مشخصات فنی مدلهای مختلف برج خنک کننده

یک ماشین بزرگ سردکننده بوده که وظیفه اصلی اش خنک کردن آب می‌باشد و انواع رایج آن مرطوب، هیبریدی، مکعبی و مخروطی می باشد. انواع مختلف پکینگ برج خنک کننده در شرایط مختلف به کار برده می‌شود که هر یک از انواع کولینگ تاور نیز ویژگی های خاص خود را دارند. دلایل زیادی بر انتخاب و فروش برج خنک کننده تأثیر می‌گذارد که مهمترین آن ها عبارتند از شرایط محیطی، دمای خروجی آب، میزان مصرف انرژی و نوع جریان دهی هوا. به عبارتی دیگر انتخاب نوع و مدل کولینگ تاور باید مطابق خواسته های خریدار یا کارفرما صورت پذیرد.

چرا برج خنک کننده را در انواع مختلف دسته بندی می کنیم؟

در پاسخ به این سوال باید اینطور بیان نمود که کولینگ تاور کاربری‌های مختلفی دارد و در نقاط مختلف آب و هوایی بکار می‌رود و شرایط کاری آن نیز یکسان نمی‌باشد. به عنوان مثال یک برج خنک کننده در صنعت تزریق پلاستیک وظیفه خنک کردن قالب و روغن گردشی را برعهده دارد. دمای آب خروجی برج خنک کن در این سیستم باید معادل در حدود 25 تا 30 درجه سانتیگراد طراحی شود. قیمت پکینگ نت اسپلش از سایر برج های خنک کننده مقداری بالاتر است.

در صنعت ذوب فلزات (صنایع فولاد) دمای خروجی آب سرد باید مطابق با دمای آلارم کوره در بازه 35 الی 45 درجه سانتیگراد طراحی شود. بنابراین سیستم پیشنهادی خنک کاری در دستگاه های تزریق باید متفاوت از سیستم برودتی دستگاه های کوره باشد. دسته بندی کولینگ تاور به انواع مختلف سبب شده که این تجهیز را متناسب با شرایط محیطی و کاربری منحصر به خود استفاده کنیم.

برج خنک کننده جریان طبیعی (اتمسفریک)

یکی از رایج ترین انواع سیستم برودتی در ظرفیت های بسیار بالا برج خنک کننده اتمسفریک می باشد. به عبارتی ساده کولینگ تاور اتمسفریک از جریان هوای اتمسفر بدون استفاده از فن آب را خنک می‌کند. طراحی برج خنک کننده اتمسفریک قالباً به صورت تجربی صورت می پذیرد و بسیاری از صنایع مختلف با صرف کمترین هزینه سعی در نوع طراحی دستی سیستم برودتی می‌باشند. در برج خنک کننده اتمسفریک (جریان طبیعی)، آب گرم خروجی از کندانسور به وسیله یک پمپ به قسمت فوقانی منتقل شده و از آنجا به وسیله نازل به داخل برج پاشیده می‌شود.

چه عواملی سبب کارکرد بهتر برج خنک کننده اتمسفریک می شود؟

میزان پودر شدن آب و سرعت میزان تماس آب در کولینگ تاور جریان طبیعی عمدتاً به میزان پودر شدن آن بستگی دارد. برای حصول راندمان بالا در برج خنک کننده اتمسفریک وجود پاشش خوب در نازل یا افشانک شرط کافی می‌باشد. مقدار و سرعت هوای گردشی در کولینگ تاور اتمسفریک نیز به سرعت باد بستگی دارد.

به دلیل مذکور ظرفیت برودتی انواع برج خنک کننده جریان طبیعی با تغییر میزان جریان طبیعی هوا (سرعت باد) تغییر می‌کند. برج‌های اتمسفریک، همواره در فضای آزاد قرار می‌گیرند بطوری که هوا بتواند آزادانه در آنها جریان داشته باشد. این مدل از انواع برج خنک کننده معمولاً در محیط‌های کاملاً باز و در دهانه دیز باد (نقطه‌ای با بیشترین سرعت باد) نصب می‌شود.

برج خنک کننده جریان اجباری (جریان القایی)

در این مدل از انواع برج خنک کننده جریان هوا توسط ایجاد یک جریان مکانیکی در هوا ایجاد می‌شود. کولینگ تاور جریان القایی بر اساس نوع و جهت ورود و خروج هوا به دو دسته دمنده و مکنده تقسیم می‌شود. ظرفیت های برودتی پایین این مدل از انواع خنک کننده آب در داخل فضای بسته نیز می‌تواند قرار گیرد.

به لحاظ اینکه در برج‌های خنک کننده اجباری میتوان هوای بیشتر و سرعت زیادتر فن استفاده نمود، ظرفیت آن‌ها به ازای ابعاد فیزیکی برابر، از برج‌های خنک کن اتمسفریک به مقدار قابل ملاحظه‌ای بیشتر خواهد بود. در این مدل از انواع برج های خنک کننده از سطوح خیس شده جهت تبادل حرارت بیشتر تحت عنوان پکینگ نیز استفاده می‌شود و راندمان این مدل از انواع کولینگ تاور به مراتب از انواع کولینگ تاور اتمسفریک بیشتر خواهد بود.

انواع برج خنک کننده جریان القایی

برج خنک کن با توجه به نحوه تماس و ارتباط بین آب داغ و هوای سرد بیرون به دو دسته ارتباط مستقیم (برج خنک کن مدارباز) و ارتباط غیر مستقیم (برج خنک کن مداربسته) تقسیم می شود.  یکی از رایج‌ترین انواع برج خنک کاری با مدارباز که سبب خنک‌شدن آب در یک مدارباز تا نزدیکی دمای‌مرطوب می‌گردد برج‌خنک‌کن مدارباز می‎باشد. این برج خنک کن پر کاربردترین نوع خنک کننده صنعتی در میان انواع کولینگ تاور محسوب می‌شود. این سیستم با ایجاد یک مساحت معین از پرکن یا پوشال سبب ارتباط آب با هوای خشک(بدون رطوبت) می‌گردد. در این تماس بین دو سیال آب و هوا در انواع برج خنک کن باز هوا از آب گرما دریافت کرده و آب نیز دچار میزان کمی تبخیر شده و خنک‌تر می شود.

برج خنک کننده بسته یا خشک

اگر مدارچرخشی آب در سیستم خنک‌کاری یک کولینگ‌تاور در یک سیکل کاملاً بسته و ایزوله صورت پذیرد، عملاً تماس بین جریان گردشی آب و جریان هوا به صورت غیرمستقیم انجام می‌پذیرد و به آن نوع سردکن، برج خنک کننده مداربسته گفته می‌شود. کولینگ تاور مداربسته قابلیت کاهش آب تا نزدیکی دمای خشک یا محسوس محیط را دارد و از این رو به آن نیز گفته می‌شود. به کولینگ تاور مداربسته خشک در صنعت برج خنک کن هلر نیز گفته می شود.

برج خنک کننده ترکیبی یا هیبریدی

البته نوعی دیگری از انواع کولینگ‌تاور مداربسته ترکیبی از یک سیکل باز و یک سیکل بسته می‌باشد که به آن برج‌خنک‌کننده هیبریدی (یا برج‌خنک‌کن ترکیبی) نیز گفته می‌شود و این نوع سیستم خنک‌کاری سبب کاهش دمای آب تا نزدیکی دمای مرطوب محیط در یک سیکل بسته (آدیاباتیک یا آنتروپی ثابت) می‌گردد. به عبارتی دیگر این نوع کولینگ تاور ترکیبی از یک برج‌خنک‌کن باز(مرطوب) و برج‌خنک‌کن بسته(خشک) می باشد که در  فصول سرد به صورت خشک و با یک سیکل بسته آب را خنک می‌کند و در فصول گرم نیز با یک سیکل کمکی مدارباز به خنک‌سازی آب کمک می‌نماید.

تقسیم بندی انواع برج خنک کننده بر اساس شکل ظاهری

براساس نوع شکل ظاهری و هندسه برج‌خنک‌کننده این تجهیز به انواع برج خنک‌کننده مکعبی ، برج‌خنک‌کن مدور(مخروطی) و برج خنک‌کن شش ضلعی تقسیم می شود.

