برج خنک کننده چیست و چه کاربردی دارد ؟

امروزه از برج خنک کننده برای کاهش دمای آب گرم استفاده می کنند. این دستگاه می تواند، با هوا تماس مستقیم و غیرمستقیم داشته باشد. برج خنک کننده از طریق تماس مستقیم یا غیرمستقیم، حرارت آب گرم را به هوا می دهد. انتقال حرارت از آب به هوا، باعث کاهش دمای آب می شود.

برج های خنک کننده در صنعت، کاربرد فراوانی دارند. در این مقاله قصد داریم در مورد برج های خنک کننده بیشتر صحبت کنیم. پیشنهاد می کنیم تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

آشنایی با برج خنک کننده

همان طور که در بخش بالا گفتیم، این دستگاه نوعی مبدل است. کولینگ تاور می تواند آب گرم را به آب سرد تبدیل کند. برج های خنک کننده، توانایی این را دارند که با هوا تماس داشته باشند. تماس با هوا، باعث تبادل حرارتی با آب می شود. زمانی که آب با هوا تبادل حرارتی برقرار می کند، می تواند دمای خود را تا حد مشخصی پایین بیاورد. کاری که دستگاه خنک کننده انجام می دهد، این است که این دستگاه حرارت را از آب می گیرد و به هوا می دهد. دستگاه برج های خنک کننده در سایزهای مختلفی ساخته می شوند. کاربران می توانند با توجه به نیاز خود، اندازه آن را تعیین کنند.

برای نگهداری سیستم های تهویه باید چه کرد؟

انواع برج خنک کننده

بر اساس طبقه بندی و نوع جابجایی هوا، می توان برج های خنک کننده را به دو دسته تقسیم کرد. این دو دسته عبارتند از:

• دستگاه خنک کننده طبیعی

برج های خنک کننده طبیعی، یکی از رایج ترین دستگاه های خنک کننده محسوب می شوند. این دستگاه برای کاهش دمای آب گرم، از فن خنک کننده استفاده نمی کند. از دستگاه خنک کننده طبیعی در بسیاری از صنایع استفاده می شود. این برج به دلیل استفاده نکردن از فن، می تواند از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد. عملکرد این دستگاه به این شکل است که آب گرم پس از خروج از کندانسور، توسط پمپ و به وسیله نازل به داخل برج انتقال داده می شود.

• برج خنک کننده القایی

در برج های خنک کننده القایی، جریان هوا با استفاده از جریان های مکانیکی، می تواند انجام شود. دستگاه خنک کننده القایی در خصوص ورود و خروج هوا، به دو دسته تقسیم می شود. این دستگاه توسط جهت های دمنده و مکنده، می تواند ورود و خروج هوا را انجام دهد. در دستگاه های خنک کننده القایی، بر خلاف خنک کننده طبیعی از فن استفاده می کنند. با استفاده از فن، تبادل حرارت بین آب و هوا انجام می شود. برج های خنـک کننده القایی، بر اساس تبادل حرارت می توانند به دو دسته مدار باز و مدار بسته تقسیم شوند.

• برج خنک کننده مدار باز

یکی از برج های خنک کننده که می تواند بسیار کاربردی باشد، برج خنک کننده مدار بازتر است. در صنایع از این دستگاه بیشتر استفاده می کنند. سیستم خنک کننده مدار باز با ایجاد یک محیط پر از پوشال، می تواند بین آب و هوای خشک، ارتباط برقرار کند. در این ارتباط، هوا از آب مقداری گرما دریافت می کند. زمانی که آب به هوا گرما می دهد، به مرور زمان می تواند کمی تبخیر شود. تبخیر شدن مقدار کمی از آب، باعث خنک شدن آن می شود.

• برج خنـک کننده مدار بسته

برج های خنک کننده مدار بسته، می توانند عمل تبادل حرارت بین آب و هوا را با استفاده از محیط بسته انجام دهند. در این نوع دستگاه ها، ارتباط بین آب و هوا از نوع غیرمستقیم است. نوع دیگری از کولینگ تاورها وجود دارد که ترکیبی از مدار بسته و باز است. در فصل های سرما از خنک کننده مدار بسته برای خنک کردن آب استفاده می شود. از خنک کننده مدار باز می توانند در فصل های گرما استفاده کنند.

کاربردهای برج خنک کننده

برج های خنک کننده، می توانند کاربردهای زیادی داشته باشند. در ادامه هر کدام از این کاربردها را توضیح می دهیم.

• کاربرد کولینگ تاور در نیروگاه ها

در نیروگاه ها از بخار سوپرهیت برای مولد انرژی الکتریکی استفاده می کنند. این روش برای خنک شدن، نیاز به خنک کننده دارد. در نیروگاه ها از دستگاه خنک کننده، برای خنک کردن بخار توربین استفاده می شود.

• کاربرد برج خنک کننده در صنعت نفت و پتروشیمی

در پالایشگاه های پتروشیمی، دمای نفت بعد از طی کردن مراحلی، افزایش پیدا می کند. از دستگاه های خنک کننده برای خنک کردن دمای نفت استفاده می کنند.

