برج خنک کننده ( Cooling Tower ) در اصطلاح لاتین کولینگ تاور یک مکانیزم خنک کننده درراستای کاهش دمای آب میباشد که به آن برج خنک کن نیز میگویند. این فرایند خنک کاری براساس تبخیر مقداری آب صورت میگیرد به همین دلیل با نام‌های دیگر نظیر : برج تبخیری،مدار باز ، مرطوب، کانتر فلو ، و غیره نامیده میشوند. بطور کلی عمده مصرف کولینگ تاورها در کارخانه‌جات صنعتی و فرایندهای تراکمی مانند چیلر میباشد که میتواند دمای آب را تا مرز 20 الی 25 درجه سانتیگراد خنک نماید. شرکت تهویه دی ایکس به عنوان طراح و سازنده انواع برج خنک کننده فایبرگلاس تیپ مکعبی در ایران فعالیت دارد که توانسته از ظرفیت 10 الی 1000 تن تبرید را محاسبه و تولید نماید. تعریف واژه تبرید یا سردسازی عموما وابسطه به کاهش دمای محیط یا یک ماده میباشد که میبایستی گرمای اضافی از آن توسط سیالی دیگر تحت عنوان ( ماده خنک کننده ) جذب و به محیط دیگر منتقل شود.
انواع کولینگ تاور به دو دسته کلی تماس مستقیم و غیر مستقیم تقسیم بندی میشوند که در این بخش سعی داریم تا شما را با طرز کار هریک از انواع آشنا سازیم . در نوع اول آبگرم در جریانی مخالف در مسیر گذر هوا حرکت میکند و با سیال خنک کننده تماس مستقیم دارد که بواسطه این فرایند در سطحی تحت عنوان پکینگ برج خنک کننده تیادل انرژی میان دو ماده شکل گرفته و گرمای اضافی سیال خنک شونده دفع میگردد.نوع دوم برگرفته از مهندسی کندانسور تبخیری است ، دراین مدل آب گرم درون یک مبدل به نام کویل کولینگ تاور حرکت میکند و به واسطه دو سایل خنک کننده (آب و هوا) به صورت غیر مستقیم دمای سیال اصلی کاهش میبابد . این تیپ راندمان بالاتری داشته و میتواند موجب کاهش هزینه‌های مصرفی نظیر آب شود.مقدار نرخ تبخیر در تیپ مدار بسته یک چهارم نوع مرطوب است به همین جهت امروزه با توجه به کمبود آب توصیه میگردد از برج خنک کننده مدار بسته استفاده نمایید.
متریال ساخت بدنه کولینگ تاور در شرکت دی ایکس از موادی ترکیبی (شیمیایی) به نام فایبرگلاس میباشد که از ترکیب چند ماده تشکیل و بسیار مقاوم است.فایبرگلاس به اختصار با نماد FRP نامیده میشود.رزین یکی از مهمترین مواد مصرفی در فرایندهای ساخت یک قطعه فایبر بوده اما به تنهایی مقاومت بالایی ندارد و میتواند آسیب پذیر باشد. به همین دلیل از الیافی مخصوص جهت بالا بردن استحکام آن استفاده مینماییم که انواع مختلفی دارد و بسته به گرید برج خنک کن انتخاب خواهد شد. امروزه در بازار ایران به دلیل عدم رسیدگی و رعایت نکردن استاندارهای تولید کولینگ تاور توسط کارگاه‌های کوچک و غیر اصولی در حال ساخت میباشد که هیچکدام از موارد ترکیب مواد رعایت نمیشود.بطور کلی در فرایند ساخت یک قطعه فایبرگلاس باید از موادی نظیر:
برخلاف برخی از کاربران کولینگ تاور تنها برای کاهش دمای آب طراحی نشده است و میتوان از تیپ مدار بسته یا برج خنک کننده هیبریدی برای خنک کاری دیگر سیالات مانند :
هر یک از انواع سیالات نام برده در قسمت بالا که نیاز به کاهش دما داشته باشند را توان توسط یک کویل خنک نمود. لازم بذکر است بدانید در هنگام طراحی مبدل برج نوع سیال خود را به مشاورین اعلام نمایید تا با بررسی چگالی و واکنشهای ماده نوع تیوب کویل را متناسب با سیال طراحی و انتخاب نمایند.
