در این مقاله تالیفی از تیم مهندسی شرکت دما گستر سعی بر این شده تا بفهمیم کولینگ تاور یا برج خنک کننده چیست و چه کاربردی دارد؟ برای پاسخ به سوال اصلی مطرح شده یعنی برج خنک کن چیست باید ابتدا به مفاهیم کاربری از این تجهیز نیز بپردازیم. در ادامه این محتوای تدوین شده از تیم فنی گروه کارخانجات دماگستر لطفاً با ما همراه باشین.
.png)
برج خنک کننده یا به اصطلاح کولینگ تاور(cooling tower) دستگاهی جهت کاهش دما بر پایه خنک کاری آب ورودی تجهیزاتی نظیر چیلر، دیگ های بخار و کوره های ذوب فلزات می‌باشد. وظیفه برج خنک کننده کاهش دمای سیالات مختلف نظیر آب، روغن، اسید و سایر موارد از این قبیل می‌باشد. به عبارتی کولینگ تاور نوعی مبدل حرارتی انرژی (ترنسلیت heat exchanger) بوده که با ایجاد یه جریان مطلوب بین سیال و هوا سبب کاهش دمای سیال می‌گردد. در واقع برج خنک کن کاهنده دما تا دمایی معین می‌باشد که در ظرفیت های مختلف در مصارف صنعتی و فوق سنگین صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نسل اولیه کولینگ تاور ها با متریال چوبی و بتنی بود، امروز برج های خنک کننده فایبرگلاس و فلزی جایگزین نسل اولیه آن شده است. محل نصب کولینگ تاور و موقعیت مکانی آن و عواملی نظیر رطوبت هوا و دوای هوای خشک و مرطوب بر راندمان کولینگ تاور اثر گذار است. در این ماشین صنعتی آب یا سیالی که وارد آن می‌گردد، در مجاورت با هوا به دو صورت محسوس و نامحسوس دمای آن کاهش یافته و در نهایت گرمای اضافی آن جذب می‌شود.
خلاصه مطلب برج خنک کننده چیست؟ پاسخ مبدل حرارتی بین آب و هوا برای سرد کردن آب و تغذیه آن به سایر تجهیزات
برج خنک کننده چه کاربردی دارد؟
بسیاری از دستگاه ها در هنگام کار، شروع به گرم شدن می‌کنند که بخشی از این گرما توسط هوای اطراف از بین می‌رود، اما بخشی از آن باید توسط سیالی نظیر آب خنک گردد. بنابراین نیاز است برای دفع گرمای مازاد خود برای مثال از آب استفاده نمایند. حال اگر قرار باشد به طور دائم آب تازه وارد دستگاه شود مصرف آن به شدت بالا خواهد رفت. به همین جهت از کولینگ تاور برای خنک نمودن آب داغ و برگرداندن مجدد این آب به سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مکانیزم عملکرد برج خنک کننده
آبی که در اثر برخورد و خنک کاری دستگاهای بویلر و چیلر، داغ شده وارد کولینگ تاور شده تا با از دست دادن بخشی از حرارت خود، مجددا به سیستم باز گردد و مورد استفاده قرار بگیرد. در نتیجه این فعالیت مصرف آب تا حد بسیار زیادی کاهش می‌یابد. بخشی از آبی که وارد کولینگ تاور می‌شود، تبخیر شده و به همراه جریان هوای ورودی با نام هوای اشباع شده از بالای دستگاه خارج خواهد شد. بنابراین مقداری آب، تحت عنوان مدار آب جبرانی به کولینگ تاور وارد می‌شود. در این مسیر با بارگذاری یک دستگاه سختی گیر رزینی می‌توان از رسوب گذاری املاح و یون ها جلوگیری به عمل آورد.
