کولینگ تاور چیست؟

کولینگ تاور برای خنک کردن مایع خنک کننده طراحی شده اند که به نوبه خود هر تجهیزات فرآیندی را خنک می کند. خنک شدن مایع خنک کننده به دلیل محیط، یعنی به دلیل هوای بیرون رخ می دهد. به عبارت دیگر، می توان گفت که تجهیزات فرآیند گرما را به خنک کننده می دهد که آن را به محیط "تخلیه" می کند. برای انجام این "تنظیم مجدد" گرما به کولینگ تاور نیاز است.

برج‌های خنک‌کننده، دستگاه‌هایی برای خنک‌کردن مایع خنک‌کننده به دلیل اثر رطوبت هوای هستند. بیشتر آنها کولینگ تاور نوع باز هستند - مدار خنک کننده بسته نیست و بخشی از مایع خنک کننده به طور مداوم در طول فرآیند خنک کننده از بین می رود. در چنین سیستم هایی، مکانیزمی برای پر کردن مایع خنک کننده باید ارائه شود. با این حال، کولینگ تاور مرطوب اقتصادی ترین و کارآمدترین وسیله برای خنک کردن حجم زیادی از آب هستند.

انواع کولینگ تاور چیست؟

در سطح جهانی، کارشناسان دو نوع کولینگ تاور را تشخیص می دهند - خشک و مرطوب. یک مبدل حرارتی است که توسط هوای بیرون منفجر می شود. با عبور از لوله های مبدل حرارتی، مایع خنک کننده تا دمای نزدیک به دمای هوای بیرون خنک می شود. کولینگ تاور مرطوب از اثر خنک کننده تبخیری استفاده می کنند: با تبخیر آب، هوا خنک می شود و این جریان هوای با دمای پایین است که خنک کننده را خنک می کند.

علاوه بر این، کولینگ تاور مرطوب به باز و بسته، باز - به آبیاری و جهشی، آبیاری - به فن و برج تقسیم می شوند که به نوبه خود در طرح های مختلف ساختمانی با جهت های مختلف حرکت آب و هوا ارائه می شوند.

در این مقاله، انواع اصلی کولینگ تاور مرطوب - باز و بسته، آبیاری و جهشی - طرح عملکرد، محدوده، مزایا و معایب آنها را بررسی خواهیم کرد.

اصل کار کولینگ تاور مرطوب

در کولینگ تاور مرطوب، هوای بیرون به صورت توسط آب مرطوب می شود. در همان زمان دمای آن چندین درجه کاهش می یابد. مثلا هوای با دمای 30 درجه و رطوبت 40 درصد با رسیدن به رطوبت 90 درصد دمای 21 درجه سانتی گراد خواهد داشت یعنی 9 درجه سانتی گراد خنک می شود. هوای با دمای 25 درجه سانتی گراد و رطوبت 50 درصد را می توان تا 19 درجه سانتی گراد یعنی 6 درجه سانتی گراد و غیره خنک کرد.

نکته اصلی این است که خنک کننده خنک کننده (در بیشتر موارد، خنک کننده آب است) هر چه کارآمدتر باشد، دمای هوا پایین تر است. و برای بدست آوردن هوای با دمای پایین از رطوبت هوای (اسپری) استفاده می شود.

این سوال مطرح می شود که چه نوع آبی باید برای خنک سازی هوا استفاده شود - مستقیماً خنک کننده یا جریان آب جداگانه. بنابراین کولینگ تاور از انواع باز و بسته وجود دارد.

کولینگ تاور مرطوب مدار بسته

کولینگ تاور مرطوب مدار بسته از یک جریان آب جداگانه برای خنک کردن هوا استفاده می کنند. حامل گرما از طریق لوله های مبدل حرارتی جریان می یابد که با هوای مرطوب بیرونی دمیده می شود. به نوبه خود، هوا توسط یک فن از طریق کولینگ تاور دمیده می شود. با ورود به آن، آب در مسیر هوا پاشیده می شود. با تبخیر آن و خنک شدن، هوا لوله ها را با خنک کننده خنک می کند. بیشتر در مسیر هوا یک حذف کننده قطرات وجود دارد که آب تبخیر نشده را در خود نگه می دارد.

کولینگ تاور مرطوب نوع بسته در واقع کولینگ تاور خشک با رطوبت هوای بیرون هستند. آنها را می توان هم برای حذف حرارت از تجهیزات گرمایشی در صنعت و هم برای خنک کردن چیلرها با کندانسورهای آب خنک در سیستم های برودتی ساختمان ها برای اهداف مختلف استفاده کرد.

از مزایای کولینگ تاور مرطوب نوع بسته می توان به خود مدار بسته اشاره کرد - هیچ تلفات خنک کننده وجود ندارد، آلاینده های خارجی وارد مدار نمی شوند، پس از آماده شدن خنک کننده کیفیت خود را برای مدت طولانی حفظ می کند. با این حال، هنگام بهره برداری از چنین کولینگ تاور در زمستان، مشکلاتی وجود دارد.

اول از همه، ما در مورد خطر یخ زدن حوضچه آب در قسمت پایینی کولینگ تاور و ایجاد یخ زدگی بالای لوله ها با خنک کننده صحبت می کنیم. در واقع، مشکل اغراق آمیز است، زیرا رطوبت هوای بیرون فقط در تابستان مربوط می شود. در دمای خارج از منزل زیر 15 درجه سانتیگراد، رطوبت کمی وجود دارد، بنابراین، مدتها قبل از شروع یخبندان، سیستم باید برای رژیم زمستانی آماده شود - استخر خالی می شود، سیستم آرایش خاموش می شود، خطوط لوله بسته هستند.

علاوه بر این، برای عملکرد مطمئن کولینگ تاور، باید از یخ زدن مبدل حرارتی از داخل خودداری شود. چنین خطری در دمای منفی در فضای باز و جریان کم مایع خنک کننده امکان پذیر است. راه حل این مشکل در تنظیم صحیح سیستم اتوماسیون یعنی تنظیم جریان هوای عبوری از کولینگ تاور و همچنین در تنظیم جریان آب و دور زدن آن است.

کولینگ تاور مرطوب مدار باز

در کولینگ تاور مرطوب نوع باز، سیال انتقال حرارت به هوا پاشیده می شود که در داخل برج می دمد. معمولاً هوا از پایین به بالا حرکت می کند و مایع خنک کننده از بالا پاشیده می شود و تحت تأثیر گرانش قرار می گیرد. در فرآیند حرکت از طریق جریان مخالف خنک کننده اتمیزه شده، هوا تا حدی آن را تبخیر می کند، خود را خنک می کند و آن را خنک می کند. در بالای کولینگ تاور هوای گرم و مرطوب خارج می شود. خنک کننده خنک شده در قسمت پایینی تجمع می یابد. کولینگ تاور آبیاری از نوع باز طبق این اصل کار می کنند .

حرکت هوا از پایین به بالا در کولینگ تاور آبیاری هم به دلیل نیروهای طبیعی (شبیه اگزوز طبیعی در ساختمان های چند طبقه) و هم به دلیل وجود یک فن قابل انجام است.

کولینگ تاور برج

در حالت اول، یک کانال مقطع بزرگ برای هوا مورد نیاز است. چنین تاسیساتی برای خنک کردن حجم زیاد آب تا دمای دلتای کوچک (5-10 درجه سانتیگراد) خوب هستند. آنها در نیروگاه های هسته ای، نیروگاه های حرارتی، در شرکت های بزرگ صنعتی استفاده می شوند و به آنها کولینگ تاور برج می گویند . مزایای آنها مصرف حداقل انرژی، حذف حرارت بالا، کار با مصرف آب بالا است. نقطه ضعف اصلی ساخت و ساز در مقیاس بزرگ است که نیاز به هزینه های قابل توجهی در طول ساخت دارد.

کولینگ تاور اسپری فن

در حالت دوم، هوا توسط یک فن دمیده می شود، بنابراین سطح مقطع مجرای هوا را می توان به میزان قابل توجهی کاهش داد. به این گونه کولینگ تاور، کولینگ تاور اسپری فن می گویند . مایع خنک‌کننده از بالا تامین می‌شود و روی آبپاش اسپری می‌شود، پس از آن به شکل سرد در انباشته در پایین برج خنک‌کننده جمع‌آوری می‌شود. هوا توسط فن از پایین به داخل مکیده شده و به سمت مایع خنک کننده دمیده می شود. یک حذف کننده رانش در بالای کولینگ تاور نصب شده است تا از انتقال بیش از حد آب به هوای بیرون جلوگیری کند.

در کولینگ تاور با خنک کننده کم قدرت (تا 10 درجه سانتیگراد)، از فن های محوری و با خنک کننده قابل توجه خنک کننده (تا 40 درجه سانتیگراد)، فن های سانتریفیوژ استفاده می شود. برج‌های خنک‌کننده فن به بادکش طبیعی وابسته نیستند، به خوبی به اتوماسیون، تنظیم و تنظیم حالت‌های عملیاتی مختلف کمک می‌کنند و با راندمان خنک‌کننده مایع بالا مشخص می‌شوند. دامنه کاربرد آنها گسترده - فشرده و نه چندان خنک کننده حجم های مختلف خنک کننده در صنایع مختلف است.

کولینگ تاور جهشی

در نهایت، نوع دیگری از کولینگ تاور مرطوب نوع باز را در نظر بگیرید - کولینگ تاور جهشی . در آنها مایع خنک کننده از پایین به بالا پاشیده می شود و حرکت هوا به دلیل اثر جهش فراهم می شود. در این مورد، ماهیت جهش در این واقعیت نهفته است که مایع خنک کننده پاشیده شده جریان های هوایی را که با آن تماس می گیرد وارد می کند - آنها را مرطوب می کند، آنها را خنک می کند، به همین دلیل خود را خنک می کند.

سپس هوای مرطوب گرم شده از کولینگ تاور از طریق دهانه ای در ناحیه بالایی خارج می شود. جالب است بدانید که این فرآیند به دلیل نیروهای طبیعی نیز رخ می دهد - هوای گرم سبک تر از هوای سرد است، بنابراین تمایل به بالا رفتن دارد و هوای مرطوب سبک تر از هوای خشک است، بنابراین تمایل به بالا رفتن دارد. بر این اساس، هوای مرطوب گرم شده، به اصطلاح، با انتقام به سمت بالا می رود. همه اینها به تبادل هوای کارآمد در داخل کولینگ تاور کمک می کند.

خنک کننده خنک شده به شکل قطرات در قسمت پایینی کولینگ تاور ته نشین می شود و از آنجا از طریق خطوط لوله به تجهیزاتی که نیاز به خنک شدن دارند پمپ می شود.

کولینگ تاور جهشی می توانند خنک کننده های با دمای بالا (تا 60 درجه سانتیگراد یا بیشتر) را به طور موثر خنک کنند. از جمله معایب مصرف برق بالای پمپ ها برای پاشش مایع خنک کننده است. برای اینکه خنک کننده بتواند جریان هوا را با خود حمل کند ، سرعت آن در خروجی نازل باید زیاد باشد (بیش از 60 کیلومتر در ساعت) و این به پمپ های قوی 2-4 برابر بیشتر از کولینگ تاور آبیاری نیاز دارد. علاوه بر این، کنترل اثرات جهش و حرکت طبیعی هوا دشوار است و بنابراین استفاده از چنین کولینگ تاور در زمستان به دلیل خطر یخ زدگی تقریبا غیرممکن است. دامنه اصلی کاربرد آنها تأسیسات صنعتی با دمای خنک کننده بالا است.

برج خنک کننده چیست؟

ما در زندگی مدرن خود از انواع وسایل الکتریکی استفاده می کنیم. با آن ما سعی می کنیم به نتایج خاصی برسیم. مانند ماشین، تهویه مطبوع، یخچال و غیره من همیشه در خانه استفاده می کنم. هنگامی که هر یک از این ابزارها کار می کنند، به دلایل رویه ای خاص خود گرما تولید می کنند و در عین حال نتیجه مطلوب را به ما می دهند. ما این گرما را نمی خواهیم. زیرا گرمای بیش از حد ظرفیت کاری آن را کاهش می دهد.

با دانستن همه این موارد، هدف اصلی ما کاهش حرارت است. برای این کار ما باید چه کنیم؟

برای گرفتن گرمای حاصل از هر سیستمی می توان با کمک انتقال گرما به راحتی آن را خنک نمود. هر چه جسم داغتر به جسم گرمای کمتر از خودش جریان یابد، به راحتی انتقال گرما صورت می گیرد.

در خانه شما وسایل زیادی مانند استابلایزر، میکسر و ... وجود دارد که روی آن شیارها و ... می بینید. این راهی است که تمام انتقال هوا جریان دارد.

با ورود و خروج هوا از طرفین وسایل، گرما گرما انتقال می یابد. که از نظر مکانیکی به آن گرما زدایی می گویند. کندانسوری که در پشت یخچال خود می بینید همین کار را می کند، قسمت بیرونی AC نیز همین کار را می کند. باز هم رادیاتور ماشین شما همین کار را می کند. در کاربردهای مختلف، گرمای تولید شده توسط فرآیندهای مختلف به هوا عرضه می شود.

برای انتقال گرما در سیستم های بزرگ می توان از آب به‌عنوان وسیله‌ای استفاده کنیم. به کمک آب می توان گرمایی را که گاز جذب کرده است، از بین ببریم و آن را منتقل کنیم، و آن آب را به پشت بام یا مکان بلندی که در آن تهویه می‌شود، برسانیم.

برج خنک کننده سیستمی است که در آن آب را از بالا به پایین رها می کنیم و در مسیر خواندن آن موانعی ایجاد می کنیم، به طوری که آب آرام آرام پراکنده می شود، جریان برابر نمی شود، می شکند، از هم می پاشد. وقتی این اتفاق می افتد، هوایی که از آنجا جریان می یابد به آب نزدیک می شود. گرمای آب را در خود نگه می دارد. این باعث خنک شدن آب می شود. این سیستم برج خنک کننده طبیعی پیش نویس نامیده می شود. اما حتی اگر تجاری باشد، در فرآیندهای کوچک یا در جاهایی که شرایط طبیعی آسان است استفاده می شود.

آب گرم از کندانسور خارج می شود و به برج خنک کننده می رود، خنک می شود و به کندانسور باز می گردد. در این فرآیند آب به روش های مختلف کاهش می یابد. او را از دست دادن دریفت، از دست دادن نژاد و غیره می نامند. بنابراین این مراکز در نزدیکی هر رودخانه و مخزنی ساخته می شوند.

برج خنک کننده مدارباز (مرطوب و تر)

برج خنک کننده مدارباز همانند کولر آبی برای خنک سازی و کاهش دمای آب داغبه کمک آب اجام می دهد. برای این سیستم انتقال گرما میان دو عنصر آب داغ و هوا انجام میگردد. این در حالیست که عمدتاَ به علت فرآیند تبخیر آب، حرارت مقدار کمی از آب باید کاهش یابد تا دمای آب به دمایی کمتر از محیط بیرون برسد. با توجه به این که تبخیر، مهمترین عامل فرآیند خنک سازی آب در این شیوه است، بایستی توجه داشته باشید که به علت کم شدن تدریجی آب، باید آب جبرانی به دستگاه وارد شود. نحوه کار برج خنک کننده مدار باز به صورت زیر است:

• آب داغ به بالای برج ارسال می شود.
• پروسه توزیع آب بر روی پکینگ، از طریق نازلها اتفاق می افتد.
• این آب مصرفی که به شکل یک لایه نازک و یکنواخت روی سطح پکینگ مدیا توزیع شده است، یک سطح تبادل گرمایی بزرگ ایجاد میکند.
• در ادامه فنهای محوری، هوای گرم درون تاور را به بیرون پرتاب خواهد کرد و بدین صورت انتقال گرما صورت می گیرد.

برج خنک کننده مداربسته

در برج خنک کن مداربسته انتقال حرارت مایع و سیال، بوسیله کویل حرارتی به محیط بیرون انجام می شود. در این نوع برج خنک کننده ها جریان حرکت مایع در یک مسیر کاملاَ بسته صورت می گیرد. کارکرد این مدل برج خنک کننده به صورت زیر است:

• حرارت باید ابتدا از سیکل درونی، بوسیله کویل مسی به آب اسپری شود.
• در ادامه بخشی از آب اسپری شده با از دست دادن گرما تبخیر میشود و بخشی از حرارت به فضای بیرونی منتقل میشود.
• بدین صورت انتقال گرما صورت می گیرد.

مزایا و معایب برج خنک کننده مدار باز و برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار باز برای تأسیسات صنعتی بزرگ که نیاز به خنک کردن حجم عظیمی از آب دارند مناسب تر است:

مزایای برج خنک کننده مدار باز:

1. امکان خنک سازی آب فرآیند زیر دمای حباب خشک.
2. عملکرد قابل اعتماد در محیط های گرم؛
3. ظرفیت خنک کنندگی بالا در هر واحد تولید.

معایب برج خنک کننده مدار باز:

1. هزینه بالای تجهیزات و نصب؛
2. هزینه های عملیاتی بالا، از جمله تصفیه مکرر / پر کردن آب، تعمیر و نگهداری اجزای سیستم، هزینه های انرژی؛
3. مصرف نسبتاً زیاد آب به دلیل تبخیر؛
4. تشکیل زنگ در خطوط لوله؛
5. رشد باکتری ها از جمله لژیونلا.

سیستم های خنک کننده مدار باز برای صنعت و تجارت کوچک تا متوسط مناسب هستند:

برج خنک کننده مدار بسته:

1. هزینه های عملیاتی کم، هزینه های تعمیر و نگهداری؛
2. توانایی کار در هر شرایط آب و هوایی، از گرم و مرطوب تا بسیار سرد.
3. طیف گسترده ای از طرح های واحد، که امکان تطبیق آنها را با تقریباً همه محیط ها و برنامه ها فراهم می کند.
4. حداقل گرفتگی سیستم و آلودگی آب فرآیند.
5. بدون اتلاف آب

معایب برج خنک کننده مدار بسته:

1. عدم امکان خنک کردن آب فرآیند زیر دمای لامپ خشک، بدون خنک سازی قبلی.
2. بهره وری نسبتا پایین در هر واحد خروجی.

به عنوان سیستم های بسته، خنک کننده های باز مزایای زیادی نسبت به خنک کننده های بسته دارند، از جمله هزینه های اولیه و نگهداری کمتر، قابلیت اطمینان سیستم بهبود یافته و افزایش زمان کار. خنک کننده های خشک که به پیش خنک کننده تبخیری مجهز شده اند، کارایی هایی را ارائه می دهند که مانند خنک کننده های مرطوب، تنها با دمای مرطوب حباب محدود می شوند.

هنگام انتخاب بین برج خنک کننده مدار باز و خنک کننده خشک، عملکرد سیستم مهم ترین عامل باقی می ماند. معرفی مداوم فناوری‌های کارآمد جدید مانند مبدل‌های حرارتی میکرو کانال، فن‌های EC، سیستم‌های کنترل هوشمند و غیره این امکان را فراهم می‌کند که برج خنک کننده مدار باز را به عنوان بخشی مؤثر از سیستم‌های حرارتی جدید سازگار با محیط زیست در نظر بگیریم.

تفاوت برج خنک کننده مدار باز با برج خنک کننده مدار بسته چیست؟

• قیمت اولیه مدل مدارباز در مقایسه با نوع مداربسته بسیار کمتر می باشد.
• مصرف برق مدل مدارباز کمتر از نوع خشک یا مداربسته است.
• راندمان کاری مدل مدارباز از وضعیت بهتر و بالاتری برخوردار است.
• برج خنک کننده مدارباز در ظرفیت های متنوعی بین 10 الی 1000 تن قابلیت طراحی و تولید دارند.
• در شرایط ظرفیتی یکسان، برج خنک کننده مدارباز قابلیت طراحی در ابعاد کوچکتری را دارد
• در سیستم مداربسته، نسبت به مدار باز کیفیت مایعات سیال به خوبی حفظ می گردد.

• برج خنک کننده مداربسته، مصرف آب و انرژی به شدت کمتر است.
• برج خنک کننده مداربسته، قابلیت ارائه سرمایش خشک در زمستان را نیز به راحتی داراست.