در ادامه بخش قبلی در این قسمت میپردازیم به انواع کویل مناسب انواع برج خنک کن که قابلیت خنک کاری هرکدام برای کدام سیال طراحی شده است.
کویل مسی : یک مبدل خنک کننده با ضرایب انتقال حرارت بسیار عالی در زمینه سیالات مایع مانند آب ، روغن ، مبردهای فریونی، گازوئیل و هوای فشرده که مورد استفاده قرار میگیرد. این تیپ سیستم خنک کاری در اکثر مکانیزم‌های صنعتی و تهویه مطبوع کاربرد دارد و تیوب مسی به عنوان یکی از بهترین فلزات در این زمینه شناخته شده است.برای ساخت و تولید کویل توصیه میشود لوله مسی 5.8/3.4/7.8 اینچ انتخاب شود که برای هرکدام میبایستی ابتدا محاسباتی به عمل آید تا سرعت جریان خطی سیال داخل تیوب و ظرفیت نهایی مبدل مخشخص گردد.
کویل استیل : کویل استیل یکی دیگر از انواع مبدل‌های خنک کننده مورد تایید برای استفاده در کولینگ تاور میباشد که میتواند از انواع تیوب و پایپ استیل بهره گرفت. این تیپ خنک کن مناسب برای سیالاتی مانند : آمونیاک ، اسید، بنزین و روغن هیدرولیک است . دو گرید توصیه شده توسط مهندسین ارشد کارخانه دی ایکس BWG و SWG هستند که هردوی آن توسط واحد QC تایید گردیده.
کویل گالوانیزه یا آهنی : مهندسی ساخت و تولید آن همانند نوع استیل میباشد با این تفاوت که هزینه نهایی کمتری برخوردار بوده و عملکردی یکسان را دارند.اما از لحاظ دوام و طول عمر همچنین رعایت استاندارهای جهانی مورد تایید نیست. سایز لوله توصیه شده توسط مهندسین بین 1.2 و 3.4 اینچ پایپ میباشد که قطر خارجی آن بین 22 و 26 میلیمتر است.
پروانه یا فن محوری برج خنک کن به عنوان سیستم جریان مکشی هوا در برج خنک کننده مکعبی کاربرد دارد. این قطعه از دو بخش بلید و هاب تشکیل شده است. تعداد پرهای پروانه بر اساس مقدار حجم هوای مورد نیاز بر حسب متر مکعب بر ساعت طراحی و تولید میشود. زاویه پره و توان گردشی آن از دیگر پارامترهای تعیین ظرفیت حجم هوادهی فن محوری بشمار میروند. در تهویه دی ایکس پروانه کولینگ تاور با انواع متریال پلی آمید،فایبرگلاس و آلومینیوم تولید گردیده است.
افشانک یا نازل به عنوان بخش توزیع کننده آبگرم برروی سطوح خنک کننده بوده که در انواع مختلفی طراحی و متناسب با کاربرد برج خنک کن انتخاب می شوند.تعداد نازل بر حسب محاسبه توزیع دبی و شعاع پاشش با در نظر گرفتن مقدار فشار صورت میگیرد. هر یک از انواع نازل برج خنک کننده دارای دیتای محاسباتی است که باید بر مبنای تعیین عملکرد و پارامترهای نام برده انتخاب گردد.
پکینگ مدیا سطح تماس میان دو سیال آب و هوا بوده که بر اساس : دمای آب ، سختی،چگالی،دلتاتی و کاربرد کولینگ تاور باید توسط مهندسین سازنده تعیین شود. هر یک از انواع پکینگ برج خنک کننده متناسب با شرایط محیطی خاص و محاسبات پاراکترهای نام برده طراحی گردیده که میبایستی در هنگام تعیین ظرفیت برج مورد بررسی قرار بگیرید.
از دیگر قطعات برج خنک کننده میتوان به لیست ذیل اشاره نمود:
