علت استفاده از کولینگ تاور چیست؟
کولینگ تاور یک وسیله خنک کننده آب است که در اکثر صنایع مورد نیاز می باشد. همان‌طور که عنوان شد در اکثر فرایندهای تولیدی و صنعتی و همچنین تجهیزات تهویه‌مطبوع از آب برای خنک‌کردن دستگاه‌های مختلف استفاده می‌شود. در اینجا وجود دستگاهی مانند کولینگ‌تاور نقش خود را نمایان می‌سازد. علت استفاده از این دستگاه در خیلی از صنایع، کاربردی‌بودن کولینگ‌تاور، قیمت مناسب، استفاده راحت و آسان و هزینه‌های تامین نگهداری پایین است.
از کولینگ‌تاور در صنایع مختلفی مانند نیروگاه‌ها، فراوری‌های شیمیایی، کارخانه ذوب فلزات، کارخانه لوله‌سازی و نورد و بسیاری از کارگاه‌های تولیدی که در آنها خنک‌سازی فرایند توسط آب ضروری است استفاده می‌شود. البته از کولینگ‌تاور می‌توان برای تامین آب‌خنک جهت دستگاه‌های تهویه‌مطبوع برای برج‌های تجاری بزرگ، سالن‌های ورزشی، فرودگاه، مدارس، بیمارستان‌ها یا هتل‌ها استفاده نمود. قیمت کولینگ تاور صنعتی از حدود 350دلار آغاز می شود و در سایز های بزرگتر تا حدود 12000دلار نیز میرسد.
._1126336413.jpg)
کولینگ تاور چگونه کار می کند؟
نحوه کار کولینگ‌تاور یا همان برج خنک‌کننده آب به این شکل است که آب گرم شده از طریق شبکه لوله‌کشی و توسط فشار پمپ‌های موجود، به سمت ورودی‌های کولینگ‌تاور هدایت می‌شود. آب داغ ورودی به کولینگ‌تاور از طریق لوله آب‌پخش‌کن به سمت نازل‌های افشانه پاش هدایت می‌گردد و به‌صورت قطرات ریز بر روی سطوح پرکن (پکینگ برج خنک‌کننده) پاشیده می‌شوند. قطرات آب پس از عبور از لایه‌های پکینگ و برخورد با هوای تازه گرمای خود را از طریق تبخیر قسمتی از آب از دست می‌دهد و سپس به درون حوضچه برج خنک‌کننده می‌ریزند. در واقع فرایند تبادل حرارت و انتقال گرما توسط هوای ورودی به برج خنک‌کننده صورت می‌گیرد. جریان هوا در کولینگ واتر توسط یک فن مکانیکی از نوع محوری یا فن سانتریفیوژ ایجاد می‌شود که هوای تازه را در جهت مخالف ریزش آب به سمت بالا و دهانه خروجی برج خنک‌کننده به حرکت در می‌آورد. هر چه زمان و میزان برخورد آب‌وهوا طولانی‌تر باشد مقدار تبخیر افزایش‌یافته و به همان نسبت دمای آب خروجی از کولینگ‌تاور کاهش پیدا می‌کند. البته نکته قابل‌توجه در میزان کاهش دمای آب ورودی به کولینگ واتر این است که باید بدانید، آب گرم در بهترین حالت نهایتاً تا 3 درجه بالای دمای حباب مرطوب (Wet-bulb temperature) می‌تواند خنک شود.
انواع کولینگ تاور
برج خنک‌کن آب یا همان کولینگ واترها که وجودشان در اغلب فرایندهای صنعتی امری حیاتی به شمار می‌آید و نقش اصلی در خنک‌کردن آب به عهده دارند، بر اساس معیارهای مختلفی قابل‌دسته‌بندی هستند. آنها بر اساس نوع کشش و شکل جریان هوا به دودسته جریان طبیعی و مکانیکی و به لحاظ جهت جریان هوا به دو صورت جریان مخالف و جریان متقاطع طبقه‌بندی می‌شوند. در ادامه هر کدام از این انواع برج خنک‌کن را به‌اختصار توضیح می‌دهیم.
دررابطه با سطوح پرکن در برج خنک کننده بیشتر بخوانید >>> پکینگ برج خنک کننده<<<
برج خنک‌کننده جریان طبیعی
این نوع از کولینگ‌تاورهای صنعتی معمولاً برای نیروگاه‌ها و صنایع بزرگ با جریان آب‌خنک کننده بی‌نهایت استفاده می‌شود. کولینگ‌تاور جریان پیش‌نویس با حذف گرمای اتلاف از طریق بالا آمدن هوای گرم که سپس در جو آزاد می‌شود، کار می‌کند. این دسته از کولینگ‌تاورها ارتفاعی بلند دارند و به‌خاطر ایجاد جریان هوای مناسب به شکلی هذلولی ساخته می‌شوند. به این نوع از برج‌های خنک‌کننده به علت نوع وزش باد کولینگ‌تاور اتمسفریک (atmospheric cooling tower) نیز اطلاق می‌شود. در برج‌های جریان طبیعی یا اتمسفریک آب گرم توسط پمپ‌های قوی به قسمت بالای برج هدایت می‌شوند و سپس از طریق افشانک‌های مخصوص به داخل کولینگ‌تاور پاشیده می‌شوند. به علت ارتفاع بلند برج و مسیر طولانی که آب تا رسیدن به تشتک برج طی می‌نمایید. قسمتی از گرمای آب به هوای موجود در جو منتقل شده و موجب سردشدن آب می‌گردد.
برج خنک‌کننده جریان مکانیکی
در این نوع از کولینگ‌تاورها، هوا توسط یک فن محوری یا گریزازمرکز به گردش در می‌آید. هوا از قسمت دریچه‌های ورودی به داخل برج دمیده شده و پس از برخورد با آب و تبادل حرارت از قسمت دهانه خروجی کولینگ‌تاور به جو منتقل می‌شود. در این نوع از برج‌های خنک‌کننده که جریان هوا به‌صورت مکانیکی توسط یک یا چند فن به گردش در می‌آید، مصرف انرژی بیشتری صرف خنک‌سازی آب می‌شود. البته راندمان کولینگ‌تاور نیز به همان نسبت افزایش می‌یابد. به علت وجود همین فن‌های مکنده و دمنده، این دسته را بنام برج خنک‌کننده جریان اجباری (mechanical forced draft) نیز نام می‌برند.
_561483480.jpg)
سیستم کولینگ تاور جریان متقاطع یا کراس فلو
کولینگ‌تاورهای جریان متقاطع (Cross Flow) از نمونه‌های اولیه یک شرکت ژاپنی است که در بازار بنام برج خنک‌کننده ابار EBARA مشهور هستند. در واقع ورودی هوا به کولینگ‌تاور کراس فلو از سرتاسر دیوارهای جانبی صورت می‌گیرد و در زاویه 90 درجه با آب‌پاششی که از بالا به سمت پایین می‌آید برخورد می‌نماید. در واقع جریان آب‌وهوا در بخورد با هم یکدیگر را قطع می‌نمایند. برج خنک کن جریان متقاطع بیشتر در مناطق مرطوب و شرجی مانند شمال و جنوب ایران کاربرد دارد.
سیستم‌های برج خنک‌کننده ضد جریان یا کانتر فلو
در این طرح از کولینگ‌تاور جهت وزش باد به طور کامل در خلاف جریان آب است به همین علت آنها را بنام کولینگ‌تاور جریان مخالف (counter flow) معرفی می‌کنند. جریان مخالف در این طرح از برج‌ها یعنی آب از نازل‌های بالای کولینگ‌تاور به سمت پایین سرازیر می‌شود و هوای ورودی توسط فن القای از قسمت پایین برج خنک‌کن (لوورها دریچه ورودی هوا) به سمت بالای برج مکیده می‌شود. نحوه پاشش آب و میزان جریان هوا و زمان تبادل حرارت در برج خنک‌کننده کانتر فلو یا جریان مخالف نقش مهمی در راندمان آن دارد. اگر هرکدام از این موارد به‌درستی انجام نشود، کاهش دمای آب ورودی به برج خنک‌کننده به حداقل میرسد.
این نوع از کولینگ‌تاورها راندمان بالای دارند و به دو صورت گرد و مکعبی قابل‌تولید هستند. این دستگاه‌ها در بیشتر نقاط کشور عزیزمان ایران قابل‌استفاده هستند و اغلب برای مناطق گرم و خشک و شهرهای مانند (تهران، مشهد، اصفهان، یزد، قزوین، اردبیل و...) مورداستفاده قرار می‌گیرند.
دسته‌بندی کولینگ‌تاور بر اساس نحوه انتقال حرارت:
برای انتقال حرارت آب به هوا از سه روش اصلی در کولینگ‌تاور استفاده می‌شود
1-کولینگ‌تاور مدار باز یا مرطوب
2-کولینگ‌تاور مداربسته یا خشک
3-کولینگ‌تاور هیبریدی یا ترکیبی
هریک از این مدلهای نام‌برده شده باتوجه‌به کاربری که دارد و شرایط اقلیمی که برج خنک‌کننده قرار است در آنجا کار نماید قابل‌استفاده است. یکی از نکات اصلی در انتخاب یکی از انواع کولینگ‌تاور میزان منابع آبی موجود و کیفیت آب مورداستفاده تجهیزات صنعتی است. در ادامه به برسی بیشتر خصوصیات انواع کولینگ‌تاور خواهیم پرداخت.
کولینگ‌تاور مدارباز ( برج خنک کننده مرطوب)
کولینگ‌تاور مدار باز (open floor cooling tower) راندمان نسبتاً بالاتری از دیگر انواع برج خنک‌کننده دارد؛ زیرا آب گرم ورودی به کولینگ‌تاور به طور مستقیم و بدون واسطه با هوای تازه در تماس است. به همین علت امکان کاهش دمای آب داغ تا محدوده حباب تر راحت‌تر صورت می‌گیرد. علت استفاده از این نوع کولینگ‌تاورها در صنایع مادر نیز همین قابلیت بالا در امر خنک‌سازی حجم زیادی از آب در زمان کم است.
روش کاری کولینگ‌تاور مدار باز به این صورت است که آب داغ برگشتی از فرایند توسط پمپ‌ها و شبکه پایپینگ به قسمت لوله‌های ورودی و نازل‌های توزیع آب برج خنک‌کن هدایت می‌شوند، آب داغ به‌صورت قطرات ریز بر روی تمام سطوح داخلی کولینگ‌تاور (پکینگ برج خنک‌کننده) پاشیده می‌شود، قطرات آب پس از برخورد به لایه‌های پکینگ سطح وسیعی را در بر می‌گیرند و فرصت پیدا می‌کنند تا زمان بیشتری را برای تبادل حرارت با هوای ورودی به کولینگ‌تاور اختصاص دهند. در همین حین فن (محوری یا سانتریفیوژ)، جریان هوای موردنیاز برای انتقال حرارت به درون برج خنک‌کننده هدایت می‌کند تا پس از جذب گرمای آب از دهانه خروجی کولینگ واتر خارج شود.
در نهایت آب سرد شده که در اثر مکانیزم تبخیر، خنک شده است به قسمت زیرین کولینگ‌تاور یعنی تشتک برج ریخته می‌شود و از طریق فلنچ‌های خروجی جهت خنک‌کردن تجهیزات به فرایند بر می‌گردد. این مکانیزم دائماً برای خنک‌کردن آب در کولینگ‌تاور مدار باز تکرار می‌شود.
_(1)_2023268047.jpg)
مزایای کولینگ‌تاور مدارباز
اگر بخواهیم به چند مورد از مزایای کولینگ‌تاور باز اشاره کنیم می‌توانیم به موارد زیر اشاره نماییم
تنوع در کاربری: برج خنک‌کننده مدار باز هم برای کاربری‌های نیمه‌صنعتی و کوچک و هم صنایع بزرگ مانند نیروگاه‌ها قابل‌استفاده است.
بازدهی بالا: یکی از ویژگی‌ها مهم کولینگ‌تاور مدار باز راندمان بالای این دستگاه است. علت این امر نیز تماس مستقیم آب‌وهوا و کاهش دمای حداکثری سیال گرم در اثر تبخیرمی باشد.
سایزبندی مختلف: کولینگ‌تاورهای مدار باز قابلیت تولید در سایزهای مختلف را دارند و می‌توان این نوع سیستم‌ها را در ابعاد کوچک 100*100 سانتیمتر به‌صورت مکعبی تک‌سلولی و ابعاد بزرگتر به‌صورت چندسلولی در ابعاد بزرگتر تا 400*1000 سانتیمتر تولید نمود.
قابلیت مونتاژ و دمونتاژ: کولینگ‌تاورهای مدار باز را می‌توانیم باتوجه‌به محدودیت‌های حمل‌ونقل و جابه‌جای به‌صورت مونتاژ در کارخانه یا مونتاژ در محل پروژه ارائه دهیم.
ظرفیت و تناژ مختلف کولینگ‌تاور: دستگاه‌های مدار باز را باتوجه‌به میزان دبی آب مصرفی و دمای ورودی و خروجی محاسبه می‌کنیم بر همین اساس امکان طراحی برج خنک‌کننده در تناژ 10 تن تا 1200 تن تبرید به‌صورت یکپارچه امکان دارد. البته برای ظرفیت‌های بالاتر می‌توان از چند برج خنک‌کننده به‌صورت سری استفاده نمود.
قیمت کولینگ‌تاور باز: این نوع از برج‌های خنک‌کننده نسبت به کولینگ‌تاورهای مداربسته که از کویل مسی در ساختار آن استفاده شده ارزان‌تر هستند و به همان نسبت هزینه راه‌اندازی و نگهداری پایین‌تری نیز دارند.
فقط باید به این نکته توجه نمایید که کولینگ‌تاور مدار باز به علت تبخیر بخشی از آب، برای ادامه کار نیاز به حجم بیشتری آب جبرانی دارد و همین مسئله مصرف آب را افزایش می‌دهد.
معایب کولینگ‌تاور مدارباز
شاید دو عیب اصلی به این نوع از دستگاه‌ها وارد باشد که مورد اول آن به علت تبخیر آب و باز بودن مدار است که موجب رسوب زیادی در سیستم می‌شود و همین امر باعث کاهش راندمان، کاهش عمر قطعات و بدنه اصلی کولینگ‌تاور می‌گردد.
مورد دوم مصرف آب زیاد این دستگاه است که باتوجه‌به خشکسالی‌های اخیر استفاده از برج‌های خنک‌کننده مدار باز کمتر شده است و تمایل به استفاده از کولینگ تاور مدار بسته هیبریدی بیشتر گردیده.
کولینگ‌تاور مداربسته یا کولینگ‌تاور خشک
در این نوع از کولینگ‌تاورها جذب گرمای آب به‌صورت تماس غیرمستقیم هوا و آب درون کویل صورت می‌گیرد. کولینگ‌تاور مداربسته به علت نحوه تبادل حرارت به نام برج خنک‌کننده خشک نیز شناخته می‌شود.
همان‌طور که می‌دانید ساختار اصلی کولینگ‌تاور مدار باز و مداربسته بسیار شبیه هم است و تنها تفاوت این دو نوع برج خنک‌کننده در نحوه جریان آب و انتقال دما است، در کولینگ واتر خشک آب کاملاً در یک سیکل بسته و درون کویل‌ها از جنس لوله‌های مسی یا گالوانیزه جریان دارد و از طریق وزش باد تبادل حرارت صورت می‌گیرد؛ ولی در سیستم مدار باز همان‌طور که در بالا عنوان شد آب توسط نازل‌ها بر روی پکینگ برج خنک‌کننده پاشیده می‌شود و تبادل حرارت در یک فضای باز انجام می‌شود.
راندمان کولینگ‌تاور مداربسته صنعتی به‌مراتب کمتر از کولینگ واتر مدار باز است و علت آن سطح تماس بیشتر و بدون واسطه آب‌وهوا است. البته باتوجه‌به نوع کاربری و شرایط اقلیمی هر کدام از این دستگاه‌ها کاربرد خود را دارند.
مکانیزم کاری کولینگ‌تاور مداربسته به این صورت است که آب ورودی از طریق فلنچ‌های متصل به کلکتور، وارد مبدل حرارتی یا کویل می‌شود و با سرعت مشخص به سمت خروجی کویل حرکت می‌نمایید، معمولاً لوله‌های کویل به‌صورت فین دار ساخته می‌شوند تا بتوانند میزان و سطح تبادل حرارت را تا جای که امکان دارد افزایش دهند. جنس فین‌های کویل از آلومینیم است که قادرند حداکثر تبادل حرارت را بین آب‌وهوا انجام دهند. در همین حین گردش هوا توسط فن برج خنک‌کننده لابه‌لای لوله‌های کویل به جریان می‌افتد تا از طریق سطح تماس گسترده آب داغ عبوری درون کویل خنک شود._1798593262.jpg)
مزایای کولینگ‌تاور مداربسته خشک
دستگاه برج خنک‌کننده مداربسته باتوجه‌به ویژگی‌های که در بالا عنوان کردیم از مزایای به خصوصی برخوردار است. از همین رو در مناطق کم آب و کویری بیشتر مورداستفاده قرار می‌گیرد. چند مزیت اصلی این نوع کولینگ‌تاورها به شرح زیر است
کاهش مصرف آب (به علت استفاده از سیکل بسته)
کاهش رسوب و جلبک در قسمت‌های مختلف کولینگ‌تاور
عدم نیاز به آب جبرانی و کاهش مصرف برق
پایداری خصوصیات کیفی سیال در جریان درون کویل‌های برج خنک‌کن
قابل‌استفاده در مناطق گرمسیر و کم آب
درمورد معایب کولینگ‌تاور خشک می‌توان به کاهش دمای سیال تا محدود حباب خشک محیط اشاره نمود که این امر باعث می‌شود این دستگاه در مقایسه با برج‌های مدار باز از راندمان کمتری برای خنک‌کردن آب در دماهای پایین برخوردار باشند.
کولینگ تاور آدیاباتیک (برج خنک کن هیبریدی):
خنک‌کننده‌های سیال آدیاباتیک ترکیبی از خنک‌کننده‌های سیال خشک سنتی (مانند رادیاتور با بسته‌های فن) و کولینگ واتر مرطوب هستند. خنک‌کننده‌های سیال از هوای اجباری از طریق کویل‌های مبدل حرارتی برای خنک‌کردن مایع برای حفظ یک دستگاه مداربسته استفاده می‌کنند. این تضمین می‌کند که سیال فرایند از هر گونه هوای آلوده‌ای که ممکن است به سیستم وارد شود تمیز بماند. افزون بر این در برج خنک‌کننده آدیاباتیک از تشکیل رسوب و رشد بیولوژیکی نیز جلوگیری می‌کند.
کولینگ‌تاورهای آدیاباتیک یا برج خنک کنند ترکیبی از عمل تبخیر استفاده می‌کنند. در برج خنک‌کننده آدیاباتیک هوا تازه قبل از ورود به دستگاه ابتدا از طریق پوشال‌های مخصوص و مرطوب خنک می‌شود و سپس بروی کویل حرارتی وزیده می‌شود تا حداکثر راندمان را به همراه داشته باشد. عملکرد سازه به دمای هوای محیط بستگی دارد، اما به دلیل استفاده از سیستم عایق، کولر سیال توانایی دستیابی به دمای سیال خروجی کمتر از محیط را دارد.
کولینگ‌تاورهای سیال آدیاباتیک راه‌حل‌هایی سبز و کارآمد هستند. این دستگاه عایق آب مصرفی فقط در گرم‌ترین زمان‌های سال استفاده می‌شود. این امر مصرف آب دستگاه کولینگ تاور هیبریدی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. در زمان‌های خنک‌تر سال، کولر سیال به‌عنوان یک واحد خشک کار می‌کند و تنها از هوای اطراف برای خنک‌سازی آب موجود در کویل برج خنک‌کننده ترکیبی استفاده می‌کند. با کاهش دما، انرژی کمتری برای راه‌اندازی فن برج خنک‌کننده موردنیاز است.
_1948048588.jpg)
کولینگ‌تاور جریان متقاطع (Cross Cooling Tower) در مقایسه با کولینگ‌تاور ضدجریان (Counterflow Cooling Tower):
دو نوع اصلی از کولینگ‌های پیش‌نویس القایی وجود دارد. در کولینگ‌تاور کانتر فلو «ضد جریان» جریان هوا و آب معکوس می‌شود. در برج خنک‌کننده کراس فلو «جریان متقاطع»، هوا و آب در زاویه عمودی با یکدیگر جریان دارند. کولینگ‌تاور جریان مخالف نسبت به کولینگ واتر جریان متقاطع یا همان برج ابارا معایب و زمان عملکرد کمتری دارد؛ بااین‌حال، به دلیل سیستم اسپری تحت‌فشار، افت فشار آب بیشتری دارند، درحالی‌که بیشتر برج‌های خنک‌کننده جریان متقاطع از تشت‌های توزیع آب با تغذیه گرانشی استفاده می‌کنند. در حال حاضر در بیشتر نقاط ایران از برج‌های خنک‌کننده جریان مخالف استفاده می‌شود و بنا بر تجربه این کولینگ واترها کارآمد نیز بوده‌اند.
کاربرد ویژه پکینگ در کولینگ‌تاور:
کولینگ واتر ها اساساً جعبه‌های بزرگی هستند که برای به حداکثر رساندن تبخیر آب طراحی شده‌اند. برای انجام این کار، سطوحی با متریال پی‌وی‌سی PVC و یا پلی‌پروپیلن pp به‌صورت فیلم یا اسپلش طراحی شده است. پکینگ مدیا برج خنک‌کننده از طریق طولانی کردن زمان تماس و بالابردن سطح تماس آب‌وهوا موجب افزایش راندمان کاری دستگاه خنک‌کننده می‌شود. درضمن آب پاشیده شده بر روی فیلینگ‌های برج خنک‌کننده پس از برخورد، به قطرات ریزتری تبدیل می‌شوند که این مسئله نیز در بهبود عملکرد کولینگ واتر مؤثر است. پکینگ کولینگ‌تاور در ابعاد مختلفی به‌صورت بلوکی و هات رول تولید می‌شود.
انواع برج خنک کنند( کولینگ واتر) به لحاظ متریال ساخت:
برج خنک کننده فلزی
کولینگ تاور فایبر گلاس
کولینگ تاور بتنی
کولینگ تاور چوبی
در طی سالیان متمادی که مشخصات فنی و نحوه تبادل حرارت در کولینگ‌تاورها تغییر نموده است متریال‌های مختلفی نیز برای ساخت این دستگاه مورداستفاده قرار گرفته است. در ابتدا اکثر برج‌های خنک‌کن آب از جنس چوب و بتن بودند. بعد چند دهه کولینگ‌تاورهای فلزی از جنس گالوانیزه و استیل وارد بازار شدند. این دسته از خنک‌کننده‌ها نیز چندین دهه در ظرفیت‌های مختلف در صنایع گوناگون مورداستفاده قرار می‌گرفتند و در نهایت در سال‌های اخیر کولینگ‌تاورهای فایبرگلاس FRP که به‌نوعی نسل جدیدی برج‌های خنک‌کننده به شمار می‌آیند به بازار عرضه شدند. در ادامه توضیحاتی مختصر در باره هریک از این انواع کولینگ‌تاور خواهیم داد.
کولینگ‌تاور فایبرگلاس:
این دسته از کولینگ‌تاورها که قابلیت تولید در انواع برج خنک‌کن صنعتی و خانگی را دارا است به دلیل وزن کم، مقاومت بالا در مقابل نور خورشید و خاصیت ضدخوردگی در رطوبت و عوامل شیمیایی بسیار پر طرف‌دار است. کولینگ‌تاور فایبرگلاس قابلیت مونتاژ در محل را دارد و در پروژه‌ای که امکان حضور جرثقیل نیست می‌توان به‌راحتی قطعات برج را به محل نصب منتقل نمود و در همان جا مونتاژ نمود.
برج خنک‌کننده فایبرگلاس مانند نمونه‌های قدیمی مشکل زنگ‌زدگی، پوسیدگی و رسوب گرفتگی را ندارد و در عین سبکی از استحکام بالای نیز برخوردار است.
کولینگ تاور فایبرگلاس نیز به شکل‌های مخروطی و مکعبی به‌صورت مدار باز و مداربسته قابل‌تولید است. تمامی قسمت‌های برج اعم از تشتک، دیواره‌ها و فن استک از جنس الیاف ترکیبی ساخته می‌شود.
ساختار اصلی در بدنه اصلی کولینگ‌تاور فایبر گلس از ترکیب الیاف حصیری و سوزنی است که به‌صورت لایه به لایه با رزین درجه یک بر روی قالب‌های مخصوص شکل می‌گیرند. به طور معمول ۷ تا ۱۰ لایه رزین و الیاف ترکیبی برای ساخت قسمت‌های مختلف برج خنک‌کننده فایبرگلاس در نظر گرفته می‌شود که ضخامت 5 تا 8 میلیمتر است. معمولاً دولایه روکش ژلکت برای مقاومت بیشتر بر روی بدنه و تشتک برج کار می‌شود.
اتصالات کولینگ‌تاور فایبرگلاس از جنس روی‌اندود گرم یا استنلس‌استیل در نظر گرفته می‌شود تا در مقابل رطوبت دچار زنگ‌زدگی نشود.
کولینگ‌تاور بتنی:
این دسته از برج‌های خنک‌کننده در حال حاضر در صنایع بزرگ، پتروشیمی‌ها و نیروگاه‌های حرارتی مورداستفاده قرار می‌گیرند. معمولاً سازه‌های هذلولی با ارتفاع زیاد را مشاهده کرده‌اید. آنها نمونه‌های از کولینگ‌تاور بتنی هستند که در نیروگاه‌های حرارتی مورداستفاده قرار می‌گیرند. هزینه ساخت و بهره‌برداری از این تجهیزات بسیار بالا است. به همین خاطر در صنایع بزرگ از آنها استفاده می‌شود.
کولینگ‌تاور گالوانیزه:
قبل از ورود برج‌های خنک‌کننده فایبرگلاس به بازار اکثر کارفرمایان از برج خنک‌کننده گالوانیزه در ظرفیت‌های مختلف استفاده می‌نمودند. در کولینگ‌تاورهای جریان متقاطع گالوانیزه از فن‌های سانتریفیوژ برای گردش هوا استفاده می‌شد که همین مورد یکی از معایب این تیپ از برج‌های خنک‌کننده به شمار می‌آید. فن‌های سانتریفیوژ مصرف برق زیادی دارند و صدای این فن‌ها به‌مراتب بیشتر از فن‌های اکسیال است. کولینگ‌تاور گالوانیزه به‌مرور در قسمت‌های جوشکاری شده و تشتک آب شروع به زنگ‌زدگی و خوردگی می‌کند که یکی از معایب اصلی برج خنک‌کننده فلزی محسوب می‌شود. البته باید توجه داشته باشید که بدنه کولینگ‌تاور گالوانیزه در فصول گرم سال دمای بالای را به خود جذب می‌کند و به علت رسانا بودن فلز، همین گرما را به آب منتقل می‌نماید این مسئله باعث کاهش راندمان خنک‌کاری برج خنک‌کن فلزی می‌شود.
کولینگ‌تاور چوبی:
کولینگ تاور چوبی جزو قدیمی ترین کولینگ تاورها می باشد. یکی از قدیمی‌ترین موادی که برای ساخت برج خنک‌کننده آب از آن استفاده می‌شد انواع چوب بود. یکی از نمونه‌های مورداستفاده در ساخت کولینگ‌تاور چوبی نوعی چوب اروپایی است که از درخت ماموت به دست می‌آید و نوع دیگر چوب قرمز (RED WOOD) از درخت همیشه‌بهار که در غرب آمریکا می‌روید. سازه و اسکلت اصلی کولینگ واترهای چوبی در زمان کوتاه‌تری دچار فرسایش و شکستگی می‌شد. به همین علت استفاده از این نوع برج‌های خنک‌کننده تا حد زیادی منسوخ شده است. از طرفی قطع بیش از حد درختان برای ساخت این نوع کولینگ‌تاورهای چوبی نگرانی‌های زیست‌محیطی را به همراه داشته که موجب عدم استفاده از این متریال برای ساخت خنک‌کننده‌ها شد.
دسته‌بندی کولینگ‌تاور به لحاظ نوع کاربری:
کولینگ‌تاورهای به لحاظ نوع کاربردی که دارند در ۲ دسته کولینگ‌تاور صنعتی و کولینگ‌تاور خانگی تقسیم می‌شوند.
برج خنک‌کن صنعتی شامل کاربری‌های مانند:
کولینگ‌تاور پتروشیمی
کولینگ‌تاور نیروگاه برق
کولینگ‌تاور صنایع تولیدی
کولینگ واتر چیلر و سیستم‌های تهویه
کولینگ‌تاورهای خانگی
کولینگ تاور خانگی یا برج خنک کننده کوچک نیز در اکثر مواقع برای تکمیل فرایند تهویه‌مطبوع در کنار چیلر های جذبی و آب‌خنک مورداستفاده قرار می‌گیرند. برج خنک‌کننده خانگی و صنعتی از لحاظ نحوه عملکرد با هم تفاوت چندانی ندارند و تنها به لحاظ ابعاد و ظرفیت است که از هم جداسازی شده‌اند. ظرفیت برج خنک کننده خانگی از 10 تن شروع می شود وتا 500 تن هم می تواند باشد.
_1699331952.jpg)
نحوه عملکرد کولینگ‌تاور:
نحوه کار یک کولینگ‌تاور را بیاید با هم بررسی کنیم که چگونه است. به طور مثال اگر از کسی بپرسید دما چقدر است، در مورد دمای هوا به شما اطلاعاتی خواهد داد. این مربوط به دمای محیطی است که افراد به‌صورت سرما یا گرما احساس می‌کنند. عوامل مختلفی بر دمای هوا تاثیر می‌گذارد و سطح معقول آن را تعیین می‌کند. اینها عواملی مانند رطوبت، شاخص حرارتی، اندازه‌گیری حباب تر هستند. عوامل فوق بر مکانیزم عملکرد برج خنک‌کننده نیز تاثیر بسزایی دارند و هر یک نقش فعالی در طراحی کولینگ‌تاور صنعتی خواهند داشت.
ما دمایی را که همه می‌دانند و در مورد آن صحبت می‌کنند به‌عنوان دماسنج خشک تعریف می‌کنیم. رطوبت نسبی در تعریف لامپ خشک در نظر گرفته نشده است. ما از عبارت "رطوبت نسبی" برای توصیف میزان رطوبت موجود در هوا در دمای معین استفاده می‌کنیم. عبارت 100% رطوبت نسبی در واقع به معنای اشباع کامل هوا از آب است و ازآنجایی‌که فضایی در این سطح وجود ندارد، امکان افزودن رطوبت بیشتر به هوا وجود نخواهد داشت. در این سطح رطوبت، برج خنک‌کننده با عملکرد تقریباً صفر کار خواهد کرد.
در طراحی برج خنک‌کننده از جدول روان‌سنجی برای اندازه‌گیری اثرات دما و رطوبت استفاده می‌شود. جدول روان‌سنجی برای محاسبه مقادیر دمای مرطوب استفاده می‌شود. دمای حباب تر را می‌توان به‌عنوان دمایی که در نتیجه تبخیر احساس می‌کنید که هنگام وزش باد روی بدن مرطوب شما هنگام خروج از دریا در یک روز بسیار گرم رخ می‌دهد، بدون توجه به اینکه هوا چقدر گرم است، تعریف می‌شود. از همین سیستم در برج‌های خنک‌کننده آب نیز استفاده می‌شود تا با تبخیر مقداری آب، دمای آب باقیمانده را کاهش دهند. در واقع همین مسئله روش عملکرد کولینگ‌تاور است. یعنی تبخیر بخشی از آب ورودی و خنک‌شدن آب خروجی از کولینگ واتر.
مفهوم نزدیک‌شدن درجه به دماسنج مرطوب
در حین طراحی برج خنک‌کننده، تفاوت دمای آب ورودی و دمای آب موردنظر را به‌صورت "دلتا T" تعریف کردیم. حداقل دمایی که در طراحی کولینگ‌تاورمی توان دما را به آن کاهش داد، به طور مستقیم با دمای حباب مرطوب در محلی که برج خنک‌کننده در آن کار می‌کند، ارتباط دارد. تفاوت دمایی بین کمترین دمای طراحی که هنگام طراحی برج موردنظر قرار گرفته و حباب تر منطقه را «درجه نزدیک‌شدن به حباب مرطوب» می‌گویم.
در کولینگ‌تاور اگر این درجه بالای 3 درجه باشد، برج به نرمی کار می‌کند و مشکلی نخواهد داشت. بااین‌حال، طرح‌هایی با رویکرد زیر 3 درجه سانتیگراد مشکل خواهند داشت. بزرگ کردن سطح انتقال حرارت برج ضروری است. این نیاز بزرگ‌نمایی نه‌تنها اندازه فیزیکی برج و در نتیجه هزینه سرمایه‌گذاری برج را افزایش می‌دهد، بلکه هزینه‌های مصرفی برج را نیز افزایش می‌دهد. به همین دلیل، اگرچه می‌توان با دمای نزدیک به 3 درجه سانتیگراد طراحی کرد، اما کارآمد نیست.
هرچند با تغییر برخی مقادیر و بهبود قطعات کولینگ واتر می‌توان راندمان برج خنک‌کننده آبی را افزایش داد. بااین‌حال، نباید فراموش کرد که این تغییر با محدودیت‌هایی همراه است. متاسفانه، هیچ مقدار تصادفی در طراحی برج کار نخواهد کرد، هیچ تجربه‌ای موقعیت شناخته شده‌ای را برای برج بعدی ایجاد نمی‌کند. مقادیری مانند مقادیر ورودی و خروجی دمای هر برج، محل کار، میانگین بلندمدت رطوبت و مقادیر دما در این مکان باید به‌خوبی تحلیل شوند. امکان افزایش دبی هوا وجود دارد که مشخص است بر عملکرد برج تاثیر مثبت دارد. به طور معمول دبی هوا در پرکننده ۲.۵ متر بر ثانیه طراحی می‌شود. می‌توان این مقدار را به ۲.۷ - ۳ یا حتی ۵ متر بر ثانیه افزایش داد، اما زمانی که سرعت گرش و جریان هوا بالا می‌رود دیگر نمی‌توان به کمک قطره گیر تلفات آب را به‌خوبی کنترل نمود. این امر موجب افزایش مصرف آب در کولینگ‌تاور می‌شود.
اختلاف دمای دلتا تی چیست؟
بیان دلتا T بیان ریاضی تفاوت تبادل حرارت در فرمول Q = m c Δt است. اگر بخواهیم آن را تعریف کنیم، Δt = (t2-t1) تفاوت بین دمای ورودی به برج خنک‌کننده در طراحی و دمای پیش‌بینی‌شده برای خروج از آن است. Δt=(t2-t1) بین مقدار آب در دبی ثابت و دمای آب ورودی و خروجی از برج در حباب مرطوب ثابت است و تغییر نمی‌کند. بااین‌حال، بر خلاف تصور رایج، دماسنج مرطوب به دلیل روز و فصول یک بیان دائمی در حال تغییر است. باتوجه‌به این تغییر، کاربران برج خنک‌کننده عموماً سعی می‌کنند با افزایش یا کاهش سرعت فن برج بسته به مقدار تنظیم خروجی، دمای خروجی را ثابت نگه دارند.
داده‌های موردنیاز برای طراحی کولینگ‌تاور عبارت‌اند از:
الف) دمای آب ورودی، ب) دمای آب خروجی، ج) دمای حباب مرطوب در محلی که برج در آن کار می‌کند، د) سرعت جریان ه) ارتفاع از سطح دریا
کاربرد کولینگ‌تاور:
کاربرد کولینگ تاور در بیشتر صنایع یکی از الزامات است. از آنجای که خنک‌سازی تجهیزات در صنایع تولیدی، صنایع فولاد و ریختگری، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و سیستم های تهویه امری اجتناب‌ناپذیر است و از آب به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین موارد برای خنک‌کاری استفاده می‌گردد. وجود تجهیزات خنک‌کننده آب نیز امری حیاطی است. بر همین اساس از کولینگ‌تاور در خیلی از مکان‌های استفاده می‌شود که چند مورد در ذیل عنوان شده است.
پالایشگاه‌ها
نیروگاه‌های حرارتی
صنایع ذوب فلزات و ریختگری
کوره‌های القای
صنایع غذایی
صنایع بهداشتی و شیمیایی
صنایع فولاد
سیستم های تهویه‌مطبوع
خنک‌سازی چیلر جذبی
اجزای کولینگ‌تاور (قطعات برج خنک‌کننده)
یک برج خنک‌کننده صنعتی از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده که می‌توان در دو بخش قطعات اصلی و قطعات جانبی آن را دسته‌بندی نمود. به‌طورکلی قطعات کولینگ‌تاور cooling tower parts به شرح ذیل هستند.
پنل و بدنه برج
تشتک یا حوضچه آب سرد
فن استک یا تنوره برج
اسکلت فلزی و ستون‌های برج
لوورهای ورودی هوا
الکتروموتور
فن و پروانه هوارسان
سیستم کاهش دور و گیربکس
سطوح پرکن یا پکینگ کولینگ واتر
نازل و آب پخش
لوله‌های توزیع آب
فلنچ‌های ورودی و خروجی
قطره گیر (دریفت المیناتور)
قیمت کولینگ تاور :
قیمت کولینگ تاور می‌تواند تحت‌تاثیر عوامل مختلفی باشد. کولینگ‌تاورها یکی از تجهیزات مهم و کاربردی در بسیاری از صنایع و تاسیسات تجاری هستند که به‌منظور دفع گرما از فرایندها یا سیستم‌های HVAC مورداستفاده قرار می‌گیرند. دانستن عواملی که بر قیمت برج خنک کن تاثیر می‌گذارد می‌تواند به افراد و کسب‌وکارها در تصمیم‌گیری آگاهانه در هنگام خرید یا نگهداری این دستگاه‌های خنک‌کننده کمک نماید. در ادامه عوامل موثر در قیمت کولینگ تاور را عنوان خواهیم کرد تا بتوانید قبل از خرید برج خنک کننده با چشمان باز اقدام نمایید.
عوامل مؤثر در قیمت کولینگ‌تاور :
ابعاد و اندازه کولینگ‌تاور: یکی از پارامترهای مؤثر بر قیمت کولینگ‌تاور اندازه آن است. برج‌های خنک‌کننده بزرگتر معمولاً ظرفیت‌های بالاتری دارند و به متریال بیشتری برای ساخت نیاز دارند و در نتیجه هزینه‌های بیشتری را به همراه دارند. در نتیجه هر چه ابعاد کولینگ‌تاور بزرگتر باشد به همان نسبت قیمت آن افزایش خواهد یافت.
ظرفیت و عملکرد: به‌غیراز ابعاد، نحوه طراحی و نوع قطعات در راندمان برج بسیار مؤثر است. لازم است بدانید که ظرفیت خنک‌کننده صنعتی و عملکرد آن نقش مهمی در تعیین قیمت این دستگاه دارد. برج‌های خنک‌کننده با راندمان بالاتر و ظرفیت خنک‌کننده بیشتر به دلیل ویژگی‌های طراحی پیشرفته و عملکرد برتر، گران‌تر هستند.
مصالح و مواد اولیه: انتخاب نوع مواد اولیه و مصالح به طور قابل‌توجهی بر هزینه برج خنک‌کننده تاثیر می‌گذارد. به طور معمولاً کولینگ‌تاورها از فولاد گالوانیزه، فولاد ضدزنگ استیل 304، پلاستیک تقویت شده با فایبرگلاس (FRP) و بتن ساخته می‌شوند. هر ماده دارای ویژگی‌های منحصربه‌فرد است و قابل‌استفاده در یک منطقه خاص می‌باشد. به‌هرحال نوع مواد استفاده شده در ساخت دستگاه در قیمت کولینگ‌تاور به طور ویژه تاثیر می‌گذارد. مثلاً قیمت کولینگ‌تاور فایبرگلاس از یک کولینگ‌تاور بتنی نسبتاً ارزان‌تر است.
پیچیدگی طراحی: گاهی اوقات باتوجه‌به نیاز پروژه نیاز به طراحی مشخصات منحصربه‌فردی برای کولینگ‌تاور هستیم. برج‌هایی با طرح‌های پیچیده، اجزای تخصصی یا الزامات مهندسی سفارشی معمولاً به دلیل افزایش هزینه‌های ساخت و مونتاژ، قیمت بالاتری دارند.
_2138273805.jpg)
نصب کولینگ‌تاور: مکانی که برج خنک‌کننده در آن نصب می‌شود می‌تواند بر قیمت کولینگ واتر تاثیر بگذارد. مواردی همچون هزینه‌های حمل‌ونقل، دسترسی، نرخ‌های نیروی کار محلی و موارد مشابه به طور غیرمستقیم در قیمت نهایی کولینگ‌تاور نقش دارد.
ملاحظات زیست‌محیطی: گاهی اوقات کولینگ‌تاورهای صنعتی، برای رعایت استانداردهای زیست‌محیطی و گرفتن مجوزهای لازم، هزینه‌های بیشتری را متقبل می‌شوند که در قیمت کولینگ‌تاور تاثیرگذار می‌شود. به طور مثال دستگاه‌های مجهز به فناوری‌های پیشرفته برای به‌حداقل‌رساندن مصرف آب، جلوگیری از رشد باکتری لژیونلا یا کاهش آلودگی صوتی که اغلب هزینه‌های اضافی را متحمل می‌شوند.
نام تجاری و برند برج خنک‌کن: شهرت برند سازنده کولینگ‌تاور صنعتی یا خانگی می‌تواند بر قیمت آن تاثیر بگذارد. نمانام‌های معتبر اغلب به دلیل کیفیت و قابلیت اطمینان محصولات خود، قیمتهای بالاتری دارند.
رقابت در بازار: سطح رقابت در بازار برج خنک‌کننده می‌تواند بر قیمت‌ها تاثیر بگذارد. هنگامی که چندین تولیدکننده محصولات مشابهی را ارائه می‌دهند، قیمت‌گذاری ممکن است رقابتی‌تر شود؛ زیرا شرکت‌ها برای جذب مشتری تلاش می‌کنند. این مسئله درمورد قیمت کولینگ‌تاور نیز صادق است.
لوازم جانبی و افزودنی‌ها: کاملاً مشخص است که آپشن‌های اضافی، مانند قطره گیر، لوورها، دستگاه‌های تصفیه آب یا درایوهای فرکانس متغیر (VFD)، می‌توانند در قیمت کولینگ‌تاور و کیفیت بهروری آن تاثیر بگذارد.
تضمین و خدمات پس از فروش: زمان و شرایط گارانتی ارائه شده توسط تولیدکنندگان برج خنک‌کننده می‌تواند بر قیمت این دستگاه تاثیر بگذارد. ضمانت‌های طولانی‌تر و خدمات پشتیبانی جامع ممکن است هزینه اولیه بالاتری داشته باشند، اما آرامش خاطر و صرفه‌جویی در هزینه‌های بالقوه را در بلندمدت فراهم می‌کنند.
عوامل اقتصادی: آخرین موردی که به طور نامحسوس بر قیمت کولینگ‌تاور تاثیر می‌گذارد، شرایط عمومی اقتصادی مانند نرخ تورم، نرخ ارز و هزینه‌های مواد اولیه است. نوسانات در این عوامل می‌تواند منجر به تغییرات قیمت در طول زمان شود.