روش انتخاب برج خنک کن(تعیین ظرفیت کولینگ تاور صنعتی)

استعلام کولینگ تاور، نحوه انتخاب و یا تهیه اسناد مناقصه برج خنک کننده مناسب صنعتی، از مواردی است که کارفرمایان محترم را در هنگام خرید یا پیشنهاد قیمت با مشکل مواجه می کند. برای شفافیت هرچه بیشتر و با هدف ارائه اطلاعات تخصصی، در این بخش به بیان توضیحاتی در خصوص فرآیند انتخاب برج خنک کن خواهیم پرداخت. با این توضیحات مراحل اصلی انتخاب کولینگ را به صورت طبقه بندی شده جهت استحضار شما عزیزان ذکر می کنیم.

1- انتخاب نوع برج خنک کننده

اولین مرحله از فرآیند انتخاب و طراحی کولینگ تاور، مربوط به تعیین نوع مناسب جهت کاربری صنعتی می باشد. همانگونه که در مطالب پیشین ذکر کردیم، استفاده از برج خنک کننده بطری شکل(Bottle type Cooling tower) بدلیل اشکالات فراوان و راندمان پایین، امروزه در اکثر کشور های پیشرفته منسوخ شده است و به جای آن از برج خنک کن مکعبی و کانتر فلو استفاده می شود. کولینگ تاور های جریان مخالف (کانتر فلو) مکعبی به خاطر داشتن سازه مستحکم و طراحی مهندسی، امکان استفاده از گیربکس را هم برای کارفرما فراهم می کنند. همچنین تعمیرات و نگهداری آنها بسیار راحت تر و خرابی آنها بسیار کمتر از برج خنک کننده مدور(بطری شکل) است.

نمودار طبقه بندی انواع کولینگ تاور

برای مطالعه توضیحات بیشتر در خصوص انواع برج خنک کن به مطالب ذیل مراجعه فرمائید.

طبقه بندی برج خنک کن(کولینگ تاور) از نظر نحوه ایجاد جریان هوا

طبقه بندی برج خنک کننده از نظر نحوه برخورد آب و هوا

 انواع کولینگ تاور از نظر شکل ظاهری

تاریخچه برج خنک کننده(کولینگ تاور)

2- تعیین شرایط کارکرد و ظرفیت برج خنک کننده

در مرحله دوم از انتخاب برج خنک کن، باید شرایط کارکرد آن را مشخص کرد. بر خلاف کاربری های مسکونی که از برج خنک کن برای خنک کردن چیلر جذبی و یا تراکمی استفاده می شود، در کاربرد های صنعتی باید به نکات دیگری توجه کنیم.

مهمترین موردی که باید به آن توجه فرمایید این است که تنها با داشتن ظرفیت برج خنک کننده(مقدار تن تبرید) نمی توانیم مشخصات کولینگ تاور مورد نظر(مثل اندازه، مدل دستگاه و قیمت) را متوجه بشویم. 

به عنوان مثال مشخصات یک برج خنک کن 100 تن، 200 تن، 500 تن و یا 1000 تنی(تن تبرید) از نظر ابعاد و اندازه کاملا بستگی به شرایط کارکرد دارند. به همین خاطر است که ممکن است یک کولینگ تاور صد تنی از برج خنک کننده 200 تن تبرید بزرگتر باشد.

برای طراحی اصولی برج خنک کننده، باید 4 فاکتور یا مشخصه زیر به صورت کامل و دقیق از طرف سازنده خط تولید یا دستگاهی که نیاز به خنک کاری دارد، اعلام شده باشد. این 4 مولفه عبارتند از : 

-دمای آب ورودی  کولینگ تاور

-دمای آب مورد نیاز خروجی از برج خنک کننده 

-دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب در ساعت یا لیتر در دقیقه

-موقعیت جغرافیایی برای تعیین مقدار وت بالب

 

اطلاعات مورد نیاز برای استعلام قیمت برج خنک کن صنعتی

3- وضعیت واتر لود برج خنک کننده  

با تاکید مجدد بر این مطلب که واحد تن تبرید معیار مناسبی برای انتخاب برج های خنک کننده صنعتی نیست، توجه شما را به این نکته جلب می کنیم که یکی از محدودیت های بسیار رایج در برج خنک کن صنعتی به ویژه در کولینگ تاور های مورد استفاده برای خنک کردن چیلر جذبی، واتر لود(Cooling tower rain density) یا میزان آب قابل پاشش بر سطح واحد(متر مربع) است.

عدد واتر لود بر اساس نوع پکینگ کولینگ تاور مشخص می گردد. از آنجا که در اکثر برج های خنک کننده فایبر گلاس، از پکینگ فیلم با جنس پی وی سی و یا پلی پروپیلن استفاده می شود، میزان واترلود نباید از 25-27 متر مکعب در ساعت بر متر مربع تجاوز نماید. با افزایش واتر لود از این حد، عملا آب پاشیده شده بر روی پکینگ برج خنک کن نمی تواند به خوبی از منافذ لانه زنبوری پکینگ عبور کند و  کارایی خود را از دست می دهد.

در برخی از موارد و در صورت عدم آشنایی خریدار، عده ای از تولید کنندگان اقدام به فروش برج خنک کننده با ابعاد کوچکتر می نمایند که صرفا موجب پایین آمدن قیمت می گردد، لیکن این مساله در فصول گرم و نیز زمان عملکرد مداوم دستگاه می تواند ضرر های جبران ناپذیری را به سیستم وارد نماید.

به منظور مشخص شدن مفهوم واتر لود به ذکر مثالی در رابطه می پردازیم. فرض کنیم جهت خنک کاری بخشی از خط تولید، نیاز است آب با دبی 110 متر مکعب بر ساعت از دمای 40 درجه سانتیگراد به دمای 30 درجه برسد. در این شرایط یکی از تامین کنندگان (تولید کننده A ) پیشنهاد استفاده برج خنک کن به ابعاد 2 متر در 2 متر (طول و عرض) و دیگری  (تولید کننده B ) پیشنهاد استفاده از کولینگ تاور مکعبی به ابعاد 2.5 در 2.5 متر داده است و هر دو تولید کننده نیز از پکینگ فیلم لانه زنبوری استفاده می کنند.

با توجه به اطلاعات موجود مساحت برج خنک کن تولید کننده A، معادل 4 متر مربع و مساحت برج تولید کننده B معادل 6 متر مربع می باشد. با در نظر گرفتن دبی 110 متر مکعب در ساعت، واتر لود(Cooling tower water load) کولینگ تاور تولید کننده A معادل 27.5 و واتر لود برج خنک کننده تولید کننده B معادل 18.3 خواهد بود. (تقسیم دبی بر مساحت)

با توجه به محدودیت واتر لود یا واتر لودینگ، مشخص است که تولید کننده اول به منظور کاهش ابعاد برج و کاهش قیمت، پیشنهادی ارائه کرده است که ضریب اطمینان بسیار کمی دارد و می تواند به بروز مشکلاتی برای خریدار در گرمای تابستان و هنگام استفاده از حداکثر ظرفیت خط تولید انجامد.

4- شرایط آب برج خنک کن

مهمترین تاثیر شرایط آب در انتخاب و طراحی برج خنک کن بر روی نوع پکینگ کولینگ تاور می باشد. بدین ترتیب در شرایطی که سختی آب زیر 300 - 500 باشد می توان از پکینگ های فیلم استفاده کرد که قیمت کمتری دارند. اما برای سختی بالای آب در کولینگ تاور (TH بالای 500) لازم است از پکینگ اسپلش ضد رسوب استفاده نمود تا پس از مدتی پکینگ ها دچار گرفتگی نشده و راندمان برج خنک کن کاهش نیابد.

تاثیر رسوب بر برج خنک کننده

علاوه بر سختی آب، میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب کولینگ تاور در انتخاب نوع قطعات و تجهیزات داخلی بسیار تاثیر گذار است. برای مثال در حالت عادی و زمانی که PH آب برج خنک کن بین 6 تا 8 باشد، می توانم از ساپورت و قطعات گالوانیزه استفاده کنیم. اما هنگامی که آب برج خنک کننده به شدت قلیایی یا اسیدی باشد باید به ترتیب از قطعات استیل 304 و 316 استفاده شود. در حالیکه اگر درجه قلیایی و اسیدی بودن آب به کمتر از 4.5 و یا بالاتر از 9.5 برسد باید از رزین های ویژه در بدنه برج خنک کن استفاده کرد.

 

---

طراحی و فروش برج خنک کن صنعتی

شبیه سازی جریان هوا و آب در کولینگ تاور

بهینه سازی برج خنک کننده صنعتی

فروش قطعات برج خنک کننده صنعتی 

فروش پکینگ ضد رسوب آلمانی

شرکت آراکو

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

02166129745

[e-mail]

---

برای مطالعه توضیحات تکمیلی در خصوص شرایط آب برج خنک کن به مطالب ذیل مراجعه فرمائید.

سختی آب چیست و اثر آن بر عملکرد و رسوب در برج خنک کننده چگونه است؟

اسیدی یا قلیایی بودن آب کولینگ تاور

فروش برج خنک کننده شرکت آراکو

فیلم آموزشی برج خنک کن

کولینگ تاور برای صنایع تولید دارو 

Counter flow fiber glass cooling tower

صنایع پزشکی و دارویی همواره جزو صنایع بسیار حساس بوده و به دلیل شرایط ویژه ای که این صنایع دارا می باشند، انتخاب تجهیزات و ماشین آلات خط تولید در آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. خطوط تولید صنایع دارو و تجهیزات پزشکی مانند سایر صنایع نیازمند تجهیزات خنک کاری بوده و کاهش دمای در آن از اولویت خاصی برخوردار است.

یکی از تجهیزات مرتبط با خط تولید دارو، مواد آرایشی و بهداشتی و تجهیزات پزشکی، برج خنک کننده (کولینگ تاور) است.

به منظور حفظ استانداردهای خطوط تولید مواد دارویی و آرایشی بهداشتی، در نظر گرفتن پارامتر های مربوط به کولینگ تاور بسیار حائز اهمیت است. باید توجه داشت که بدلیل حساسیت و هزینه بسیار بالای توقف خطوط تولید، استفاده از برج خنک کننده بطری شکل (گرد) که به هیچ عنوان برای کاربری صنعتی مناسب نیست، در این صنعت نیز توصیه نمی شود. همانگونه که بیان شد تنها مزیت کولینگ تاور گرد قیمت پایین آن است که این مطلب با در نظر گرفتن کیفیت پایین، راندمان کم و نیاز به تعمیرات و نگهداری زمانبر، به صرفه نیست. با این توضیحات برای صنایع حساس، بهره گیری از برج خنک کن مکعبی کانتر فلو که برای استفاده صنعتی طراحی و تولید می شود متداول است.

از نکات مهمی که در انتخاب و طراحی برج خنک کننده صنایع دارویی و پزشکی باید در نظر داشت، می توان این موارد را نام برد:

- استفاده از پکینگ با کیفیت(ترجیحا پکینگ اسپلش ضد رسوب از جنس PP)

- بکار گیری کویل استیل و گالوانیزه گرم به جای کویل مسی(کویل مسی در مقابل شرایط محیطی بسیار حساس و آسیب پذیر است) در برج خنک کننده مدار بسته

- استفاده از سیستم دایرکت درایو یا گیربکس برج خنک کن و عدم استفاده از تسمه و پولی(سیستم تسمه پولی علاوه بر راندمان پایین، استهلاک و میزان خرابی بسیار بیشتری دارد)

- بهره گیری از بدنه با کیفیت فایبر گلاس

- استفاده از فن فایبرگلاس ایرفویل(کامپوزیت)

 

مقاله نحوه انتخاب کولینگ صنعتی

 

فروش برج خنک کن (کولینگ تاور) داروسازی با استاندارد CE

طراحی و فروش برج خنک کننده مدار بسته

افزایش راندمان و بهبود عملکرد کولینگ تاور صنعتی

تامین پکینگ اسپلش ضد رسوب آلمانی از جنس PP

شرکت آراکو - محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166129745

02166561974

www.araco.ir 

کانال آپارات ویدئو و فیلم آموزشی برج خنک کننده-کولینگ تاور : https://www.aparat.com/ARACo_cooling

فولاد سازی جزء بزرگترین و گسترده ترین صنایع در ایران و سایر کشورهای پیشرفته بشمار میرود. در سالیان اخیر و با افتتاح مجتمع های ذوب آهن و فولاد، ظرفیت تولیدی کشور افزایش قابل توجهی یافته است. آهن و فولاد یکی از ابزارهای تولید و توسعه کشور بوده و تقریبا در تمامی صنایع و پروژه های عمرانی کاربردی وسیع دارد.

کولینگ تاور در صنعت فولاد(Steel industry Cooling tower)

کارخانه های فولاد دارای فرآیندهای مختلفی هستند. برخی از فرآیندهای صنعت فولاد نیاز به خنک کاری دارند. پروسس های اجرایی در خطوط تولید فولاد، که نیاز به آب جهت خنک کاری و کولینگ تاور دارند، عبارتند از:

• خط نورد گرم ورق، میلگرد، تیر آهن

• کولینگ برای عملیات حرارتی

• خنک کاری کوره های صنعت فولاد

• کولینگ واحد تولید شمش و مفتول و پروفیل

• واحد احیا

معمولا بخش عمده ای از فرآیند خنک کاری در تولید فولاد، به کمک آب و از طریق برج خنک کن(کولینگ تاور) صورت می پذیرد. در عین حال صنعت فولاد دارای ویژگی های منحصر به فردی است که یه سبب این ویژگی ها، طراحی و ساخت برج خنک کن صنایع فولاد اهمیت ویژه ای دارد. چالش های کارخانجات و مجتمع های فولاد که در ساخت و نگهداری کولینگ تاور تاثیر می گزارد عبارت است از:

- وجود غبارات آهن و ذرات معلق در هوا

- سختی آب نسبتا بالا

- پرت و پاشش آب در برج خنک کن صنایع فولاد

- محدودیت های مصرف برق و انرژی

بهینه سازی مصرف آب برج خنک کن در فولاد سازی

همانطور که میدانید کشور عزیزمان ایران دارای منابع و ذخایر آبی محدودی است. به همین خاطر صرفه جویی در مصرف آب به خصوص در کولینگ تاورهای صنعتی می تواند کمک شایانی به جلوگیری از خشک شدن سفره های آب و  کاهش هزینه آب و برق کند. با این توضیحات استفاده از سیستم هوشمند، قطره گیر و پکینگ با کیفیت و استاندارد و نیز شبیه سازی CFD جریان هوا در کولینگ تاور، می تواند در مدیریت مصرف آب بسیار موثر باشد. 

یک گزینه دیگر برای کم کردن تبخیر آب در کارخانه فولاد و ذوب آهن، استفاده از کولینگ تاور هیبرید است. ما برای مشاوره، طراحی و بهینه سازی برج خنک کننده در صنایع فولاد نیاز به اطلاعات اولیه پروسس داریم. 

ما با استفاده از اطلاعاتی مانند دبی آب فرآیند، دمای ورودی و خروجی، وت بالب و بررسی شرایط میدانی، می توانیم برای کاهش مصرف آب و برق در برج خنک کننده صنایع فولاد، روشهایی پیشنهاد کنیم. با اجرای روشهای بهینه در کارخانجات فولاد علاوه بر کاهش هزینه ها، از لحاظ زیست محیطی نیز به وضعیت اقلیمی کمک خواهیم کرد. البته ممیزی انرژی، بهینه سازی و مدیریت مصرف آب کولینگ تاور، نیازمند توجه مدیران ارشد، و تامین بودجه تحقیقاتی و اجرایی است.

سختی و رسوب آب در صنایع فولاد

یکی از مشکلاتی که در صنایع فولاد با آن مواجه هستند، سختی آب و وجود گرد و غبار است. املاح آب و ذرات معلق باعث بالا رفتن مقدار رسوب در مسیر پایپینگ و بویژه برج خنک کننده می شود. قسمت های اصلی کولینگ تاور که در صنایع فولاد و ذوب آهن دچار رسوب می شوند معمولا پکینگ ها و نازل ها هستند.

رسوب و گرفتگی نازل برج خنک کن

تشکیل رسوب در نازل برج خنک کننده باعث می شود پاشش آب بر روی پکینگ به صورت یکنواخت نباشد. در عین حال فشار آب در سیستم آبرسانی بالا می رود که به پمپ آب تنش وارد کرده و مصرف برق را افزایش می دهد. در تصویر زیر رسوب ایجاد شده بر روی نازل کولینگ تاور را بر اثر سختی آب زیاد، مشاهده می کنید.

رسوب و گرفتگی پکینگ برج خنک کننده

پکینگ یا فیلینگ که وظیفه مهم ایجاد سطح مفید تبخیر در برج خنک کننده را بر عهده دارد به مرور زمان و یا به خاطر بالا بودن سختی آب دچار گرفتگی می شود. به صورت کلی در صنعت فولاد، ذوب آهن و کارخانه های تولید مصنوعات آهنی، استفاده از پکینگ فیلم توصیه نمی شود. دلیل این مساله این است که پکینگ فیلم پس از مدتی دچار رسوب شده و راندمان خنک کاری کولینگ تاور را کم می کند. از طرفی به دلیل دائم کار بودن خط تولید کارخانجات تولید فولاد، تعویض و یا رسوب زدایی فیلینگ بسیار دشوار است.

تشکیل جلبک و بایو-فیلم از دیگر مواردی است به گرفتگی پکینگ می انجامد. بهترین گزینه برای صنایع فولاد و ذوب آهن، استفاده از پکینگ نت اسپلش ضد رسوب و یا اسپلش گرید است. پکینگ های اسپلش به صورت کلی از جنس پلی پروپیلن(PP) هستند و در مقابل رسوب گرفتن و تشکیل جلبک مقاومت زیادی دارند.

در عکس های زیر نمودار انتخاب پکینگ و مزیت های پکینگ نت اسپلش را مشاهده می کنید.

طراحی و فروش برج خنک کن فولاد سازی

ساخت کولینگ تاور کارخانه فولاد

تولید قطعات برج خنک کننده شرکت فولاد

فروش قطره گیر کولینگ تاور فولاد

تولید پکینگ نت اسپلش و فیلینگ اسپلش گرید

شبیه سازی و بهینه سازی مصرف آب کارخانه های فولاد

مشاوره و تهیه اسناد مناقصه

کولینگ تاور های سری RMS

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166129745

02166561974

لینک های مرتبط

کانال آپارات ویدئو و فیلم برج خنک کننده

مشاوره بهینه سازی و محاسبات نرم افزاری کولینگ تاور

تاریخچه پیدایش کولینگ تاور(Cooling tower history)

با آغاز انقلاب صنعتی(Industrial revolution) در دهه 90 میلادی، سه حوزه صنعت، حمل و نقل و کشاورزی دچار تحولات بنیادینی گشتند. اختراع موتور بخار که بسیاری آن را به عنوان یکی از عوامل آغازگر انقلاب صنعتی می دانند، سبب شد که حجم تولید کارخانجات افزایش یافته و به جای استفاده از نیروی انسانی، از انرژی مکانیکی برای خط تولید استفاده گردد. نتیجه این اتفاق، بزرگ شدن شرکتها و افزایش حجم تولید بود.

مراحل انقلاب صنعتی

دلیل ابداع(اختراع) برج خنک کننده

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

در اواخر قرن نوزدهم و ابتدای قرن بیستم، اولین نمونه های برج خنک کن، با تکیه بر کاهش دما بر اثر تبخیر سطحی معرفی شدند. برج های خنک کننده اولیه، دارای سیستم بسیار ساده ای بودند که در آن آب از ارتفاع مشخصی به داخل دستگاه پاشیده می شد و به واسطه برخورد با هوا خنک می گردید. در کولینگ تاورهای قدیمی معمولا جنس بدنه از چوب بود و اجزایی مثل فن و پکینگ وجود نداشت. در تصاویر زیر نمونه تبلیغات قدیمی برج خنک کن شرکت دونپورت را ملاحظه می کنید.

واژه برج خنک کن یا کولینگ تاور نیز به واسطه شکل هندسی اولیه این تجهیز بر روی آن گذاشته شد. 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 به صورت طبیعی شکل میگرفت.در تصویر زیر نمونه ای از اولین مدلهای برج خنک کن را(کولینگ تاور) مشاهده میکنید.

نمونه کولینگ تاور اولیه بدون فن 

اختراع و استفاده از برج خنک کننده جریان اجباری/مکانیکی

Mechanical draft cooling tower invention and development

با پیشرفت تکنولوژی در اواخر دهه 90 و ابتدای قرن 20 و به ویژه اختراع موتور احتراق داخلی و برق برای مصارف صنعتی، روند توسعه و رشد کارخانجات تسریع گردید. در این زمان استفاده از برج های خنک کن در نیروگاهها و خطوط تولید هم به کاربری های قبل اضافه شد.

تولید عمده و صنعتی موتورهای الکتریکی و فن، به اختراع برج های خنک کن با جریان هوای اجباری(مکانیکی) کمک زیادی نمود. این مدل کولینگ دارای راندمان بیشتری بودند و در عین حال فضای کمتری اشغال می کردند.

برج خنک کننده بلژیک

یکی از نمونه های بسیار مشهور نیروگاهی، کولینگ تاور شارلوا بلژیک است که از مدل های بتنی بسیار بزرگ می باشد. این برج(Power Plant IM – Charleroi, Belgium) بخاطر سازه عظیمش اکنون به عنوان یک جاذبه قدیمی شناخته می شود. این نیروگاه(آی ام) که در سال 1921 ساختش تمام شد، یکی از بزرگترین نیروگاه های ذغالی در بلژیک بود.

کولینگ بتنی نیروگاه شارلوا بلژیک، در زمان پیک تولید برق، مقدار 480،000 گالون آب را در هر دقیقه خنک می کرد(معادل 180 هزار متر مکعب در ساعت) که با استاندارد های امروزی نیز عددی حیرت آور است!

تاریخچه استفاده از کولینگ تاور پکیج فایبرگلاس

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 خنک کن فایبر گلاس به مرور وارد بازار شد.

نمونه برج خنک کننده فایبرگلاس پکیج مکعب

مزیت فایبرگلاس، مقاومت در برابر رسوب و خوردگی و از بین رفتن معضل زنگ زدگی در بدنه برج خنک کننده است. همچنین قطعات کامپوزیت فایبر گلاس از استحکام نسبتا بالایی نیز برخوردار هستند. 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 بسیار زیاد(بیش از 2 هزار متر مکعب در ساعت) باشد، همچنان از برج خنک کننده Field Erected یا مونتاژ در محل استفاده می کنیم

از مواردی که در افزایش راندمان برج خنک کن در طول تاریخ تاثیر بسزایی داشت، مب توانبم به تکنولوژی تولید پکینگ PVC و PP به منظور افزایش راندمان تبخیر اشاره کنیم. 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. همانطور که گفتیم که در گذشته و اواسط قرن بیستم، استفاده از چوب در سازه کولینگ تاور نیز رواج داشت و برخی از برج های قدیمی صنعتی دارای بدنه چوبی بودند.

تصویر برج خنک کننده قدیمی چوبی

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 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.

نمودار طبقه بندی انواع کولینگ تاور

 

سایزینگ و انتخاب کولینگ تاور برای چیلر جذبی و تراکمی

فروش سیستم ضد گرفتگی و رسوب کولینگ تاور

فروش پکینگ کولینگ تاور از جنس PVC و PP

طراحی برج خنک کن صنعتی فایبرگلاس

بهینه سازی راندمان برج خنک کننده

شرکت آراکو، محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166129745

02166561974

خدمات انتخاب برج خنک کننده

کانال آپارات فیلم آموزشی کولینگ تاور

لینک های مرتبط

طبقه بندی کولینگ تاور از نظر نحوه ایجاد جریان هوا

دسته بندی برج خنک کننده از نظر نحوه برخورد آب و هوا

انواع کولینگ تاور از نظر شکل ظاهری

تاریخچه کولینگ تاور

طراحی کولینگ تاور و انتخاب برج خنک کننده

Cooling tower design and selection

روشهای قدیمی طراحی برج خنک کننده، مبتنی بر استفاده از جداول و نمودارهای عمومی بوده است. در بسیاری از موارد طراحی و انتخاب کولینگ تاور صنعتی نیز بر مبنای اطلاعات تجربی بود که برای اقلیم خاصی کاربری داشت. این در حالی است که وسعت کشور عزیزمان ایران و وجود اقلیم ها و شرایط آب و هوایی متفاوت، موجب می گردد، که به منظور کارکرد بهینه یک برج خنک کن، طراحی ویژه ای برای آن صورت گیرد.

عدم رعایت اصول طراحی و استفاده صرف از کلید واژه تن تبرید یا تناژ تبرید برج خنک کننده در بسیاری از موارد به کارکرد نامناسب کولینگ تاور در آن منطقه خواهد انجامید.

به عنوان مثال مشخصات و ابعاد و اندازه برج خنک کننده ای با ظرفیت 100 تن تبرید در شهر تهران در مقایسه با یک کولینگ تاور با همین ظرفیت در آب و هوای مرطوب مانند اهواز یا بندر عباس کاملا متفاوت است. این در حالی است که بسیاری از تولید کنندگان برج خنک کن این موارد را در عملیات طراحی لحاظ نمی کنند.

نمودار تغییرات متوسط دمای هوای روز و شب در ایران(نمودار هفتگی دمای حداقل و حداکثر)

به منظور طراحی برج خنک کن صنعتی به خصوص در صنایعی مانند فولاد، روی، مواد غذایی باید موارد ذیل حتما در طراحی در نظر گرفته شود :

-  دمای آب ورودی به برج خنک کننده

- دمای مورد نیاز آب خروجی از کولینگ تاور - الزاما بالاتر از دمای مرطوب - حباب تر یا Wet bulb  

- شرایط آب و هوایی و موقعیت محل نصب کولینگ تاور

- آنالیز آب کولینگ تاور - میزان سختی آب، PH و ...

- جهت وزش باد غالب و هندسه ساختمانها و فضای اطراف برج خنک کننده

- نوع صنعت و کاربری برج خنک کن

با داشتن اطلاعات فوق مشاور خواهد توانست برج خنک کن مناسب هر صنعت و موقعیت جغرافیایی را شناسایی کرده و همچنین از بین تولید کنندگان داخلی، برند های مناسب را معرفی نماید.

اطلاعات مورد نیاز برای طراحی و انتخاب برج خنک کننده صنعتی

شرکت آراکو با سابقه ای مناسب در حوزه شبیه سازی سیالاتی و طراحی و بهینه سازی برج خنک کن، آماده همکاری با صنایع مختلف به خصوص پتروشیمی ها و پالایشگاه ها در حوزه محاسبات، طراحی، تهیه اسناد فنی جهت استعلام و خرید و بهینه سازی مصرف آب برج خنک کننده می باشد.

 

طراحی برج خنک کن بتونی و فایبر گلاس صنعتی

طراحی کولینگ تاور صنعتی و مسکونی

کاهش مصرف آب و اورهال (تعمیرات) برج خنک کننده

فروش برج خنک کن(کولینگ تاور) صنعتی پکیج

شرکت آراکو 

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

02166129745

www.araco.ir

مفاهیم اصلی و تعاریف در طراحی و بهینه سازی کولینگ تاور

تبخیر سطحی چیست : تبخیر سطحی فرآیندی است که در آن، مایع مورد نظر در دمایی غیر از دمای جوشش، 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 مایع (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. با توجه به این توضیحات داریم:

QV=mLV 

تغییر فاز بخار، آب و یخ 

در حقیقت طی فرآیند تبخیر سطحی، مایع تبخیر شده گرمای نهان تبخیر را از محیط می گیرد و موجب خنک شدن سیال و محیط می گردد. این همان فرآیندی است که هنگام خارج شدن از استخر، موجب سرد شدن بدن شما در هوای آزاد می شود.

مهمترین مزیت تبخیر سطحی نسبت به روش های دیگر سرمایش، مصرف انرژی بسیار کم آن و سهولت ساخت تجهیزات آن می باشد ولی در عین حال این روش به مصرف بالای آب می انجامد.

روش های کاهش مصرف آب در برج خنک کننده

دمای حباب خشک - درای بالب

Dry Bulb 

دمای حباب 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.

دمای حباب مرطوب - 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.

باید توجه داشت که دمای خشک و دمای مرطوب در طی ماههای سال تغییر می کند ولی مفهوم از این دو دما در طراحی برج خنک کننده، متوسط حداکثر دمای خشک و دمای مرطوب در گرمترین فصل سال (مرداد ماه) است. همچنین دمای آب یا سیال خنک شده در برج خنک کن، در بهترین شرایط 2- 3 درجه بالاتر از دمای مرطوب یا Wet bulb خواهد بود.

تصویر تفاوت حباب مرطوب، وت بالب و دمای خشک

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 PsychrometricChart 

مفهوم رنج در برج خنک کن  

Cooling tower range

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. به صورت کلی دمای رنج یا اختلاف دمای ورودی و خروجی برج خنک کن نمی تواند در یک مرحله از 35-38 درجه بیشتر باشد و اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی مورد نظر در کولینگ تاور بیشتر از این عدد باشد، فرآیند خنک سازی باید در دو یا چند مرحله صورت گیرد.

به عنوان مثال اگر دمای آب وارد شده به برج خنک کن 80 درجه سانتیگراد بوده و دمای مورد نیاز خروجی کولینگ تاور 30 درجه باشد، خنک کاری باید طی دو مرحله و توسط دو برج خنک کننده به صورت سری انجام شود.

مفهوم دمای اپروچ در برج خنک کننده

Cooling tower approach

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.

برای مثال اگر دمای مرطوب محیط در شهری مانند آبادان یا اهواز معادل 30 درجه سانتیگراد باشه، برج خنک کننده می تواند نهایتا آب را تا دمای 33 درجه سانتیگراد خنک کند.

 

تصویر مفهوم دمای رنج و اپروچ در کولینگ تاور

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 میک آپ جبرانی 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 کولینگ تاور 

Cooling Blow down water

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

مفهوم ضریب تغلیظ در برج خنک کن

Cooling tower Cycle Of Concentration - COC

سیکل تغلیظ یا COC در کولینگ تاور به نسبت ذرات محلول در آب درون برج خنک کننده به ذرات محلول در آب ورودی یا همان آب میکاپ برج خنک کن گفته می شود. همانگونه که گفته شد ذرات معلق و محلول درون مدار برج خنک کن عمدتا به همراه بخار از کولینگ تاور خارج نمی شوند و بنابراین به مرور زمان غلظت آنها افزایش می یابد. به همین دلیل نیز از طریق آب زیر کش یا همان آب بلو داون و باید مقدار این ذرات را به حد استاندارد و مناسبی رساند. 

میزان سیکل تغلیظ یا Cycle of concentration در برج خنک کن صنعتی و کولینگ تاور بستگی به شرایط آب و کاربری برج خنک کننده دارد ولی به صورت کلی عدد مناسب برای سیکل تغلیظ  برج خنک کن بین 3 الی 7 می باشد.

توضیحات تکمیلی در خصوص محاسبه مصرف آب برج خنک کننده

ظرفیت برج خنک کن بر حسب تن تبرید یا کیلو وات

محاسبه ظرفیت کولینگ تاور

همانطور که در ابتدای این مقاله توضیح دادیم، فرمول محاسبه حجم آب تبخیری در برج خنک کن در گرمترین حالت تقریبا برابر E=0.0018*R*C است که R معادل رنج یا اختلاف دمای ورودی و خروجی برج خنک کننده و C برابر مقدار دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب در ساعت است. از طرف دیگر حاصل ضرب دمای رنج در دبی آب در گردش، ظرفیت سرمایش کولینگ تاور بر حسب کیلو وات یا تن تبرید است.

اگر ظرفیت سرمایش یک کولینگ تاور را با Q نشان دهیم، مقدار ظرفیت خنک کاری Cooling tower بر حسب کیلو وات از فرمول زیر بدست می آید:

Q=R*C*4180/3600 kW

و ظرفیت برج خنک کننده بر حسب تن تبرید عبارت است از :

Q=(R*C*4180/3600)*0.285 rt

به این صورت برای حساب کردن و مشخص شدن مقدار آب تبخیر شده توسط برج خنک کن در بدترین وضعیت دمایی، می توانیم از روی ظرفیت برج خنک کن بر حسب کیلو وات مقدار تبخیر را به صورت تقریبی و با استفاده از فرمول زیر بدست بیاوریم. توجه کنید که در این فرمول ظرفیت کولینگ تاور بر حسب کیلو وات است. فرمول تبدیل کیلووات به تن تبرید سرمایش برابر 1kW=0.285rt است. 

 E=Q*0.0013 ~0.0015

یعنی جرم بخار آب تبخیر شده در برج خنک کن بر حسب کیلوگرم برابر است با ظرفیت سرمایش بر حسب کیلووات ضرب در 0.0013 یا 0.0015.

مثال : میزان تبخیر آب یک برج خنک کن به ظرفیت 500 تن تبرید را حساب کنید.

برای بدست آوردن مقدار آب میکاپ و تبخیر شده در بدترین شرایط دمایی (ظهر مرداد ماه) در مرحله اول ظرفیت پانصد تن تبرید کولینگ تاور را به کیلووات تبدیل می کنیم.

500rt/0.285=1750kW

با در نظر گرفتن این عدد و فرمول تبخیر خواهیم داشت مقدار تبخیر آب برابر است با

 E=1750*0.0013=2.3 m^3/h

یعنی این برج خنک کننده در اوج گرمای تابستان به میزان 2300 لیتر آب یا 2.3 متر مکعب در ساعت تبخیر آب دارد. البته باید در نظر داشته باشید که این عدد مربوط به بدترین شرایط دمایی است و در واقعیت ساعت های کمی در طول سال هستند که برج خنک کننده به این مقدار مصرف آب داشته باشد. مثلا در پاییز، زمستان، بهار و حتی ساعت های صبحگاه و شبانگاه، مصرف آب بسیار کمتر از این عدد خواهد بود.

ظرفیت برج خنک کن (کولینگ تاور) : به میزان حرارتی که برج خنک کننده با عمل تبخیر از سیال خنک شونده جذب می کند، ظرفیت کولینگ تاور می گویند. 

 

واحد ظرفیت برج خنک کننده کیلو وات یا تن تبرید است. هر کیلووات معادل 0.2843 تن تبرید است.

 

طراحی و فروش برج خنک کن صنعتی

محاسبات برج خنک کننده

شبیه سازی جریان هوا و آب در کولینگ تاور

بهینه سازی برج خنک کننده صنعتی

فروش قطعات برج خنک کننده صنعتی 

فروش پکینگ ضد رسوب آلمانی

شرکت آراکو

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

02166129745

[e-mail]

www.araco.ir

کانال آپارات ویدئو و فیلم آموزشی کولینگ : https://www.aparat.com/ARACo_cooling