طراحی، شبیه سازی، فروش و بهینه سازی برج خنک کننده

برج خنک کن چیست

برج خنک کن (کولینگ تاور) چیست

کولینگ تاور(Cooling tower) یا برج خنک کننده چیست؟

هدف از ایجاد این وبلاگ ارائه اطلاعات تخصصی و خدمات مشاوره فنی و بازرگانی در حوزه برج خنک کن صنعتی و مسکونی و تجاری می باشد.

 

اصول کارکرد برج های خنک کن:

در این بخش ابتدا به بیان مفهوم تبخیر سطحی که از مبانی انتقال حرارت در برج های خنک کن می باشد می پردازیم.

تبخیر سطحی : تبخیر سطحی فرآیندی است که در آن، مایع مورد نظر به حالت بخار در می آید و گرمای نهان تبخیر را از محیط جذب می کند. به صورت کلی هر مایعی به میزان مشخصی در هر دما دچار تبخیر می شود. 

گرمای مورد نیاز برای تبخیر(Q) با جرم جسم (m) رابطه مستقیم دارد و برای تبدیل تناسب به تساوی به یک ضریب نیاز داریم که در اینجا به نوع مایع بستگی دارد و با LV نشان داده می‏شود. بنابراین داریم:

QV=mLV 

در ادامه باید با مفهوم دمای مرطوب آشنا شد:

در مباحث مربوط به تهویه دمای خشک محیط دمایی است که به وسیله دماسنجی که در فضای باز و محلی دور از تابش مستقیم آفتاب قرار گرفته باشد، مشخص می گردد.

دمای خشک محیط در هر منطقه طبق اطلاعات استخراج شده از ایستگاههای هواشناسی مربوطه، دارای میانگین حداقل و میانگین حداکثر می باشد که در محاسبات مربوط به تهویه به عنوان مرجع مورد استفاده قرار می گیرد.

تعریف دمای حباب مرطوب یا وت بالب (Wet Bulb) : با توجه به تعریف بیان شده در خصوص دمای خشک، اگر به دور حباب دماسنجی، پارچه ای پیچانده، آنرا خیس کنیم و دما سنج را بچرخانیم، دمایی که به دست می آید به Wet Bulb یا دمای حباب مرطوب معروف است. این دما یک دمای تعادلی است که به میزان دمای خشک هوا و رطوبت نسبی و همچنین ارتفاع از سطح دریا وابسته است.

نحوه محاسبه دمای مرطوب با استفاده از دمای خشک و رطوبت نسبی که کمک چارت سایکرومتریک می باشد که در ادامه لینک دانلود چارت سایکرومتریک قرار داده شده است.

 

  دانلود نمودار سایکرومتریک

به عنوان مثال در بسیاری از طراحی ها محاسبات برج خنک کن در تهران بر مبنای دمای خشک 40 درجه و دمای مرطوب 22 درجه سانتیگراد می باشد که البته در سالیان اخیر دمای خشک و مرطوب تهران افزایش یافته و حتی در مناطق مختلف شهر متفاوت می باشد.

دلیل اهمیت دمای مرطوب در محاسبات برج خنک کن این مطلب است که بر خلاف چیلر ها که ظرفیت مشخصی دارند، بیان ظرفیت برج خنک کننده بر حسب تن تبرید در کشور ایران منطقی نیست، زیرا یک برج با ظرفیت 100 تن تبرید در تهران، مشخصاتی متفاوت از یک برج با همین ظرفیت در شهر اهواز(با رطوبت نسبی بالا) یا اصفهان و مشهد و تبریز خواهد داشت. 

مفهوم Range در برج خنک کن : اختلاف دمای بین سیال ورودی به برج و سیال خروجی از برج خنک کننده را Range می نامند. در حقیقت این عدد نشانگر میزان تغییر دمای سیال یا آب در برج خنک کننده است.

مفهوم Approach در برج خنک کننده : اختلاف دمای سیال یا آب خنک شده در برج خنک کن و دمای مرطوب محیط Wet bulb، را Approach می گویند. همانگونه که بیان شده از نظر تئوری میزان Approach در کولینگ تاور نمی تواند کمتر از 2-3 درجه سانتیگراد باشد.

مفهوم آب جبرانی یا Make up در برج خنک کن : آب جبرانی به آبی گفته می شود که به منظور جبران آب تبخیر شده و آب سر ریز به داخل مخزن برج خنک کننده اضافه می شود. آب Make up در برج خنک کننده حتما باید شرایط خاصی از لحاظ سختی و PH داشته باشد.

میزان آب میک آپ(جبرانی) در برج خنک کن = میزان تبخیر + میزان تلاف ناشی از پرتاب قطرات + میزان آب سر ریز یا بلو دان

مفهوم آب سر ریز Blow Down : آب سر ریز Blow down در برج خنک کننده به میزان آبی گفته می شود که به منظور حفظ شرایط آب(سختی آب، ذرات معلق و ...) در محدوده ای معین از مخزن برج خنک کن تخلیه می گردد.

مفهوم ضریب تغلیظ یا Cycle Of Concentration - COC : به نسبت غلظت یونهای آب سر ریز یا Blow Down  به آب جبرانی یا Make up،در برج های خنک کننده ضریب تغلیظ می گویند.

توجه به این نکته مشخص می کند که برای انتخاب یک برج خنک کن باید حتما از یک مشاور متخصص در این حوزه استفاده کرد تا پس از انتخاب برج، از نظر کارایی و عملکرد متحمل خسارت نگردید.

خدمات شرکت آراکو در حوزه انتخاب و طراحی اولیه برج خنک کننده برای سازمانها و مجتمع های تجاری و مسکونی به شرح ذیل می باشد:

  • دریافت اطلاعات فنی (شامل مشخصات چیلر یا مشخصات دمای آب ورودی و خروجی برج در کارخانه ها)
  • دریافت اطلاعات اقلیمی و شرایط آب در منطقه
  • ارائه پیشنهاد مالی و زمانی خدمات مشاوره و عقد قرارداد
  • طراحی اولیه برج خنک کن
  • دریافت استعلام از شرکت های معتبر تولید کننده بر حسب اولویت مشتری(کیفیت، قیمت، زمان تحویل)
  • انتخاب سه شرکت برتر با توجه به اولویت مشتری
  • بازدید از کارخانه های تولید کنندگان برگزیده و تهیه گزارش تصویری برای کارفرما
  • ارائه گزارش نهایی و اولویت بندی تولید کنندگان به منظور خرید نهایی


تاریخچه برج خنک کننده-کولینگ تاور

با آغاز انقلاب صنعتی در دهه 90  میلادی، سه حوزه صنعت، حمل و نقل و کشاورزی دچار تحولات بنیادینی گشتند. 

مراحل انقلاب صنعتی

اختراع موتور بخار که بسیاری آن را به عنوان یکی از عوامل آغازگر انقلاب صنعتی می دانند، موجب گردید که حجم تولید کارخانجات افزایش یافته و به جای استفاده از نیروی انسانی، از انرژی مکانیکی جهت تولید استفاده گردد. نتیجه این اتفاق، بزرگ شدن کارخانجات و افزایش حجم تولید بود.

برای تامین انرژی مکانیکی مورد نیاز کارخانجات در ابتدا از موتورهای بخار استفاده می شد. یکی از معضلات استفاده از موتور بخار، خنک کردن بخار حاصل بود و به این منظور نیاز بود تا سیستم خنک کاری ارزان و به صرفه ای ابداع گردد.

در اوایل قرن بیستم، اولین نمونه های برج خنک کن با استفاده از کاهش دمای ناشی از تبخیر ابداع گردید. برج های خنک کننده اولیه، دارای سیستم بسیار ساده ای بودند که در آن آب از ارتفاع مشخصی به داخل برج خنک کن پاشیده می شد و به واسطه برخورد با هوا خنک می گردید.

واژه برج خنک کن (برج خنک کننده یا کولینگ تاور) نیز به واسطه شکل هندسی اولیه این تجهیز بر روی آن گذاشته شد. در حقیقت در کولینگ تاور های اولیه، یک سازه مرتفع به شکل برج، برای افزایش زمان برخورد هوا با آب خنک کاری طراحی میشد و به دلیل عدم وجود فن و موتور، جریان هوا در داخل برج های خنک کن به صورت طبیعی بود.

