یکی از موثرترین مسائل در عملکرد بهینه پکینگ برج خنک کننده، نحوه تزریق هوا به آب در حال گردش در سیستم خنک کننده یا به عبارت دیگر، بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده است. آب در تبادل گرمایی با هوا می باشد که این امر باعث خنک شدن آن می شود. پس تامین هوای خنک کافی برای برج های خنک کن از مهمترین موضوعاتی است که در طراحی کولینگ تاورها باید در نظر گرفته شود و در هنگام فروش برج خنک کننده به خریدار تذکر داده شود.
انواع جریان هوای داخل برج خنک کننده
جریان هوای درون برج های خنک کننده به دو دسته جریان مخالف و جریان متقاطع تامین می شود. بر این اساس برج های خنک کننده نیز به دو طبقه کلی تقسیم بندی می شوند:
برج خنک کننده جریان مخالف (COUNTER FLOW COOLING TOWER)
برج خنک کننده جریان متقاطع (CROSS FLOW COOLING TOWER)
جریان هوا در برج های خنک کننده جریان مخالف (Counter Flow)
جریان هوا در برج خنک کن جریان مخالف به این صورت است که ابتدا از پایین برج خنک کننده هوا پس از عبور از دریچه ورودی (Louver) توسط جریان القایی فن برج خنک کننده به صورت جریان مخالف نسبت به ریزش آب از پکینگ ها در برج خنک کننده مدار باز و از لوله های کویل در برج خنک کننده مدار بسته عبور می کند، سپس از قطره گیرها عبور کرده و از طریق گذر از فن کولینگ تاور از دستگاه خارج می شود. در برج های خنک کننده جریان متقاطع (Cross Flow) هوا از طریق دریچه های نصب شده در دیواره های کناری برج خنک کننده با زاویه 90 درجه نسبت به ریزش آب در پکینگ ها وارد برج خنک کننده می شود و باعث خنک شدن آب می شود.
جریان هوا در برج های خنک کننده جریان متقاطع (CROSS FLOW)
در برج های خنک کننده جریان متقاطع، آب از بالای برج به پایین ریزش می کند و هوا نیز از کناره ها بصورت افقی وارد برج می شود که این برخورد آب با هوا در برج خنک کننده به صورت متقاطع انجام می شود. سیستم توزیع آب در برج های جریان متقاطع با کمک گرانش زمین انجام می شود که با حذف سیستم مکانیکال، امکان خرابی هم از بین می رود.
از طرفی در سیستم های جریان متقاطع سطح بیشتری از آب با هوا در تبادل حرارتی است و به همین دلیل راندمان این مدل برج ها نیز بالاتر است. به دلیل برخورد قطرات آب و هوا به صورت افقی، موضوع دریفت یا پرتاب آب به خارج از برج وجود نخواهد داشت و به همین دلیل پرت آب کمتری داریم.
برج خنک کننده جریان متقاطع مانند برج مدل جریان مخالف، دارای 4 دریچه برای ورود هوا نداشته و فقط از دو طرف دستگاه ورود هوا انجام می شود که البته ارتفاع دریچه (لوورها) تقریبا برابر با ارتفاع خود کولینگ تاور می باشد.
اساس بهینه سازی آب برج خنک کننده
هدف از برنامه بهینه سازی آب سیستم برج خنک کننده بر پایه 3 اصل می باشد :
- 1. محافظت از سیستم در برابر پدیده مخرب خوردگی
- 2. کنترل تشکیل رسوب که کارایی سیستم خنک کن را مختل می کند
- 3. کنترل رشد میکروب های مضر مانند باکتری لژیونلا
این مشکلات به هم مربوط هستند و از این رو رژیم شیمیایی برای تمامی آنها الزامی می باشد.
فاکتور تغلیظ و کنترل هواگیری
سیستم خنک کن تبخیری، با انتقال حرارت از آب در گردش به آب برج خنک کننده در یک مبدل حرارتی کار میکند. پس از آن گرمای آب برج خنک کننده از طریق تبخیر بخش کوچکی از آب خارج می شود. تبخیر تنها 8/1% از جریان چرخشی به کاهش دما تا 100 درجه سانتی گراد منجر می شود. از آنجاکه آب تبخیر شده آب خالص می باشد، مواد معدنی (TDS) محلول در آب برج خنک کننده باقی مانده و باعث تغلیظ بیشتر آب می شود. افزایش در غلظت اغلب مفید است زیرا این امر منجر به خوردگی کمتر سیستم برج خنک کننده می شود، اما اگر مقدار آن را چک نکنید می تواند منجر به تشکیل رسوب شود.