انواع برج خنک کننده
1-کولینگ تاور مدار باز
. برج خنک کننده مدار باز مخروطی
کولینگ تاور مدار باز مخروطی از جمله برج های خنک کن صنعتی با سیستم گرمایش مدار باز یا مرطوب است. به دلیل داشتن ساختار مخروطی مانند به اصطلاح آن را با نام برج خنک کننده مدور یا گرد می‌شناسند. بیشترین کاربرد آن خنک کاری چیلر بوده و علاوه بر این در صنایع مختلف کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آبی که وارد کولینگ تاور مخروطی می‌گردد با فشار زیاد وارد اسپرینکلر یا آب پخش کبرج خنک کن آن شده و سبب چرخش این قطعه و هدایت آب به درون لوله های خروجی آن می‌شود.سپس آب به آرامی از سوراخ های این لوله ها بر روی پکینگ ها پاشش می‌یابد. به دلیل دوار بودن دائم اسپرینکلر و تحمل فشار زیاد طول عمر این قطعه در گرید های پلاستیکی و آلومینیومی بالا نیست.
. برج خنک کننده مدار باز مکعبی
به دلیل داشتن ساختاری مکعبی به این نام آن ها را صدا می‌زنند. آنچه در سیستم مدار باز مکعبی اتفاق می‌افتد کاملا مانند مخروطی بوده، با این تفاوت که به جای نازل متحرک(اسپرینکلر) از نازل های ثابت استفاده می‌شود. ماهیت عملکرد سیستم مدار باز پاشش آزاده آب و اسپری شدن آن بر روی پکینگ ها می‌باشد. در واقع مهم ترین نکته در سیستم های مدار باز تماس مستقیم آب و هوا است.
2-کولینگ تاور مدار بسته
. برج خنک کننده خشک
کولینگ تاور مدار بسته از انواع برج خنک کن است که در واقع دارای سیستمی به طور کامل هواخنک و دو بخش اصلی می‌باشد. بخش نخست وظیفه هوادهی را در کولینگ تاور بر عهده و بخش دوم نیز باید سطح انتقال حرارت کوئل است. در این سیستم به صورت غیر مستقیم در اثر تماس هوا با سطح کویل انتقال حرارت صورت می‌گیرد. به این خاطر که آب درون سیکل بسته کوئل کاهش دما پیدا می‌کند با نام مدار بسته شناخته می‌شود. در حقیقت در برج های خنک کننده خشک جذب گرمای سیال از کوئل استفاده می‌گردد. استفاده از فین های آلومینیومی بر روی لوله های کویل سبب افزایش تبادل انتقال حرارت بین آب و هوا خواهد شد.
. برج خنک کننده هیبریدی
حاصل ترکیب دو سیستم مدار باز یا مرطوب و خشک می‌باشد. در کولینگ تاور های هیبریدی کویل های سرمایشی یا متریال هایی نظیر مس، استیل و گالوانیزه وجود دارد. در فصول گرم سال می‌توان از سیتم مدار بسته و سیکل شاور بهره گرفت. در فصول سرد سال که دمای هوا برای خنک کاری مطلوب تر است، جریان هوا به تنهایی وظیفه کاهندگی دمای درون کویل را بر عهده دارد.
مزایای برج خنک کننده مدار بسته
. مصرف آب و انرژی پایین و بهینه
. ضریب رسوب کمتر
. عدم نیاز به تاسیسات تصفیه آب نظیر سختی گیر
. کاهش هزینه مصرف آب مدار جبرانی دستگاه با توجه چرخش بسته آب درون سیستم
. افزایش عمر مفید کولینگ تاور و افزایش دوره های اورهال
. ثبات در راندمان خنک کاری برج خنک کننده هیبریدی
. راندمان و بازدهی مطلوب در نقاط مکانی مختلف
. دارای سیستم انتی فریز با فزدون اتیلن گلیکول
. کاهش دما در سیکل بسته با سیستم هوا خنک
. حفاظت کاتودیک کوئلهای برج خنک کن مدار بسته
. مقاوم در برابر خوردگی و زنگ زدگی
. عدم نیاز به فیلتراسیون در سیستم آب جرانی کولینگ تاور