• کاربرد کولینگ تاورها در صنعت های مختلف

از کولینگ تاورها در صنعت هایی مانند داروسازی، تزریق پلاستیک، تولید شیشه و… استفاده می کنند. کوره های القایی که در این صنعت ها مورد استفاده قرار می گیرند، بعد از ذوب گیری، باید با دمای بیرون، تبادل حرارت داشته باشند. سیال آب می تواند گرما را دریافت کند و به خنک کننده بدهد. با وجود خنک کننده، کوره های القایی می توانند خنک شوند.

• کاربرد برج های خنک کننده در ساختمان

از برج های خنک کننده در ساختمان ها، به عنوان سیستم های سرمایشی استفاده می کنند. برخی از ساختمان های مسکونی و اداری، دارای سیستم های حرارتی هستند، در این مواقع وجود سیستم های خنک کننده می تواند بهترین روش برای کنترل حرارت باشد.

برج های خنک کننده در نیروگاه های هسته ای

دستگاه خنک کننده کاربرد زیادی در نیروگاه ها دارند. از این برج ها برای خنک سازی بخش های مختلف استفاده می شوند. نیروگاه ها به دلیل نیاز های گسترده خود، از کولینگ تاورهای بزرگ استفاده می کنند. در نیروگاه ها آب داغ حاصل از فرآیندهای طبیعی، باعث به حرکت درآمدن توربین ها می شود. همچنین در توربین ها، زمانی که آب داغ شد، شروع به بخار شدن می کند. در این مرحله از دستگاه خنک کننده برای کاهش دمای بخار آب استفاده می کنند. این دستگاه با کاهش دمای بخار آب، آن را به آب تبدیل می کند. در ایران در نیروگاه های مختلف، کولینگ تاورهایی وجود دارد که برای خنک کردن توربین ها استفاده می شود. این نیروگاه ها شامل نیروگاه شهید رجایی، مفتح و نیروگاه رامین و… می شود. در این نیروگاه ها، از کولینگ تاورها برای کاهش دمای آب گرم استفاده می کنند.

اجزای برج خنک کننده

دستگاه خنک کننده، اجزای مختلفی دارد. این اجزا، شامل موارد زیر است:

• حوضچه آب سرد که برای جمع آوری و ذخیره آب استفاده می شود.
• پنل یا دیواره دستگاه، از ورود گرد وغبار به داخل دستگاه جلوگیری می کند.
• فن استک می تواند از قطعات دیگر محافظت کند.
• ستون نگهدارنده، وظیفه اتصال بخش های بدنه دستگاه را بر عهده دارد.
• لوور یکی از اجزای دستگاه خنک کننده محسوب می شود. وظیفه آن، مکش هوای خشک و خنک به داخل است.

تاریخچه دستگاه خنک کننده

در این بخش می خواهیم تاریخچه کولینگ تاورها را بررسی کنیم. تاریخچه این دستگاه ها، مربوط به دوران مصر باستان است. در زمان مصر باستان از دستگاه های خنک کننده برای استحمام کردن استفاده می شد. مردم در آن زمان، صخره هایی را به صورت دستی می ساختند؛ از آب موجود در برج های خنک کننده برای پاشش آب روی صخره ها، استفاده می کردند. با گذشت سال های طولانی، انسان با کسب دانش هایی درباره کولینگ تاورها، توانست از آن ها در صنایع مختلف استفاده کند.

اساس کار خنک کننده

وظیفه ای که خنک کننده ها بر عهده دارند، این است که گرمای آب داغ را به هوای محیط انتقال می دهند. این دستگاه ها، می توانند دمای آب را با دفع کردن گرما کاهش دهند. این برج ها بر اساس قوانین ترمودینامیک کار می کنند. عملکرد و اساس کار آن ها مانند کولرهای تبخیری است. در کولرهای تبخیری، دمای آب با پاشیدن آب روی پوشال ها خنک می شود، در برج های خنک کننده این عمل به طور معکوس انجام می شود.

محل نصب برج خنک کننده

 برای مشخص کردن محل نصب برج های خنک کننده، باید دو شرط را در نظر گرفت. شرط اول، این است که باید بدانیم که چه مکانی را برای آن در نظر گرفته ایم. مکان نصب کولینگ تاور، باید مکان آزاد و مناسب باشد. در این مکان باید، جریان هوا به صورت آزاد انجام شود.

شرط دوم، این است که باید از وجود موانع، برای خروج هوا به قسمت ورودی دستگاه جلوگیری کرد. بهترین مکانی که بتوان دستگاه خنک کننده را نصب کرد، بام ساختمان ها است. بام ساختمان ها، مکانی است که جریان هوا به خوبی رد و بدل می شود. همچنین در این مکان، هیچ گونه مانعی برای خروج هوا از دستگاه وجود ندارد.

مزایا برج خنک کننده

برج های خنک کننده بسته و باز دارای مزایا و معایب هایی هستند. در ادامه قصد داریم تا مزایا و معایب این دستگاه ها را بررسی کنیم.

• قیمت مقرون به صرفه:

قیمت این برج ها، کاملا مقرون به صرفه است. این برج ها ساختار ساده ای دارند و همین موضوع باعث شده است، قیمت مناسبی داشته باشند. اگر آب موجود در برج خنک کننده تصفیه شده نباشد، قیمت برج خنـک کننده افزایش می یابد، زیرا باید هزینه دیگری برای تصفیه کردن آب در نظر گرفته شود.

• عملکرد و راندمان بیشتر:

اگر تبادل حرارت بین آب و هوا به طور مستقیم باشد، راندمان برج ها افزایش پیدا می کنند. زمانی که برج های خنـک کننده برای تبادل حرارت بین آب و هوا، از ارتباط غیرمستقیم استفاده می کنند، راندمان دستگاه کاهش می یابد.

• مصرف برق کمتر:

کولینگ تاورها، به دلیل اینکه یک فن دارند، برق کمتری مصرف می کنند. هر چقدر تعداد فن های یک دستگاه خنک کننده بیشتر باشد، برق بیشتری مصرف می شود. تمام این مزایایی که ذکر کردیم، برای برج های خنـک کننده مرطوب هستند. در برج های خنـک کننده مرطوب، از آب استفاده می شود. مصرف آب، می تواند علاوه بر هزینه برق، هزینه جداگانه ای داشته باشد.

معایب برج خنک کننده

برج های خـنک کننده دارای معایبی هستند که شامل:

• آلودگی بیولوژیکی:

خنک کننده ها مرطوب به دلیل مکان گرم، می توانند محل رشد باکتری ها باشند. باکتری های موجود در دستگاه، می توانند آلودگی ایجاد کنند. این آلودگی برای سلامتی مردم خطرناک است. آلودگی دستگاه خنک کننده مرطوب، علاوه بر خطر سلامتی مردم، می تواند در راندمان دستگاه تاثیر منفی بگذارد. دستگاه های خنک کننده مدار بسته، از این آلودگی در امان هستند.

• مصرف آب:

در کولینگ تاورهای مرطوب، به دلیل تبادل حرارت مستقیم، آب تبخیر می شود. تبخیر آب، می تواند باعث مصرف بالای آب شود. مصرف پایین برق یکی از مزایای این دستگاه است، در حالی که مصرف بالای آب می تواند یکی از معایب این مدل دستگاه باشد.

• تصفیهه آب:

تصفیه آب، می تواند باعث افزایش راندمان دستگاه شود. اگر در برج های خنک کننده مرطوب، تصفیه آب انجام نشود، لوله های سیستم دچار گرفتگی می شوند. با گرفته شدن لوله های سیستم، کارایی دستگاه پایین می آید. این مورد می تواند یکی دیگر از معایب مهم دستگاه خنک کننده مرطوب باشد.

مقاله منتخب: تهویه مطبوع صنعتی

جمع بندی

در این مقاله دریافتیم که >برج های خنک کننده برای کاهش دمای آب استفاده می شوند. برای کاهش دمای آب، بین آب و هوا تبادل حرارتی ایجاد می شود. هوا، گرمای موجود آب را جذب می کند و باعث خنک شدن آن می شود. این دستگاه ها در نیروگاه ها و صنعت های مختلفی، مورد استفاده قرار می گیرند. برج های خنـک کننده دارای دو نوع هستند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این مقاله در مورد محل نصب این گونه دستگاه ها صحبت کردیم. بهترین مکان برای نصب دستگاه بام ساختمان یا بام سوله ها است. بام ساختمان ها به دلیل مکان و جریان آزاد هوا، می تواند برای نصب مناسب باشد.

منبع: ریواس جنوب

سوالات متداول

• برج خنـک کننده چیست و چگونه کار می‌کند؟
  برج خنـک کننده دستگاهی است که برای کاهش دمای آب گرم استفاده می‌شود، از طریق تماس مستقیم یا غیرمستقیم با هوا، حرارت را از آب به هوا منتقل می‌کند.
• چه انواع برج خنـک کننده‌ای وجود دارد؟
  دو نوع اصلی برج خنک کننده وجود دارد: برج خنـک کننده طبیعی (که بدون استفاده از فن کار می‌کند) و برج خنـک کننده القایی (که با استفاده از فن‌ها عمل می‌کند).
• کاربردهای برج خنـک کننده چیست؟
  برج‌های خنک کننده در صنایع مختلفی مانند نیروگاه‌ها، پتروشیمی، داروسازی، تولید شیشه و ساختمان‌های بزرگ برای خنک‌سازی سیستم‌ها استفاده می‌شوند.
• مزایای استفاده از برج خنک کننده چیست؟
  برج‌های خنک کننده قیمت مقرون به صرفه‌ای دارند، راندمان بالایی دارند و مصرف برق کمتری دارند.