در برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته، روش خنک کاری بر مبنای تبخیر سطحی آب است. بخاطر تبخیر آب، پس از مدتی، مقدار یونها و غلظت املاح موجود افزایش می یابد. به همین دلیل در برج خنک کن به منظور جلوگیری از کم شدن آب در مدار سرمایش، مشکل رسوب و افزایش بیش از حد غلظت یون ها، مفاهیمی با عنوان آب میکاپ و آب بلو داون یا آب زیر کش تعریف می شود.

مقدار  آب میک-آپ(تبخیر) کولینگ تاور

 Cooling tower evaporation loss, make up water, drift loss

 ما در این مقاله به شما توضیح میدهیم که چطور مقدار آب تبخیر شده، و آب جبرانی برج خنک کننده را حساب کنیم. به کمک فرمولها و روشهایی که در این مقاله به آن اشاره می کنیم، شما می توانید تصمیم گیری بهتری در مورد انتخاب نوع کولینگ تاور انجام دهید.

مصرف آب کولینگ تاور بخاطر تبخیر(evaporation loss)

همانگونه که می دانید کارکرد برج خنک کننده بر اساس اصل تبخیر سطحی است و کم شدن دمای آب با استفاده از گرمای نهان تبخیر محاسبه می شود. میزان تبخیر آب برج خنک کننده را می توان به صورت تقریبی از روی فرمول های ذیل بدست آورد.

فرمول 1 - محاسبه آب تبخیر شده در برج خنک کن

 E= 0.0015*R*C

در این فرمول 

E = میزان تبخیر آب بر حسب متر مکعب بر ساعت

R = اختلاف دمای رنج(ورودی و خروجی برج خنک کن در شرایط طراحی) بر حسب درجه سانتیگراد

C = دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب بر ساعت است.

فرمول 2 - محاسبه تبخیر آب در کولینگ تاور

E = 0.0018*R*C

که در این فرمول نیز ضرایب مانند فرمول شماره 1 هستند.

با این توضیحات نسبت تبخیر در برج خنک کننده به دبی آب در گردش، به صورت تقریبی برابر 0.0015 الی 0.0018 ضرب در اختلاف دمای رنج کولینگ تاور خواهد بود.

E/C = 0.0015 ~ 0.0018 *R

به عنوان مثال اگر در برج خنک کننده ای دمای آب ورودی معادل 40 درجه سانتیگراد و دمای خروجی  30 درجه سانتیگرد باشد، اختلاف دمای رنج، برابر 10 درجه است. همچنین اگر دبی آب در گردش را معادل 50 متر مکعب در ساعت در نظر بگیریم، میزان تبخیر آب در این برج خنک کن برابر 750 لیتر در ساعت یا 0.75 متر مکعب بدست می آید(با استفاده از ضریب 0.0015). همچنین نسبت تبخیر به آب در گردش برابر 0.015 خواهد بود.

تعیین میزان آب جبرانی برج خنک کننده(make up water)

میک-آپ برج خنک کن در حقیقت میزان آبی است که جهت جبران تبخیر و بلو-دان(Cooling tower blow down)، ترجیحا از یک منبع آب با کیفیت وارد مدار می شود. در صورتیکه آب جبرانی(make up water) به برج نرسد، بعد از مدتی میزان آب موجود در سیکل کولینگ تاور به شدت کاهش یافته و به تجهیزات و خط تولید صدمه وارد می شود. آب میک آپ علاوه بر جبران میزان آب تبخیر شده، موجب تعدیل غلظت یونها و سختی آب موجود در مدار سرمایش می گردد.

با این توضیح میزان آب جبرانی یا میکاپ برج خنک کن برابر است با مجموع تبخیر به علاوه میزان پاشش و هدر رفت آب و همچنین مقدار آب بلو-داون(زیرکش)

عکس بیسین و حوضچه کولینگ تاور و شناور آب جبرانی

حجم آب زیرکش شده در کولینگ تاور(Blow down) 

بلو داون در برج خنک کن به مقدار آبی گفته می شود که در یک بازه زمانی مشخص از سیستم خارج، و به جای آن آب میکاپ وارد می گردد. هدف اصلی از عملیات بلو-داون در کولینگ تاور، ثابت نگه داشتن سختی و یونهای موجود در آب است. البته در برخی از موارد، ثابت نگه مقدار اسیدیته یا قلیایی بودن(PH) آب برج خنک کننده هم توسط عملیات بلو داون صورت می گیرد.

تصویر پکینگ مدیا خراب شده و رسوب گرفته برج خنک کننده

برای درک بهتر مفهوم بلو داون در برج خنک کن(Cooling tower Blow down water) به یک مثال ساده اشاره می کنیم.

فرض کنید یک کتری برقی روشن شده و حجم آب درون کتری برقی به دلیل جوشش و تبخیر در حال کم شدن است. به دلیل کاهش مستمر مقدار آب، در بازه های زمانی مشخصی و معادل میزان تبخیر، به کتری آب اضافه می کنیم.

پس از مدتی غلظت یون ها و رسوبات آب درون کتری در حال کار، افزایش می یابد. در این حالت لازم است پس از مدتی آب داخل کتری را تخلیه کنیم تا رسوب و غلظت یون ها، بیش از حد افزایش نیابد. این مثال مفهوم آب بلو داون را در برج خنک کننده بیشتر مشخص می کند.

پکینگ ضد رسوب اسپلش برج خنک کننده

سیکل تغلیظ در برج خنک کن(Cycle Of Concentration)

سیکل تغلیظ آب(COC) کولینگ تاور یعنی حاصل تقسیم مقدار قابل پذیرش ذرات محلول در آب درون برج، به عدد میانگین ذرات محلول در آب ورودی یا همان میکاپ. همانگونه که گفته شد ذرات معلق و محلول درون مدار برج خنک کن، به همراه بخار از کولینگ 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، باید مقدار این ذرات را به حد استاندارد و مناسبی رساند. 

عدد سیکل تغلیظ یا Cycle Of Concentration در کولینگ تاور بستگی به شرایطی مانند سختی کل آب(TH)، مقدار جامدات محلول (TDS) و نیز کاربری برج خنک کننده دارد. به صورت کلی عدد مناسب برای سیکل تغلیظ کولینگ را بین 3 الی 7 در نظر میگیریم. البته عدد مربوط به سیکل تغلیظ در موارد که کاربری صنعتی داشته باشد ممکن است تا 8 و 9 نیز میرسد. 

برای مثال فرض کنیم مخزن یا بسین برج خنک کننده ای(Cooling tower Basin) 2 متر مکعب ظرفیت دارد و میزان تبخیر آب نیز به 0.5 متر مکعب در ساعت برسد. در این شرایط اگر عدد سیکل تغلیط در این برج خنک کن برابر 6 باشد، به این معنی است که پس از اینکه 6 بار حجم مخزن به صورت کامل تبخیر شد(معادل 4 ساعت)، باید یکبار آب داخل مخزن بصورت کامل زیرکش شود و از مدار خنک کاری خارج گردد. 

محاسبه ظرفیت کولینگ تاور بر اساس تن تبرید یا کیلو وات

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

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

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 بر حسب کیلو وات مقدار تبخیر را به صورت تقریبی و با استفاده از فرمول زیر بدست بیاوریم. توجه کنید که در این فرمول توان سرمایش کولینگ تاور بر حسب کیلو وات است. ما ضریب تبدیل کیلووات به تن تبرید را برابر kW=0.285 rt در نظر می گیریم. 

 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 تا 0.0015.

مثال : حجم 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 با توجه به فرمول تبخیر خواهیم داشت 

 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 ساعات کمی در طول سال هستند که برج خنک کننده به این مقدار آب مصرف کند. مثلا در پاییز، زمستان، بهار و حتی ساعت های صبحگاه و شبانگاه، مصرف آب بسیار کمتر از این عدد خواهد بود.

---

فروش کولینگ تاور فایبرگلاس صنعتی با استاندارد CE اروپا

فروش  سختی گیر برج خنک کن و دستگاه ضد رسوب کولینگ تاور

شبیه سازی و سیمولیشن جریان هوا و آب در کولینگ تاور

بهینه سازی و مشاوره برج خنک کن صنعتی

فروش پکینگ اسپلش و فیلم آلمانی PP

شرکت آراکو

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

02166129745

---

مقالات و لینک های مربوط

طراحی و فروش کولینگ تاور صنعتی

کانال آپارات فیلم آموزش برج خنک کن

محاسبه و فرمول میزان آب مصرفی در برج خنک کننده

دانلود مقاله سیستم سختی گیر کولینگ تاور

در این مقاله می خواهیم در مورد اثرات سختی و رسوب آب بر روی عملکرد برج خنک کن با شما صحبت کنیم. دانستن این اطلاعات به شما کمک می کند بتوانید راندمان عملکرد کولینگ تاور را بهتر کنید.

تاثیر آب در کولینگ تاور

 

علاوه بر این در مورد آسیب هایی که رسوب به پکینگ، نازل و سیستم توزیع آب می زند، بیشتر بدانید. 

Water TH - Water TDS effect in cooling tower

Scaling and fouling in Cooling tower

در قسمت اول، تعریفی از سختی آب و اثر آن بر سیستم های خنک کن تبخیری مثل Cooling tower، ارائه می کنیم.

سختی آب چیست و آب سخت بر عملکرد و رسوب برج  چه تاثیری دارد؟

برج خنک کننده به خاطر قیمت مناسب، مصرف برق کمتر از چیلر و قابلیت کاهش دما به میزان دلخواه در آب و هوای گرم ایران، معمولا بعنوان بهترین گزینه برای کاهش دما و خنک کاری خط تولید در نظ گرفته می شود.

کولینگ در برج خنک کننده بر اساس تبخیر آب صورت میپذیرد. به همین نیاز است توجه خاصی به مسائل و نکات مهم در خصوص آب در Cooling tower داشته باشید. 

تعمیرات و نگهداری و حفظ راندمان عملکرد و راندمان تبخیر کولینگ تاور جزو مهمترین نگرانیهای پرسنل نت کارخانجات است. سختی آب، یا TH-Total Hardnessیکی از عواملیست که بر عملکرد برجهای خنک کننده صنعتی و مسکونی تاثیر می گذارد. 

سختی آب بر اثر وجود یون فلزاتی مانند کلسیم، منیزیوم و در برخی موارد آلومینیوم یا آهن و ... ایجاد می شود. در این بین تقریبا در اکثر موارد، سختی بخاطر حل شدن یونهای کلسیم و منیزیوم است که البته وجود یون کلسیم تاثیر بیشتری دارد. سختی آب در برج خنک کننده به دو نوع سختی دائم(سختی دایم) و سختی موقت تقسیم می شود.

سختی موقت آب (Temporary water hardness)

این حالت که به سختی بی-کربنات نیز معروف است، بدلیل وجود نمکهای بی-کربنات-کلسیم-Ca(HCO3)2 و بی-کربنات-منیزیم Mg(HCO3)2 در آب، بوجود می آید. در مواردی که دمای آب افزایش یابد، سختی موقت آب از بین رفته و به صورت رسوب بر روی بدنه لوله ها و اتصالات باقی می ماند.

سختی دائم آب(Permanent water hardness)

سختی دائم آب عبارت است از وجود نمکهای غیر از بی-کربنات-کلسیم و منیزیوم. سختی کل در آب با گرما تبدیل به رسوب نمی شود و برای همین به سیستم های صنعتی صدمه نخواهد زد.

در مواردی که سختی آب(معمولا مربوط به وجود یون کربنات کلسیم) بالا باشد در بدنه برج خنک کننده، نازل ها، فن و از همه مهمتر پکینگ رسوب ایجاد می شود. این رسوب گیری باعث می گردد منافذ عبور هوا و آب کوچک و در برخی موارد بسته شود. در نتیجه راندمان برج خنک کننده به شدت کاهش یافته و همچنین در بدنه و اتصالات خوردگی بوجود خواهد آمد.

نمونه رسوب ایجاد شده به خاطر سخت بودن آب بر روی نازل کولینگ تاور

مقاله سیستم ضد رسوب ویژه کولینگ تاور

رسوب کربنات کلسیم چیست(caco3 Scaling)

آب مایعی است که می تواند انواع مواد معدنی را در خود حل نماید. با توجه به جنس خاک و بستر زمین، معمولا نمک های کلسیم(که موجب سختی آب می شوند) از مهمترین املاح آب هستند. کلسیم محلول در آب به صورت بی کربنات کلسیم وجود دارد. بی کربنات کلسیم انحلال پذیری بالایی در آب دارد. محلول آن شفاف بوده و کلسیم آن ته نشین نمی شود.

اما بی کربنات کلسیم به حرارت شدیدا حساس است و با افزایش دمای آب، به کربنات کلسیم تبدیل می شود. کربنات کلسیم در آب، قابلیت انحلال کمی داشته و به صورت لایه های رسوبی Scale بر روی سطوح Cooling tower می نشیند. واکنش شیمیایی که بی کربنات کلسیم را تحت تاثیر حرارت به کربنات کلسیم تبدیل می کند، عبارت است از :

 

بدلیل یک طرفه بودن این واکنش، پس از ایجاد رسوب و در صورت سرد شدن آب نیز، رسوب تشکیل شده به بی کربنات کلسیم تبدیل نمی شود.

از مهمترین نکاتی که در انتخاب پکینگ در برج خنک کننده فایبرگلاس یا بتونی باید در نظر گرفته شود، تطبیق نوع پکینگ برای سختی آب در محل است. پیشنهاد ما برای نوع پکینگ بر حسب سختی در برج های خنک کننده صنعتی به شرح زیر است :

1- پکینگ برای سختی آب تا 300 ppm در برج خنک کن

در این شرایط می توانید از پکینگ فیلم برای کولینگ تاور استفاده کنید. به این صورت در مواردی که از آب شهر یا آب چاه با سختی متوسط استفاده شود، Film fill برای ایجاد سطح تبخیر در برج خنک کننده گزینه مناسبی است. به صورت معمول برای برج خنک کن در صنعت تهویه مطبوع و چیلر، از پکینگ فیلم PVC یا PP استفاده می شود. در این نوع پروژه ها سختی آب در حدی نیست که به عنوان مثال نیاز باشد هر 6 ماه یکبار فیلینگ عوض شود.

2- سختی آب بین 300 تا 1000 ppm

در این شرایط توصیه اکید می کنیم از پکینگ اسپلش ضد رسوب از نوع VC ,NC و NB استفاده نمایید. این شرایط بیشتر در برج خنک کن صنعتی و در مواردی که آب چاه یا آب تامین شده سخت است بوجود می آید. بعضی از سازنده ها و تولید کنندگان کولینگ تاور، به خاطر اینکه قیمت محصول و اندازه برج خنک کننده کم شود، در پیشنهاد فنی و مالی از پکینگ فیلم استفاده می کنند. خریدار نیز با فرض صرفه جویی در خرید، به سمت تامین کننده ای میرود که قیمت کمتری را پیشنهاد کرده است. در صورتیکه این هزینه کم در ادامه برای خریدار مشکلات زیادی ایجاد می کنند. همچنین نیاز به تعمیرات و سرویس مداوم کولینگ تاور بسیار زیاد می شود. در نتیجه خط تولید به مشکل خورده و خریدار چندین برابر قیمت برج خنک کننده دچار ضرر می شود.

3- سختی آب بالاتر از 1000 ppm  برای کولینگ تاور

در حالتی که سختی آب بالای هزار پی پی ام باشد، بهتر است فیلینگ برج خنک کننده(پکینگ) را به صورت تخصصی و با کمک مشاور انتخاب کنید. البته در برخی از موارد(مانند صنایع تولید روی و سرب) از برج بدون پکینگ هم می شود استفاده کرد.

در ادامه مطلب، توضیحاتی کامل در خصوص قلیایی و اسیدی بودن یا همان PH آب برج خنک کن و نیز سختی آب و فاکتورهای تاثیر گذار در سختی آب ارائه کردیم.

دانلود فیلم آموزشی درباره سیکل تغلیظ کولینگ تاور

محاسبه و فرمول میزان آب مصرفی در برج خنک کننده

فروش پکینگ ضد رسوب و گرفتگی اسپلش و فیلم آلمانی PP

فروش برج خنک کننده صنعتی، مسکونی و تجاری(فایبرگلاس) با استاندارد CE اروپا

فروش دستگاه ضد رسوب Cooling tower

فروش قطعات برج خنک کننده صنعتی

شرکت آراکو

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166561974

02166129745

[e-mail]

https://www.araco.ir

سختی آب و سنگینی آب چیست؟

به صورت کلی و برای تعیین شرایط آب اعم از آشامیدنی یا صنعتی پارامترهایی تعیین شده است که با اندازه گیری آنها می توان شرایط آب مصرفی را سنجید. مهمترین این پارامتر ها عبارت اند از:

سنگینی آب - کل مواد جامد محلول در آب(TDS - Total Dissolved Soli )

منظور از TDS کل مواد جامد محلول در آب است که برابر مجموع غلظت همه یونهای موجود در آب می باشد. مواد محلول در آب ممکن است از نظر ماهیت  آلی یا معدنی باشند. 

واحد اندازه گیری TDS، میلی گرم در لیتر Mg/l است که از آن با عنوان لاتین PPM یاد می کنند. PPM کوچک شده عبارت Part per Million(قطعه در میلیون) می باشد. از آنجایی که هر متر مکعب آب وزنی در حدود 1000 کیلوگرم دارد، برای محاسبه TDS می توان از گرم در متر مکعب ناخالصی استفاده نمود. در برخی موارد از TDS به عنوان سنگینی آب نیز یاد می شود. برای اندازه گیری تی دی اس آب، علاوه بر ارسال نمونه آب به آزمایشگاه، می توان از دستگاه های پرتابل اندازه گیری TDS، مانند تصویر زیر استفاده کرد.

دستگاه اندازه گیری قابل حمل TDS آب برج خنک کن و مقدار تی دی اس برای آب آشامیدنی

EC-Electrical Conductivity 

قابلیت هدایت الکتریکی آب 

نشان دهنده قدرت یونی یک محلول برای انتقال جریان الکتریسیته است و  تابعی از قدرت یونی آب (مقدار کاتیون ها و آنیون های موجود در آب) می باشد. هدایت الکتریکی را با واحد میکرو زیمنس بر سانتی متر و یا میکرو مو بر سانتیمتر اندازه گیری می کنند. در محلول های رقیق (مانند آب) ارتباط این دو عامل به صورت زیر است :

TDS = 0.5 EC

رابطه بین TDS و EC برای هر نمونه آب با توجه به ویژگی های شیمیایی و فیزیکی آن، فرق می کند.

TH -Total Hardness 

سختی آب - سختی کل

سختی کل مجموع غلظت یونهای کلسیم و منیزیم موجود در آب می باشد. در نتیجه سختی آب، بخشی از TDS آب است. عامل اصلی رسوب گذاری آب، سختی آب می باشد. بطور کلی عامل سختی کاتیون ها می باشند. عموما یونهایی مانند آلومینیوم، آهن، منگنز و روی نیز موجب سختی آب می گردند البته کلسیم و منیزیم به مقدار زیاد وجود دارد و معمولا عامل اصلی سختی آب است، در عین حال کاتیون های دیگر یا وجود ندارند یا به مقدار خیلی کم هستند.

سختی به صورتppm کربنات کلسیم اندازه گیری می شود.

انواع سختی در آب عبارت است از

1. سختی کلسیم آب، CaH - Calcium Hardness
2. سختی منیزیم MgH - Magnesium Hardness
3. سختی کل در آب TH - Total Hardness
4. سختی دائم آب    Permanent Hardness
5. سختی موق آب  Temporary Hardness 

سختی کل (TH) جمع مقدار سختی دائم و سختی موقت می باشد.

سختی دائم یا سختی غیرکربناتی (Non-carbonated Hardness)شامل سختی بدون نمک های بی کربناتی(مانند کلرور، سولفات و غیره) است.

سختی موقت یا سختی کربناتی (Carbonated Hardness)شامل بی کربنات کلسیم و منیزیم است و از تفاوت سختی کل (TH) و سختی دائم بدست می آید.

سختی کل با حرارت دادن از بین نمی رود ولی سختی موقت یا سختی کربناتی را، که شامل بی کربنات کلسیم و منیزیم است با حرارت دادن یا ازدیاد PH می توان کاهش داد که البته موجب رسوب می گردد.

محاسبه مقدار تبخیر و میکاپ آب در کولینگ تاور(Cooling tower make up)

در برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته، کاهش دما بر مبنای تبخیر سطحی آب اتفاق می افتد. به همین دلیل پس از مدتی، میزان یونها و غلظت املاح موجود در آب بیشتر می شود. به همین دلیل در برج های خنک کن به منظور جلوگیری از مشکل رسوب و افزایش بیشت از حد غلظت یون ها، مفاهیمی با عنوان آب میکاپ و آب بلو-داون تعریف شده است.

مصرف آب کولینگ تاور بدلیل تبخیر(Cooling tower evaporation loss)

میزان تبخیر آب برج خنک کننده را می توان به صورت تقریبی از روی فرمول زیر محاسبه کرد.

فرمول محاسبه آب تبخیر شده در برج خنک کن :

 E= 0.0015*R*C

که در این فرمول:

E میزان تبخیر بر حسب متر مکعب بر ساعت

R اختلاف دمای رنج(ورودی و خروجی برج خنک کن) بر حسب درجه سانتیگراد

C دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب بر ساعت است.

میزان آب جبرانی یا میکاپ (Cooling tower make up water)

میک-آپ حجم آبی است که جهت جبران تبخیر در برج خنک کن و بلو-دان، ترجیحا از یک منبع آب با کیفیت وارد مدار می شود. در صورتیکه آب میک آپ به برج خنک کننده وارد نشود، بعد از مدتی میزان آب موجود در سیکل کولینگ تاور به شدت کاهش میابد. این کاهش مقدار آب، به تجهیزات و خط تولید صدمه خواهد زد. آب میک آپ علاوه بر جبران میزان آب تبخیر شده، موجب تعدیل غلظت یونها و سختی آب موجود در مدار می گردد.

با این توضیح مشخص است که میزان آب میکاپ برج خنک کن برابر است با مجموع تبخیر به علاوه میزان پاشش و هدر رفت آب به علاوه میزان بلو داون

محل قرار گرفتن شناور آب جبرانی یا میک آپ برج خنک کننده در داخل حوضچه یا بسین

میزان آب زیرکش یا بلو داون کولینگ تاور(Blow down water/ bleed off)

بلو داون در برج خنک کن به آبی گفته می شود که در یک بازه زمانی مشخص از سیستم خارج شده و به جای آن آب میکاپ وارد می گردد. عمل بلو-داون در کولینگ تاور با هدف ثابت نگه داشتن سختی آب و یونهای موجود در آب انجام می شود. در برخی از موارد، ثابت نگه داشتن PH آب برج خنک کننده نیز توسط بلو داون صورت می گیرد.

تخلیه و بلو دان آب برج خنک کننده توسط لوله داخل حوضچه یا بسین

برای درک بهتر مفهوم بلو داون در برج خنک کن(Cooling tower Blow down water) به یک مثال ساده اشاره می کنیم.

فرض کنید یک کتری برقی روشن است و حجم آب درون کتری برقی به دلیل جوشش و تبخیر در حال کم شدن می باشد. بدلیل کم شدن مستمر مقدار آب، در بازه های زمانی مشخصی معادل میزان تبخیر، به کتری آب اضافه می کنیم.

پس از مدتی مقدار غلظت یون ها و رسوبات در آب درون کتری در حال کار، افزایش پیدا می کند. در این حالت لازم است پس از مدتی آب داخل کتری را خارج کنیم تا رسوب و غلظت یون ها، بیش از حد افزایش نیابد. این مثال مفهوم آب بلو داون را در برج خنک کننده بیشتر مشخص می کند.

سیکل تغلیظ چیست، Cycle of concentration in cooling tower

سیکل تغلیظ(COC) در کولینگ تاور به نسبت مقدار ذرات محلول در آب درون سیستم، به مقدار ذرات محلول در آب ورودی(میکاپ) برج خنک کن گفته می شود. همانگونه که گفتیم ذرات معلق و محلول درون مدار برج خنک کن عمدتا به همراه بخار از کولینگ تاور خارج نمی شوند. بنابراین به مرور زمان غلظت آنها زیاد می شود. 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، به شرایط آب مثل سختی کل TH و میزان جامدات محلول TDS و نیز کاربری برج خنک کننده بستگی دارد. ولی به صورت کلی عدد مناسب برای سیکل تغلیظ بین 3 الی 7 است.

بالابردن سیکل تغلیظ و تاثیر آن بر کاهش مصرف آب کولینگ تاور

یکی از مواردی که به اشتباه در مورد کولینگ تاور گفته می شود، این است که با بالا رفتن عدد COC، مصرف آب برج خنک کن مقدار قابل توجهی کم می شود. این مساله یک اشتباه رایج برخی از تولید کنندگان Cooling tower است که مشتری را نیز به اشتباه میاندازند. در عین حال به خط خنک کاری خریدار صدمه میزنند. با بالا بردن سیکل تغلیظ از عدد 5 به 7، نهایتا 7 درصد مصرف آب کم می شود. این در حالی است که مقدار سختی آب در این حالت 40 درصد اضافه خواهد شد. این بالا رفتن سختی آب باعث رسوب شدید در لوله ها و سیستم خنک کاری می شود. به این ترتیب برای کاهش اندک مصرف آب، کل سیستم در معرض خطر رسوب قرار می گیرد. در جدول زیر مقدار کاهش مصرف آب با بالا رفتن سیکل تغلیظ نشان داده شده است. توجه کنید که عدد چرخه غلظت در پروژه های صنعتی معمولا 5 است و نهایتا تا 7 بالا می رود.

مقدار کاهش مصرف آب با بالا رفتن عدد سیکل تغلیظ

محاسبه و فرمول میزان آب مصرفی در برج خنک کننده 

سیستم سختی گیر کولینگ تاور

اسیدی و قلیایی بودن(PH) آب کولینگ تاور

یکی از موارد بسیار مهم در طراحی و ساخت برج خنک کننده صنعتی، وضعیت پی اچ آب PH، یا همان قلیایی و اسیدی بودن آب کولینگ است.

در بسیاری از صنایع و کارخانجات تولیدی، به دلیل شرایط خاص،PH  آب در برج خنک کننده در حالت خنثی قرار ندارد. به عنوان مثال در برج خنک کننده صنایع روی، آب(محلول حاوی یون روی) بسیار اسیدی است. همچنین در کارخانجات دارای خط تولید اسید سولفوریک و اسید فسفریک نیز آب کولینگ تاور وضعیت اسیدی دارد. اما در برخی کاربری ها آب برج خنک کننده می تواند قلیایی باشد.

باید توجه داشت که اسیدیته و قلیایی بودن و PH غیر معمول آب موجب خوردگی های شدید در قطعات برجهای خنک کننده معمولی می گردد. به همین دلیل در زمان طراحی کلیه قطعات باید با توجه به شرایط خاص آب در آن پروژه طراحی شوند.

به عنوان مثالی دیگر در صورت استفاده از قطعات آهنی گالوانیزه و یا فولاد معمولی در PH پایین یا همان حالت اسیدی شدید(اسیدیته بالا) کلیه قطعات و تجهیزات به سرعت خورده شده و رسوب می گیرند. در بسیاری از موارد حتی رزین استفاده شده در بدنه فایبرگلاس برج نیز آسیب می بیند.

اسیدی بودن آب کولینگ تاور : در حالتی که آب برج خنک کننده اسیدیته بالایی داشته باشد و PH آن کم باشد، آسیب پذیر ترین قطعات، پیچ ها، مهره ها و ساپورت های فلزی هستند. البته قطعات گالوانیزه گرم می توانند PH تا حدود 5.5 را تحمل کنند اما اگر میزان اسیدیته آب بیش از این مقدار باشد لازم است از استیل 304 و 316 استفاده کرد. بدون در نظر گرفتن یون خاص، استیل SS316L بیشترین مقاومت در مقابل شرایط اسیدی را دارد. البته استیل 316 یا 304، نسبت به قطعات گالوانیزه گرم گرانتر است. همچنین در مواردی که میزان PH یا اسیدیته آب زیر 5 باشد، باید از رزین های خاص برای ساخت قطعات فایبر گلاس استفاده کرد.

به صورت کلی استفاده از فلزات دیگری غیر از آهن و فولاد در مواردی که شرایط آب برج خنک کننده بسیار اسیدی باشد، توصیه می گردد.

یکی از مشکلات دیگر هنگام اسیدی بودن آب کولینگ تاور، صدمه دیدن و خرد شدن پکینگ های PVC و قطره گیر های برج خنک کن است. بدین ترتیب در شرایط اسیدی و به منظور جلوگیری از آسیب دیدن و خرد شدن پکینگ و قطره گیر، باید از پکینگ پلی پروپیلن PP استفاده نمود.

تاثیر سختی آب بر گرفتگی پکینگ برج خنک کن 

با توجه به توضیحات ذکر شده در خصوص سختی آب و قلیایی یا اسیدی بودن آب کولینگ تاور، انتخاب نوع پکینگ یا فیلینگ برج خنک کننده، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به صورت کلی استفاده از پکینگ لانه زنبوری PVC در شرایطی که سختی آب بالا باشد(بالای 400-500) موجب گرفتگی شدید و ایجاد رسوب در پکینگ می شود. نهایتا این شرایط به کاهش شدید راندمان برج خنک کننده خواهد انجامید. باید توجه داشت که پکینگ پی وی سی لانه زنبوری علاوه بر ضعف نسبت به رسوب، در شرایط اسیدی و قلیایی و دمای بالای 60 درجه سانتیگراد نیز دچار شکستگی و گرفتگی می شود. پکینگ های پی پی PP لانه زنبوری نیز در مقابل رسوب و سختی آب بالا شرایط خوبی ندارند لیکن در مقابل دمای آب تا 85 درجه سانتیگراد مقاومت داشته و در شرایط اسیدی و قلیایی نیز عملکرد بهتری از خود نشان میدهند.

بدین ترتیب در مواردی که سختی آب بالا باشد، استفاده از پکینگ های پلی پروپیلن ضد رسوب و اسپلش توصیه می گردد. اگرچه قیمت پکینگ اسپلش ضد رسوب از پکینگ های فیلم بیشتر است اما مقاومت بالایی در مقابل رسوب داشته و همچنین به کمک واترجت می توان آنها را سرویس کرد. 

به صورت کلی در صورتی که شرایط آب شما ویژه بوده یا سختی بالایی داشته باشد، استفاده از تجربه یک مشاور خبره، در هنگام خرید یا تعویض پکینگ حتما توصیه می گردد. این موارد در حالت هایی که آب قلیایی یا اسیدی باشد نیز بسیار مهم است. 

جلبک و بایو فیلم در برج خنک کننده

Cooling tower legionella

باکتری لژیونلا Legionella یا (لژیون ایرز) نوعی میکروباکتری است که می‌تواند در افرادی که سیستم ایمنی ضعیفی دارند یا به بیماری نقص ایمنی مبتلا هستند، افراد مسن، سیگاری‌ها و افرادی که از بیماری‌ های ناتوان ‌کننده یا بیماری ‌های شدید ریوی رنج می‌برند، کشنده باشد.

نموفیلا یا همان باکتری مولد بیماری لژیونلا به مقدار اندک و به‌ طور طبیعی در منابع آبی نظیر برکه‌ ها، رودخانه ‌ها و مخازن آب یافت می گردد. این باکتری معمولا در کولرهای آبی، برج‌ خنک‌ کننده، سیستم‌ تهویه هوا و کندانسورهای تبخیری نیز وجود دارد.

درصورت ایجاد شرایط زیست‌ محیطی مناسب مانند کولینگ تاور، باکتری لژیونلا تکثیر شده و ممکن است به سطحی خطرناک برسد. این افزایش باکتری لژیونلا می‌تواند منجر به اپیدمی و خطر ابتلای افراد مستعد به این بیماری شود. نخستین مورد بیماری لژیون ‌ایرز در سال 1976 در فیلادلفیا و هنگام شیوع مرموز آنفلوانزا در میان 221 عضو حاضر در لژیون آمریکا شناسایی شد که 34 نفر از آنها جان خود را از دست دادند.

اخیرا محققان کشف کرده‌اند که مردان، به‌ ویژه مردان میانسال یا مسن، بیشتر از زنان مستعد ابتلا به بیماری لژیون ایرز - لژیونلا هستند و افراد سیگاری یا افراد که از مشکلات ریوی رنج می‌برند، بیشتر با خطر ابتلا به این بیماری مواجه هستند.

معمولا باکتری لژیونلا از طریق استنشاق و هنگامی که در قطرات ریز آب موجود در هوا معلق است، وارد ریه انسان می‌شود. به‌ طور طبیعی دوره کمون یا نهفتگی این بیماری 2 هفته است و ابتدا با علائم شبه‌ آنفلوانزا شامل تب، لرز و سرفه‌های خشک ظاهر می‌شود. در موارد بسیار حاد می‌تواند مشکلات معده ای - روده‌ای، از‌ کار‌ افتادگی سیستم عصبی، اسهال و در نهایت حمله بیماری پنومونی ایجاد کند. شیوع این بیماری، مستلزم وجود نوعی سیستم توزیع ‌کننده که بتواند بخار آب تولید کند،(چشمه‌های آب، برج‌های خنک‌ کننده، کولرهای آبی یا استخرهای شنا) است.

در برج های خنک کننده و محیط های صنعتی، این باکتری داخل حوضچه برج خنک کننده رشد می کند.

توجه داشته باشید که بهترین دما برای رشد و زندگی این باکتری 20-50 درجه سانتیگراد است. در دماهای بالای 50 درجه سانتیگراد، باکتری لژیونلا به تدریج از بین میرود.

 

سوال های متداول در مورد شرایط آب برج خنک کننده

آیا رسوب گرفتن پکینگ و کویل باعث بیشتر شدن مصرف برج خنک کننده می شود؟

جواب این سوال مثبت است. رسوب ایجاد شده در کولینگ تاور باعث کم شدن مقدار انتقال حرارت و پایین آمدن راندمان تبخیر می شود. در نتیجه مصرف آب برج خنک کننده زیاد خواهد شد. البته افزایش مقدار آب مصرف شده در کولینگ تاور بر اثر رسوب و سختی آب در حدود 10 الی 20 درصد است. برای صرفه جویی در مصرف آب و برق برج خنک کن و از بین بردن رسوب، بهترین گزینه دستگاه ضد رسوب کولینگ تاور(ری موج) است.

آیا می توان مصرف آب برج خنک کننده را صفر کرد؟

طرز کار کولینگ تاور بر اساس تبخیر سطحی است. بنابراین مصرف آب در برج خنک کن را نمی توان صفر کرد. اما با استفاده از سیستم کولینگ تاور هیبرید، در مقدار آب لازم برج خنک کن، بین 30 تا 70 درصد می توانید صرفه جویی کرد. 

البته یک گزینه دیگر استفاده از چیلر تراکمی هوا خنک است اما قیمت چیلر هوا خنک خیلی زیاد است.

سختی آب بر روی فن و پروانه کولینگ تاور تاثیر دارد؟

از آنجاییکه در کولینگ، آب تبخیر می شود بنظر میاید که سختی نباید روی فن و پره اثری داشته باشد. اما در حقیقت به این دلیل که همیشه مقداری از قطرات آب به بیرون پاشیده می شوند، این قطرات بعد از بخار شدن بر روی فن کولینگ تاور ایجاد رسوب خواهند کرد.