در تصویر ذیل نمونه ای از اولین برج خنک کن (کولینگ تاور) مشاهده می گردد.

تاریخچه برج خنک کن

با پیشرفت تکنولوژی در اواخر دهه 90 و ابتدای قرن 20 ام و به خصوص اختراع موتور احتراق داخلی و برق برای مصارف صنعتی، روند توسعه و رشد کارخانجات تسریع گردید. در این زمان مورد استفاده برج های خنک کن  به خنک کاری نیروگاهها و خطوط تولید تغییر یافت.


بهره گیری از موتورهای الکتریکی صنعتی و فن، موجب ابداع برج های خنک کن با جریان هوای اجباری (مکانیکی) گردید که داراری راندمان بیشتری بودند و در عین حال فضای کمتری اشغال می کردند.

برج خنک کننده نیروگاه

در اواسط قرن بیستم که صنعت ساختمان دچار تحولاتی عمده ای گشت و ساخت برج های مسکونی در دنیا رواج یافت، برج خنک کن پکیج برای استفاده در سیستم های تهویه مطبوع (گرمایشی و سرمایشی HVAC) رواج پیدا کرد. 

کولینگ تاور های اولیه پکیج، از فن سانترفیوژ بهره می بردند و بدنه آنها عمدتا فلزی بود. با گذشت زمان و افزایش توانمندی های در حوزه کامپوزیت، برج های خنک کن فایبر گلاس به مرور وارد بازار شدند.

مزیت فایبر گلاس، مقاومت در برابر رسوب و خوردگی و از بین رفتن معضل زنگ زدگی در بدنه برج خنک کننده بود. همچنین قطعات کامپوزیت فایبر گلاس از استحکام نسبتا بالایی نیز برخوردار بودند. مزایای این نوع برج خنک کننده موجب گشت که استفاده از آن در واحد های صنعتی نیز رواج یابد. با این وجود در شرایطی که دبی آب در گردش بالا بود، همچنان از برج های خنک کن Field Erected یا مونتاژ در محل استفاده می شد.

یکی از مواردی که در افزایش راندمان برج خنک کن در طول تاریخ تاثیر بسزایی داشت، تکنولوژی تولید پکینگ های PVC و PP به منظور افزایش راندمان تبخیر بود. پیش از این، در بسیاری از برج های خنک کن از چوب اشباع به جای پکینگ استفاده می شد که علاوه بر راندمان پایین، وزن بالایی نیز داشت و به سرعت بر روی سطح آن رسوب و جلبک تشکیل می شد. در این خصوص باید توجه داشت که در زمان های گذشته و اواسط قرن بیستم، استفاده از چوب در سازه برج خنک کن نیز رواج داشت و برخی از برج های خنک کننده قدیمی صنعتی دارای بدنه چوبی بودند.

wooden cooling tower


cooling tower history


در نیمه دوم قرن بیستم به مرور استفاده از برج های خنک کن فایبر گلاس پکیج در تهویه مطبوع رواج یافت و همچنین برج های کراس فلو پکیج به تولیدات کارخانجات مطرح اضافه شد. همچنین در حوزه صنعت نیز برج خنک کننده مونتاژ در محل از سازه های فایبر گلاس و کامپوزیت در کنار برج های خنک کن صنعتی به بهره برداری رسیدند.

یکی از مهمترین موارد در حوزه تاریخچه برج خنک کننده، به برج های خنک کن بطری شکل (گرد- مدور) مربوط است که این نوع برج برای استفاده در حوزه تهویه مطبوع در کشورهای آسیای شرقی مدتی مورد استفاده قرار گرفت لیکن اکنون سالیان متمادی است که در کشور های پیشرفته از این نوع برج (کولینگ تاور گرد و بطری شکل) به دلیل مشکلات فراوان و راندمان پایین استفاده نمی شود.



طراحی و فروش کولینگ تاور (برج خنک کننده) صنعتی، مسکونی و تجاری

شبیه سازی سیالاتی و جریان هوا در برج خنک کن (برج خنک کننده)

تامین قطعات برج خنک کن (پکینگ، فن، قطره گیر، لوور)

شرکت آراکو

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

www.araco.ir

نظرات (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است
ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی