برج خنک کن سیکل بسته
کولینگ تاور مدار بسته
برج های خنک کننده از نظر نحوه برخورد آب با محیط به سه گروه برج خنک کن مدار باز،برج خنک کننده مدار بسته(سیکل بسته) و کولینگ تاور هیبرید تقسیم می شود.
در کولینگ تاور مدار باز، درصدی از آب مورد نظر، در اثر پاشش بر روی پکینگ ها و یا برخورد با هوای در گردش، تبخیر شده و این تبخیر موجب کاهش دمای سیال (آب) و خنک کاری خواهد شد. باید توجه داشت که استفاده از این نوع برج ها به شدت به شرایط کاری و شرایط آب یا سیال خنک شونده بستگی دارد. به دلیل ابعاد کوچکتر و هزینه کمتر تولید برج خنک کننده مدار باز، استفاده از آن بسیار رایج است. در تصویر زیر شماتیک نحوه عملکرد کولینگ تاور مدار باز (برج خنک کن تر) را مشاهده می کنید.
تصویر شماتیک عملکرد برج خنک کننده مدار باز (تصویر بالا از سایت شرکت اواپکو استخراج شده است - https://www.evapco.com)
از طرف دیگر در بسیاری از موارد به دلیل الزامات خاص در خصوص تماس نداشتن کولینگ واتر با هوا و یا محیط، استفاده از برج خنک کننده مدار باز توصیه نمی شود.
روش خنک کردن سیال در برج خنک کننده مدار بسته متفاوت است. در این نوع کولینگ تاور، سیال مورد نظر درون کویل (لوله های خم شده موازی) جریان دارد و آب به وسیله نازل بر روی کویل پاشیده می شود. پس از تبخیر آب بر اثر جریان هوا، کویل و در نتیجه سیال یا آب درون آن خنک می شود. به این در کولینگ سیکل بسته آب خنک شونده با محیط بیرون در تماس نخواهد بود.
این روش برای محیط هایی که سختی آب در آنها بسیار بالا است یا آب شرایطی ویژه دارد، قابل استفاده است. در این حالت بر خلاف برج خنک کننده مدار باز، نیاز به تامین آب میک آپ برای سیال داخل لوله ها نیست. نکته مهم در خصوص این روش تبلیغاتی است که در خصوص کاهش مصرف آب در برج های خنک کننده مدار بسته عنوان می شود.
نحوه عملکرد برج خنک کن مدار بسته با کویل (عکس بالا از سایت شرکت اواپکو استخراج شده است - https://www.evapco.com)
مصرف آب برج خنک کننده سیکل بسته
با توجه به نحوه خنک کاری در کولینگ تاور مدار بسته و همچنین برج هیبریدی یا کولینگ آدیاباتیک، در شرایط یکسان و در فصل تابستان به صورت کلی برج خنک کننده مدار بسته و هیبرید مصرف آب تقریبا برابری با برج خنک کن مدار باز دارد. دلیل این مورد این است که در حالت مدار بسته علاوه بر کاهش دمای آب جاری در کویل ها، دمای آب خنک کننده نیز کاهش می یابد.
مزیت برج های خنک کننده مدار بسته و هیبریدی، کاهش مصرف آب متوسط سالیانه است. در این حالت و با استفاده از سیستم کنترل هوشمند، در فصل هایی که دمای هوا پایین است(مثل پاییز و زمستان) می توان دور فن و جریان آب خنک کننده را کم یا قطع کرد و با عبور هوا از بین کویل ها، عملیات خنک کاری انجام پذیرد.
انواع کویل مسی و گالوانیزه در برج خنک کننده
علاوه بر موارد فوق، عدم ایجاد رسوب و گرفتگی در سیکل برج خنک کننده مدار بسته کویل دار، یکی از مهمترین مزایای استفاده از این سیستم سرمایش است. در حقیقت Closed circuit cooling tower در مواردی که دستگاه یا تجهیز مورد نظر بسیار حساس باشد کاربرد زیادی دارد. برخی از کاربردهای کولینگ تاور مدار بسته، در دستگاههای زیر است:
برج خنک کننده مدار بسته برای کوره های القایی - خنک کردن مدار القایی و تابلو برق
برج خنک کن مدار بسته برای دستگاه جوش - گان جوش دستی و اتوماتیک
کولینگ تاور مدار بسته برای صنایع دارو سازی
برج خنک کننده مدار بسته برای چیلر تراکمی
برج مدار بسته برای کمپرسور
بدین ترتیب در موارد فوق، رسوب در مدار خنک کاری ایجاد نمی گردد و راندمان انتقال حرارت ثابت خواهد ماند. البته باید توجه کرد که در سیکل باز برج خنک کن مدار بسته، امکان ایجاد رسوب بر روی کویل ها وجود دارد که این مساله را نیز با استفاده از دستگاه رسوب زدا و سختی گیر ویژه کولینگ تاور می توانید بر طرف نمایید.
در تصویر زیر مقایسه ای کلی بین ابعاد و قیمت حدودی برج خنک کن مدار باز، کولینگ تاور سیکل بسته و برج خنک کن هیبریدی را ملاحظه می کنید.
مقایسه اندازه و قیمت کولینگ تاور سیکل بسته، مدار باز و برج خنک کننده هیبرید
فرق کولینگ تاور هیبرید با مدار بسته
یکی از انواع دیگر کولینگ تاور که شباهت به برج خنک کن مدار بسته با کویل دارد، برج خنک کننده هیبرید است. در سیستم هیبرید یا کولینگ آدیاباتیک معمولا دمای سیال در دو مرحله و توسط دو سیکل هوا خنک و سیکل تبخیر کاهش می یابد. بزرگترین مزیت برج خنک کن هیبرید دوگانه، کاهش مصرف آب آن است که البته در بسیاری از موارد نسبت به قیمت بسیار بالای آن از توجیه اقتصادی برخوردار نمی باشد. باید توجه داشت که برج خنک کن مدار بسته، تا حد زیادی مشابه سیستم هیبرید بوده ولی قیمت آن بسیار منطقی تر است.
در تصویر زیر شمایی کلی از سیستم برج خنک کن هیبرید (Hybrid Cooling Tower) را می بینید.
شماتیک عملکرد برج خنک کننده هیبریدی کم مصرف
به دلیل وجود کویل در برج های خنک کن مدار بسته، سازه این نوع کولینگ تاور باید از استحکام بیشتری برخوردار باشد. کویل برج خنک کننده مدار بسته از نظر جنس به دو گروه اصلی تقسیم می شود که به ارائه توضیحاتی در خصوص هرکدام و بررسی مزایا و معایب آنها می پردازیم.
1- کویل مسی برج خنک کننده
کویل مسی در کولینگ تاور به دلیل ضریب بالای انتقال حرارت، راندمان نسبتا بالاتری از کویل گالوانیزه دارد، اما به خاطر قطر و ضخامت کم لوله مسی، باید قبل از خرید به شرایط پروژه دقت کنید. ضخامت کم کویل مسی کولینگ تاور، موجب می شود این نوع کویل نسبت به ضربه و برخورد با اشیاء خارجی حساسیت زیادی داشته باشد و در صورت برخورد، ممکن است آسیب ببیند.
البته مس بخاطر رسانایی حرارتی بسیار خوب، به کم شدن دمای کولینگ واتر کمک بیشتری می کند و معمولا اندازه کویل مسی از نوع گالوانیزه کوچکتر است. به این خاطر قیمت برج سیکل بسته با کویل مس، از کویل گالوانیزه کمتر می شود.
با توجه به دلایل ذکر شده از کویل مسی در بعضی مصارف صنعتی استفاده می شود و برج خنک کننده مدار بسته با لوله مسی را می توانید برای استفاده به همراه چیلر و برای مصارف مسکونی و تجاری هم بکار ببرید.
نمونه کویل کولینگ تاور با لوله های مسی و کلکتور آهنی
2- کویل گالوانیزه برج خنک کننده و کویل استیل کولینگ تاور
کویل گالوانیزه و کویل استیل در برج خنک کن علیرغم ضریب انتقال حرارت پایینتر از کویل مسی، دارای قطر و ضخامت بیشتری بوده و به همین دلیل در مقابل تشکیل رسوب و سوراخ شدن مقاومت بیشتری دارد. البته اندازه کویل با لوله گالوانیزه از لوله مسی بزرگتر می شود و ممکن است قیمت کولینگ انتخابی شما گرانتر شود.
ما در شرایط محیطی خورنده و کاربردهای صنعتی خشن، Cooling tower مدار بسته را با کویل گالوانیزه توصیه می کنیم. البته ممکن است در برخی از موارد با توجه به الزامات صنعت، نیاز به استفاده از لوله و کویل استیل ضد زنگ در برج خنک کننده باشد که طراحی این نوع کویل نیز مانند کویل های گالوانیزه است. با این تفاوت که روش جوش لوله ها در کویل استیل تفاوت دارد و باید حتما از جوش استیل استفاده کنیم.
تصویر نمونه کویل آهنی گالوانیزه گرم که در کولینگ تاور استفاده میشود.
نکات مهم در ساخت کویل برای برج خنک کننده مدار بسته
در نظر داشتن این نکته ضروری است که کویل با لوله مسی و کویل گالوانیزه مورد استفاده در کولینگ تاور سیکل بسته، حتما باید پس از ساخت زیر تست فشار برود و در حالت دوم، کل مجموعه بعد از ساخته شدن، در حوضچه مخصوص با روکش گالوانیزه گرم پوشش داده شود.
فرق گالوانیزه گرم و گالوانیزه سرد در ساخت کویل(لوله ای)
کویل فلزی در صورت استفاده از لوله گالوانیزه سرد و خم کردن آن، در هنگام بهره برداری دچار زنگ زدگی خواهد شد. در واقع اگر برای ساخت کویل، از لوله آماده گالوانیزه یا همان روش گالوانیزه سرد استفاده کنیم، موقع خم کردن لوله ها، روکش گالوانیزه از محل خم ترک می خورد و به مرور زمان قسمت آهنی لوله زنگ میزند و سوراخ می شود. برای همین است که فرآیند ما در تولید کویل گالوانیزه با بقیه همکاران متفاوت است. ما ابتدا کل کویل را از لوله آهنی می سازیم. لوله ها را با جوش به هم متصل می کنیم و با روش هیدرو استاتیک، از وجود نداشتن سوراخ یا مک در جوش لوله مطمئن می شویم. در انتها کل کویل بعد از تست و پرداخت، وارد حوضچه گالوانیزه می شود. با استفاده از این روش که به آن گالوانیزه گرم می گویند، دیگر لوله های کویل پس از قرار گرفتن در استخر آبکاری گالوانیزه، خم نمی شوند و جوشکاری هم قبل از آبکاری است و برای همین تمام قسمت های کویل پوشش ضد زنگ گالوانیزه دارند. روش گالوانیزه گرم از روش گالوانیزه سرد گرانتر است اما عمر کویل را بسیار زیاد می کند. در عکس بعدی نمونه کویل زنگ زده برج خنک کن را که به خاطر ارزان تر شدن از روش گالوانیزه سرد و لوله های بی کیفیت در آن استفاده شده را مشاهده می کنید.
تصویر نمونه کویل ارزان گالوانیزه سرد یک برج خنک کننده که به خاطر کیفیت پایین زنگ زده است
روش تست کویل گالوانیزه، کویل استیل و کویا با لوله مسی
برای آزمایش کیفیت جوش و سوراخ نبودن کویل برج خنک کننده، از روش تست فشار با آب که به تست هیدرواستاتیک هم معروف است، استفاده می شود. در تست هیدرو استاتیک کویل، با استفاده از مجموعه پمپ، فشار سنج، ولو یک طرفه و برخی تجهیزات دیگر، فشار آب داخل کویل به بیشتر از 8 بار(8 اتمسفر) می رسد و کویل مدت زمانی در این شرایط باقی می ماند. با این روش اگر لوله ها در قسمتی سوراخ داشته باشند یا جوش لوله ها درست انجام نشده باشد، نشت شدید آب اتفاق می افتد. کویل فقط وقتی در برج خنک کننده ما استفاده می شود که از تست فشار هیدرو استاتیک با موفقیت خارج شده باشد. به دلیل همین حساسیت ها و سختگیری ها است که ما به مشتریانمان توصیه می کنیم از خرید کولینگ تاور صرفا ارزان و بی کیفیت خودداری کنند.
ساخت و فروش برج خنک کننده صنعتی مدار بسته صنعتی
ساخت و فروش کویل گالوانیزه و کویل مسی کولینگ تاور - برج خنک کن
طراحی و ساخت برج خنک کن مدار بسته و کولینگ تاور هیبرید با استاندارد CE اروپا
کاهش مصرف آب برج خنک کننده
شرکت آراکو
محمد قربانعلی بیک
09124780268
02166561974
02166129745
خدمات طراحی و فروش کولینگ تاور، فن فایبرگلاس و پکینگ
کانال آپارات ویدئو و فیلم آموزشی برج خنک کن
سوالات رایج و معمول درباره کولینگ تاور مدار بسته
-قیمت برج خنک کن مدار بسته با کویل مسی چقدر از کولینگ تاور با کویل گالوانیزه بیشتر است؟
در برج خنک کننده صنعتی با کاربرد خاص و شرایط ویژه، استفاده از کویل گالوانیزه بسیار بهتر از کویل مسی است زیرا استحکام و مقاومت بالاتری در مقابل ضربه و عوامل خارجی دارد. کویل مسی برج خنک کننده مدار بسته(Cooling tower coil) در بعضی باعث می شود قیمت کولینگ تاور مدار بسته 20 الی 40 درصد افزایش داشته باشد. البته در دبی های زیر 200 متر مکعب در ساعت، برج خنک کن سیکل بسته با لوله مس ارزانتر می شود.
-تفاوت مدار آب اصلی با آب مدار باز در برج خنک کننده مدار بسته چیست؟
آب سیستم خنک کاری در داخل کویل جریان دارد و به خاطر محصور بودن سیستم، به ندرت آلوده شده و یا رسوب می کند. آب مدار باز، آبی است که بر روی کویل ها پاشیده می شود تا بر اثر جریان هوا و تبخیر سطحی، مایع داخل کویل خنک شود و این دو مایع ارتباطی با هم ندارند. برای جبران آب تبخیر شده، در قسمت حوضچه برج خنک کن - Cooling tower basin، به کمک یک شناور آب جبرانی را وارد حوضچه می کنند و آب مدار باز مجددا از داخل حوضچه به کمک پمپ، دوباره به نازل ها منتقل میشود و بر روی کویل پاشیده خواهد شد.
به این ترتیب پمپ آبی که بر روی کویل مسی و گالوانیزه یا استیل پاشیده می شود نیز جزو قطعات کولینگ تاور مدار بسته است.
-آیا با استفاده از کولینگ تاور مدار بسته کویل دار و سیستم کنترل برج خنک کن، می توان در مصرف آب صرفه جویی کرد؟
بله. از فایده های کولینگ تاور مدار بسته، امکان کنترل و مدیریت پاشش آب بر روی کویل است. به همین علت، و با هدف صرفه جویی در هزینه ها، در موارد زیادی می توان از برج خنک کننده مدار بسته به جای برج هیبریدی استفاده کرد. سیستم کنترل هوشمند برج خنک کن از سنسورهای دما، اینورتر یا درایو و نرم افزار کنترل تشکیل شده است. سیستم کنترل می توان علاوه بر کم کردن دور فن برج خنک کن به صورت هوشمند و با توجه به دمای هوای محیط، میزان آب پاشیده شده بر روی کویل را نیز با کنترل سرعت پمپ، تغییر دهد.
به این ترتیب، در فصل هایی مانند زمستان، بهار و پاییز، برج خنک کننده مدار بسته می تواند مانند کولر هوا خنک کار کرده و مصرف آب به شدت کم خواهد شد.
-آیا امکان تبدیل کولینگ تاور معمولی به برج خنک کن مدار بسته وجود دارد؟
این سوال بسیار مهمی است که بارها توسط کارفرما از ما پرسیده شده است. همانطور که گفتیم برج خنک کننده مدار بسته برای اینکه مقدار آب مشخصی را به همان دمای خروجی کولینگ تاور معمولی مدار باز برساند، بایید مساحتی بین 2.5 الی 5 برابر بزرگتر داشته باشد. مهمتر از مشکل مساحت، برج خنک کننده مدار باز توانایی تحمل وزن کویل را ندارد و اگر داخل آن کویل بگذاریم، احتمال خیلی زیادی وجود دارد که برج تخریب بشود. به همین خاطر است که برج خنک کن مدار باز را به نوع مدار بسته تبدیل نمی کنند و توصیه اکید می شود که کولینگ جدید مدار بسته خریداری کنیم.
-آیا کولینگ تاور سیکل بسته می تواند بتنی باشد؟
برج خنک کننده سیکل بسته عموما برای دبی های کم و متوسط استفاده می شود. به همین خاطر در کولینگ تاور بتنی، معمولا از کویل استفاده نمی شود و برج مدار بتنی معمولا مدار باز است.
یک مساله دیگری هم که در برج بتنی مدار بسته پیش می آید این است که قرار دادن کویل ها بر روی ساپورت بسیار پیچیده می باشد. دلیلی این مساله این است که کویل را نمی توان از یک مقدار مشخص، بلندتر ساخت. در عین حال بر خلاف برج پکیج، در برج بتونی نمی توان قسمت فن استک و فن دک را باز کرد تا کویل از بالا به داخل کولینگ تاور هدایت شود.
البته این توضیحات شامل برج خنک کن هایبربولیک بتنی(مخروطی) نمی شود.
- آیا کولینگ تاور سیکل بسته بدون پاشش آب هم می تواند خنک می کند؟
پاسخ به این سوال کاملا بستگی به شرایط آب و هوا و دمای آب گرم ورودی دارد. مثلا اگر آب ورودی برج مدار بسته 50 درجه و دمای محیط 30 درجه سانتیگراد باشد، تا حدی خنک می شود. البته از آنجایی که کویل برج خنک کن با ایرکولر فرق دارد، برای خنک شدن با هوا طراحی نشده است. در نتیجه، مقدار کاهش دمای آن به صورت کاملا خشک، زیاد نیست.
- برج خنک کننده مدار بسته حداکثر تا چند درجه می تواند آب را در یک مرحله سرد کند؟
اگر دمای آب گرم ورودی و آب سرد مورد نظر از وت بالب فاصله ای بیش از 10 درجه داشته باشد، این امکان وجود دارد که کولینگ تاور سیکل بسته بتواند 20 تا 25 درجه سانتیگراد، آب را در یک مرحله خنک کند. هر چقدر فاصله آب سرد تا وت بالب(اپروچ) کمتر باشد، حداکثر دمای سرد شدن آب هم کا هش می یابد.