از این رو اغلب لازم است عامل غلظت را با بلودان به نسبت آب سیستم خنک کن کنترل کرد و آن را با آب Make up با غلظت پایین تر مخلوط کرد. بنابراین آن را با استفاده از کنترل هدایت آب که به طور خودکار غلظت را در کنداکتیویته مورد نظر کنترل می کند، می توان تحت نظر قرار داد.
کنترل رسوب و ته نشینی ذرات در برج خنک کننده
تمایل به تشکیل رسوب در آب به میزان سختی آن بستگی دارد، اما اگر تحت رژیم شیمیایی مناسب و کافی قرار نگیرد حتی آب نسبتا نرم هم می تواند در زمان تغلیظ، رسوب کند .
روش های کنترل رسوب و جلوگیری از ته نشینی ذرات در برج خنک کننده عبارتند از :
- 1. از بین بردن سختی آب جبرانی یا Make up با استفاده از یک سیستم نرم کننده آب (سختی گیر یا آب شیرین کن)
- 2. اضافه کردن یک ماده شمیایی بازدارنده رسوب که حلالیت نمک های سختی و در نتیجه تشکیل رسوب را کاهش میدهد .
- 3. دوز اسید سولفوریک برای کاهش PH و قلیاییت و کاهش پتانسیل تشکیل رسوب (این روش به طور کل به سیستم ها بزرگ صنعتی محدود می شود) .
- 4. کنترل کردن سیستم تغلیظ در یک محدوده که در آن نمک های سختی محلول باقی می مانند.
رسوب آب را می توان با محاسبه شاخص اشباع یا شاخص پایداری پیش بینی کرد و اغلب ترکیبی از این تکنیک ها برای جلوگیری از تشکیل رسوب به کار گرفته می شود که مشکلات خوردگی در برج خنک کننده را نیز کنترل می کنند .
عوامل ایجاد جریان هوای عبوری بهتر در برج خنک کننده
ابعاد دریچه هوا یا Louver
ابعاد دریچه یکی از عامل های مهم در جریان هوا در برج خنک کننده می باشد. سرعت هوای عبوری از دریچه ها هر چقدر بالاتر باشد افت هوای عبوری بالاتر می رود و از طرفی نیاز به فن بزرگتر و الکتروموتور قوی تر پیدا می کند.
به همین دلیل باید سطح دریچه ها به صورتی باشد که سرعت هوای عبوری از دریچه ها کاهش یابد تا افت هوا کمتر شود به همین علت سطح لوور یا دریچه های برج خنک کننده از عوامل بسیار مهم در بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده می باشد. سرعت عبوری هوا از دریچه ها باید از سرعت هوای عبوری از سطح پکینگ ها کمتر باشد.
سطح پکینگ و ارتفاع پکینگ ها
یکی از عوامل ایجاد افت هوای زیاد در برج خنک کننده سطح پکینگ ها و ارتفاع پکینگ ها می باشد. هر چه قدر ارتفاع پکینگ ها بیشتر باشد افت هوای عبوری از پکینگ ها بیشتر می شود و در این صورت نیاز به فن بزرگتر و الکتروموتور قوی تری نیاز می شود از طرفی ارتفاع پکینگ ها تاثیر مستقیمی در انتقال حرارت بهتر و بازده برج بالاتری را دارد.
سطح پکینگ ها مانند ارتفاع پکینگ ها تاثیر مستقیمی در افزایش راندمان برج خنک کننده دارد و هر چقدر سطح افزایش یابد انتقال حرارت بهتر و افت هوای کمتری در جریان هوا در برج خنک کننده دارد همچنین باعث کاهش سرعت عبوری از پکینگ ها می شود.
اما باید در نظر داشت که هر چه قدر سرعت کم شود تا مقدار معینی شرایط بهتر می شود و از یک سرعت بخصوص باعث کاهش انتقال حرارت می شود و اگر سرعت هم بسیار زیاد شود باعث ایجاد سر و صدای بیشتر جریان هوا می شود و انتقال حرارت کاهش می یابد.
این نکته هم باید در نظر گرفته شود که هر چقدر گام در پکینگ های فیلم کمتر باشد انتقال حرارت بهتر و رسوب بیشتری ایجاد می شود چون سطح انتقال حرارت بیشتر می شود و هرچه قدر گام پکینگ های فیلم بیشتر شود رسوب و انتقال حرارت کمتری ایجاد می شود. به همین دلیل برج های خنک کننده با پکینگ هایی با گام بالاتر نیاز به برج بزرگتری می باشد.
قطره گیر
قطره گیر ها که به دو صورت تیغه ایی و لانه زنبوری می باشد جهت جلوگیری از پرتاب آب به بیرون توسط فن برج خنک کننده می باشد. اما قطره گیرها دارای افت هوا در سرعت های مختلف هوا می باشند و هر چه قدر سطح قطره گیر کمتر باشدT افت هوا بیشتر می شود و نیاز به فن و الکتروموتور قوی تری می باشد قطره گیرها عامل بسیار مهمی در کاهش مصرف آب می باشند. قطره گیرهای لانه زنبوری آلمانی شرکت 2H با نام تجاری TEP130 و قطره گیرهای تیغه ایی از همین شرکت با نام تجاری TAP160 شناخته می شوند.
دیفیوزر فن برج خنک کننده
دیفیوزر فن برج خنک کننده عامل بسیار مهمی در سرعت بیشتر هوای خروجی و کاهش صدای فن می باشد. هر چقدر ارتفاع دیفیوزر بیشتر باشد باعث می شود که صدای فن برج کمتر شود البته ارتفاع بیشتر باعث سرعت بیشتر می شود که این سرعت بیشتر از یک مقداری مناسب نمی باشد. همچنین در محل هایی که سرعت باد زیاد می باشد می توان از دیفیوزر L مانند استفاده کرد که جریان هوای خروجی از دیفیوزر هم راستا با جریان های بادی هوا باشد و دیگر به صورت متقاطع جریان خروجی از برج خنک کننده با جریان باد نباشد. تجزیه و تحلیل بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده نشان می دهد که این نوع دیفیوزر ها در محل های باد خیز سبب افزایش زیاد راندمان نسبت به موقعی که دیفیوزر معمولی باشد، دارد.
سوالات تکمیلی
- 1. جریان هوای برج خنک کننده جریان متقاطع و مخالف چگونه می باشد؟
جریان هوا در برج های خنک کننده جریان مخالف (Counter Flow) به این صورت است که ابتدا از پایین برج خنک کننده هوا پس از عبور از دریچه ورودی (Louver) توسط جریان القایی فن برج خنک کننده به صورت جریان مخالف نسبت به ریزش آب از پکینگ ها در برج خنک کننده مدار باز و از لوله های کویل در برج خنک کننده مدار بسته عبور می کند.
سپس از قطره گیرها عبور کرده و از طریق گذر از فن کولینگ تاور از دستگاه خارج می شود. در برج های خنک کننده جریان متقاطع (Cross Flow) هوا از طریق دریچه های نصب شده در دیواره های کناری برج خنک کننده با زاویه 90 درجه نسبت به ریزش آب در پکینگ ها وارد برج خنک کننده می شود و باعث خنک شدن آب می شود.
- 2. RPM فن های برج خنک کننده باید چه مقدار باشد؟
RPM فن باید به گونه ایی باشد که سرعت نوک پره از یک مقدار مشخص بیشتر نشود. همین عاملی است که در برج های خنک کننده با طول پره کمتر امکان استفاده از کوپل مستقیم الکتروموتور و پروانه فن می باشد اما هر چقدر که قطر پروانه بیشتر می شود RPM فن کاهش می یابد که هم باعث کاهش لرزش فن و هم باعث کاهش سرعت در نوک پره می باشد.
- 3. به طور کلی چند نوع قطره گیر برج خنک کننده داریم؟
قطره گیرهای لانه زنبوری آلمانی شرکت 2H با نام تجاری TEP130 و قطره گیرهای تیغه ایی از همین شرکت با نام تجاری TAP160 شناخته می شوند.
- قیمت پکینگ نت اسپلش را از کجا بپرسیم؟
با یک جستجوی ساده و یافتن شرکت تبادل گستر هیراد میتوانید از این شرکت معتبر قیمت روز انواع برج خنک کننده را بپرسید.