۱۹ اردیبهشت برج خنک‌کننده
انواع برج خنک‌کننده
یکی از اجزای بسیار مهم در سیستم‌های تبرید یا تهویه کندانسور است. کندانسور در بخش پرفشار سیستم تبرید یا تهویه هوا کار می‌کند تا مبرد گازی پرفشار که از کمپرسور خارج شده است را به مایع تبدیل نماید. سیال واسط یا خنک‌کننده در کندانسور برحسب نوع کاربرد می‌تواند آب و یا هوا باشد. در کندانسورهای آب خنک، آب پس از گرم شدن در اثر تبادل حرارت با مبرد سیکل تبرید، باید توسط پمپ به برج خنک‌کن پمپاژ شود تا در آنجا خنک شود و قابلیت استفاده مجدد در کندانسور را درون یک چرخه داشته باشد.
اصول عملکرد برج‌های خنک‌کن
اصول عملکرد برج خنک‌کن بسیار مشابه با کندانسورهای تبخیری است که در آن آب گرم توسط تبخیر خنک می‌شود. آب در اثر اینکه قطره آب گرم در مجاورت هوا قرار می‌گیرد (هوا توسط یک فن به گردش درآمده است) تبخیر می‌شود. این آب تبخیرشونده گرمای مورد نیاز را از گرمای نهان آب اطراف خود می‌گیرد و بدین ترتیب آب با از دست دادن گرما خنک می‌شود.
برج خنک‌کن با جریان طبیعی هوا
بر اساس روش به کار گرفته شده برای به گردش درآوردن هوا، برج‌های خنک‌کن به دو گروه تقسیم‌بندی می‌شوند: برج‌های خنک‌کن جریان طبیعی و برج‌های خنک‌کن جریان مکانیکی. در برج‌های خنک‌کن جریان طبیعی، هوا در داخل برج از طریق همرفت طبیعی به گردش درمی‌آید. این گردش طبیعی در اثر اختلاف چگالی هوای ورودی به برج خنک‌کن و هوای داخلی برج اتفاق می‌افتد. هوای داخل برج خنک‌کن گرم و مرطوب و هوای وارد شونده سرد و دارای چگالی بزرگتر است، بدین ترتیب هوای داخل برج به سمت بالا صعود می‌کند و هوای وارد شونده به سمت پایین برج می‌رود و یک چرخه طبیعی هوا ایجاد می‌شود. این نوع برج‌ها خود به دو دسته “با پاشش اسپری” و “اسپلش” تقسیم‌بندی می‌شوند.
در نوع پاشش با اسپری، کل سیستم در داخل یک ساختار جعبه‌ای شکل قرار می‌گیرد که شامل سرهای اسپری، نازل‌های اسپری و لوورها نیز می‌شود. لوررها که معمولا ساخته شده از فولاد هستند، در دوسمت برج قرار می‌گیرند تا گردش طبیعی هوا را در داخل برج بهبود دهند. برای جلوگیری از خروج قطرات آب به داخل هوای اتمسفر، لوررها به سمت داخل برج مایل شده‌اند. معمولا این نوع برج‌ها در خارج از ساختمان قرار می‌گیرند تا جریان هوا بتواند به راحتی در درون برج جریان داشته باشد. شکل زیر شمایی از یک برج خنک‌کن طبیعی با پاشش اسپری را نمایش می‌دهد.
آب گرم توسط پمپ از کندانسور به سمت سرهای اسپری پمپاژ می‌شود. سرهای اسپری در بالای برج واقع شده‌اند. نازل‌های اسپری آب گرم را به داخل فضای برج خنک‌کن اسپری می‌کنند. هوای اتمسفر در تماس با آب گرم قرار می‌گیرد و موجب تبخیر چند قطره از آب می‌شود. آب تبخیرشده گرمای نهان مورد نیاز برای تبخیر خود را از آب باقی‌مانده می‌گیرد و بدین ترتیب موجب کاهش دما و خنک شدن آن می‌شود. هوای عبورکننده نیز همچنین مقداری گرمای محسوس را از آب جذب می‌کند. یک خط آب جبرانی برای جبران آب از دست رفته در اثر تبخیر در نظر گرفته شده است که می‌تواند توسط یک شناور کنترل شود. در انتها، آب خنک‌شده به کندانسور بازمی‌گردد.
اندازه اسپری‌ها نقش بسیار مهمی را در عملکرد برج خنک‌کن ایفا می‌کنند. اگر اسپری بسیار ریز باشد، مقدار بیشتری آب توسط جریان هوا از دست می‌رود. از سویی دیگر، اگر سایز اسپری بسیار بزرگ باشد، سطح تماس هوا و آب کمتر شده و در نتیجه میزان خنک‌کاری کمتر می‌شود.
