افزایش عمق خنک کننده آب در گردش در سیستم کولینگ واتر می شود. ، به کاهش حجم کل آب در گردش و در نتیجه کاهش هزینه های عملیاتی و انرژی کمک می کند.

بر اساس موارد فوق، توسعه و مطالعه طرح‌های جدید نازل‌های کم مصرف برای اجرای خنک‌سازی تبخیری آب در گردش در برج‌های خنک‌کننده، یک کار فوری است. شما می توانید با تعویض نازل های برج خنک کننده و بهبود سیستم آبپاش و افزایش سطح تماس آب و هوا راندمان برج خنک کننده را افزایش داده و عملکرو دستگاه کولینگ تاور را بهبود ببخشید. افشانک های آبپاش برج خنک کن مدل های مختلفی دارند که می توان با توجه به میزان آب در جریان و کیفیت ان از سایزها و مدلهای مناسب در توزیع منظم آب کولینگ تاور استفاده نمود.

1. رفع کاستی های راه حل های فنی شناخته شده

2. بهبود کارایی و کیفیت برج خنک کننده

3. بهبود طراحی، برای دستیابی به اثر خنک کننده گی بهتر آب

4. ایجاد یک روش ایمن تر و کارآمدتر برای انجام کار برای خنک کردن مقادیر زیادی آب

5. تضمین ایمنی محیط زیست و صرفه جویی در مصرف آب برج خنک کن

6. افزایش راندمان و کارایی برج خنک کننده

7. کاهش هزینه های انرژی مانند مصرف برق و آب در برج خنک کن

یکی دیگر از راه های منطقی برای افزایش راندمان کولینگ واتر از دیدگاه ما بازسازی  قطره گیر برج خنک کننده یا همان تله آب است. قطره گیر یا چکه گیر برج خنک کننده ، حاوی بلوک هایی از صفحات موجدار نصب شده به صورت عمودی، ساخته شده با بخش های مسطح و منحنی، و همچنین مجهز به فرورفتگی های زیگزاگی که با سوراخ هایی به هم متصل شده اند، کارایی جداسازی رطوبت را افزایش می دهد. برای دستیابی به این هدف، فرورفتگی ها باید به صورت متقاطع با برآمدگی های طرفین صفحات رو به جریان هوای خنک کننده ساخته شوند.

قطره گیر برج خنک کننده بصورت تیغه ای و گاهی بصورت قطره گیرلانه زنبوری طراحی و تولید می شود که هر کدام ویژگی های به خصوص دارند. قیمت قطره گیر های تیغه ای  با لانه زنبوری متفاوت است. معمولا در برج خنک کننده جریان مخالف از قطره گیر های پی وی سی لانه زنبوری استفاده میگردد.

قطره گیر برج خنک کننده در نوع لانه زنبوری بصورت بلوک های 120*30*13 سانت طراحی و تولید می شوند.

چکه گیر تیغه ای نیز بصورت بلید های با ارتفاع 16 و 25 سانت در طول های مختلف مونتاژ می شوند که از طریق میل نگه دارنده یا اسپیسر به هم متصل میگردند. از قطره گیر ها به غیر از برج خنک کننده در کندانسور و ایرواشر نیز استفاده میشود.