برج‌های خنک‌کن جریان طبیعی از نوع پاشش با اسپلش بسیار شبیه به پاشش با اسپری هستند. در این نوع از برج‌ها به جای استفاده از سرهای اسپری، یک جعبه آب[3] مورد استفاده قرار می‌گیرد. جعبه آب دارای سوراخ‌های کوچک در کف خود هستند. این برج‌ها همچنین دارای عرشه در داخل خود هستند. آب گرم از کندانسور وارد جعبه آب می‌شود از طریق سوراخ‌های کف جعبه آب به داخل عرشه پاشیده می‌شود. هدف اصلی استفاده از عرشه، افزایش سطح تماس بین هوا و آب گرم است. این نوع برج خنک‌کننده نسبت به نوع پاشش با اسپری حدود 20 تا 30 درصد بازدهی بیشتری دارد.
برج خنک‌کن با جریان اجباری هوا
در برج‌های خنک‌کن با جریان اجباری هوا، همانطور که از اسم آن معلوم است، از یک فن مکانیکی (از نوع پروپلر یا گریز از مرکز) برای کشیدن هوا به داخل برج خنک‌کن و ایجاد جریان هوا استفاده می‌شود.
مزیت‌های برج خنک‌کن جریان مکانیکی در مقایسه با جریان طبیعی عبارتند از:
- به ازای ظرفیت‌های یکسان، برج خنک‌کن مکانیکی دارای اندازه کوچکتری نسبت به برج طبیعی می‌باشد. علت افزایش ظرفیت خنک‌کنندگی در برج مکانیکی، افزایش حجمی از هواست که توسط فن در برج جریان می‌یابد.
- کنترل ظرفیت خنک‌کنندگی در برج خنک‌کن جریان مکانیکی امکان‌پذیر است. با کنترل سرعت دوران فن می‌توان حجم هوای واردشونده به داخل برج خنک‌کن را کنترل نموده که در نتیجه آن ظرفیت خنک‌کنندگی برج کنترل می‌شود.
- برخلاف برج‌های خنک‌کن طبیعی که فقط باید در فضای باز نصب شوند، برج خنک‌کن مکانیکی حتی می‌تواند در داخل ساختمان نیز نصب شود (به شرطی که تخلیه آن به طور مناسبی اتفاق بیفتد)، زیرا وابسته به هوای اتمسفر نیست.
معایب استفاده از برج خنک‌کن مکانیکی عبارتند از:
- توان بیشتری برای راه‌اندازی سیستم مورد نیاز است.
- هزینههای مربوط به بهره‌برداری از آن به دلیل افزایش هزینههای مربوط به نگهداری فن، موتور و کنترل‌های آن بیشتر است.
برج‌های خنک‌کننده مکانیکی برحسب موقعیت نصب فن به دو دسته اجباری و القایی تقسیم‌بندی می‌شوند.
در نوع اجباری، فن در پایین برج و در یک سمت آن نصب می‌شود. فن هوا را از پایین برج به بالای آن می‌رساند. از یک حذف‌کننده برای جلوگیری از هدررفت قطرات آب که با جریان هوا حرکت می‌کنند استفاده می‌شود (به شکل زیر توجه کنید).
در نوع القایی، یک فن در قسمت مرکزی برج و در بالای آن نصب شده است که مکش هوا را از داخل برج خنک‌کن انجام می‌دهد و آن را به هوای بیرون تخلیه می‌کند.
برج‌های خنک‌کننده مکانیکی از نظر جهت جریان هوا به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند: برج‌های دارای جریان متقاطع و برج‌های دارای جریان مخالف. در برج با جریان متقاطع هوا به صورت افقی (با توجه به ساختار برج خنک‌کن) جریان می‌یابد، در حالیکه جهت جریان آب گرم بصورت قائم و به سمت پایین است. این نوع برج‌ها می‌توانند به اندازه برج‌های دارای جریان مخالف بلند باشند، اما بیشتر در معرض یخ‌زدگی هستند و بازدهی کمتری دارند. در برج‌های خنک‌کن با جریان مخالف، جریان هوا از پایین به بالای برج و جریان آب از بالا به پایین است. این نوع برج‌ها عموما سایز کوچکتری نسبت به نوع جریان متقاطع دارند و در درازمدت منجر به صرفه‌جویی در انرژی می‌شوند.
جمع بندی
استفاده از برج‌های خنک‌کن برای کاهش دمای آب به خصوص کاهش دمای آب کندانسور در چیلرهای آب‌خنک بسیار متداول است. در یک تقسیم بندی کلی، برج‌های خنک‌کن به دو دسته جریان طبیعی و جریان مکانیکی تقسیم‌بندی می شوند. در نوع جریان طبیعی، هوا در داخل برج به دلیل اختلاف چگالی هوای وارد شونده و هوای داخل برج جریان می‌یابد، اما در برج مکانیکی یک فن وظیفه کشیدن هوا به داخل برج و حرکت آن را دارد. در برج‌های مکانیکی، جهت جریان هوا با جریان آب گرم می‌تواند متقاطع و یا مخالف باشد که در نوع جریان مخالف، سایز برج می‌تواند کوچکتر باشد و در درازمدت منجر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی شود.
فرم نظر در این زمان بسته است.