کولینگ تاور با ظاهری شبیه یک مکعب که دارای سیستم پاشش آب نازلهای ثابت و سیستم هوادهی مکش القایی می‌باشد برج خنک کن مکعبی(cubic cooling tower) نام دارد. این نوع برج‌خنک‌کن به دلیل اشغال فضای‌کم و امکان تولید چندسلولی از کاربرد بسیاری در صنعت و تهویه مطبوع دارد. در کولینگ‌تاور ‌مکعبی آب پس از پاشش از خروجی نازل(دوش‌های توزیع آب) بر روی سطوح خنک‌کن در تماس با هوای خنک بیرون قرار می‌گیرد و خنک می‌شود.

برج خنک کننده مدور یا مخروطی

یکی از رایج‌ترین انواع برج‌خنک‌کن با سیستم پاشش آب دوار و دایره‌ای که دارای ظاهری استوانه‌ای شکل یا مدور می‌باشد برج‌خنک‌کن‌گرد یا مخروطی نام دارد. این مدل سردکن در میان انواع‌برج‌خنک‌کننده بیشتر در خنک‌کاری چیلرهای‌تراکمی در آپارتمان‌ها و سیستم‌های صنعتی با گردش آب کم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برج خنک کننده هگزانول یا شش ضلعی

این مدل از کولینگ‌تاور یکی از انواع برج خنک‌کن با طول عمر طراحی بسیارکم محسوب می‌شود که دارای ظاهری شش ضلعی شکل می‌باشد و به دلایل معایب زیاد خود از رده تولید در بیشتر خط تولیدهای برج خنک کن کاملاً کنار گذاشته شده است. عدم توزیع آب مناسب، ایجاد حفره های هوا در گوشه های شش گوشه و عملکرد ضعیف از مهمترین دلایل برکناری تولید این نوع از برج خنک کاری می‌باشد.

تقسیم بندی انواع برج خنک کننده براساس نوع متریال بدنه

برج خنک کن با توجه به نوع متریال و ماده به کار رفته در تولید بدنه در دسته بندی برج‌خنک‌کن فایبرگلاس ، برج خنک‌کن بتنی و برج خنک کن فلزی تقسیم بندی می شود. باتوجه به رشد صنعت در چند دهه اخیر و نیاز بسیار به منابع انرژی سرمایشی در صنایع، استفاده از برج‌های ‌خنک‌کن بتنی‌ و‌ فلزی در دهه‌های گذشته به نسبت انواع خنک‌کن فایبرگلاس معایب بسیاری داشته‌اند که باهم به برخی از معایب انواع برج‌های خنک‌کننده درگذشته اشاره خواهیم داشت.

همانطور که می‌‌دانید در فرآیند خنک‌کاری در آب‌های صنعتی که سختی بسیار بالایی دارد وجود املاح زیاد در آب در برج‌های‌خنک‌کننده گالوانیزه سبب ایجاد مشکلات زیادی از جمله رسوب،گرفتگی و پوسیدگی در بدنه برج خنک‌کن می شد که بزرگترین ویژگی منحصربه‌فرد فاقد خوردگی و پوسیدگی بودن و عدم تغییر شکل در شرایط جوی مختلف می‌باشد.

الیاف بکار رفته در برج خنک کننده فایبرگلاس از نوع حصیری(مت) و سوزنی(مش) می‌باشد که با انواع رزین‌های دسته پلی استر غیر اشباع به قوام و پخت نهایی در بدنه می‌رسد و برای مقاومت بیشتر در برابر نور خورشید از یک یا چند لایه رزین اپوکسی مخصوص نیز در جداره انتهایی بدنه استفاده می‌شود. برج خنک کننده فایبرگلاس به مراتب از وزن کمتری به نسبت انواع همتای خود دارد که به علت اتصالات پیچ و مهره‌ای آن که قطعات به صورت جداگانه و یک به یک به هم متصل می‌گردند این امکان را فراهم ساخته تا تعمیرات برج خنک‌کننده فایبرگلاس به راحتی صورت پذیرد.

یکی از انواع برج‌خنک‌کاری رایج در صنعت که بیشتر در انواع نیروگاه‌های‌حرارتی جهت خنک‌کاری بخار خارج‌شده از توربین‌های گازی استفاده می‌شود برج‌خنک‌کن بتنی با استراکچر هذلولی‌گون(همانند استوانه کمرباریک) می‌باشد که در دو تیپ جریان‌طبیعی و جریان‌القایی نیز طراحی می‌شود. به مدل جریان‌طبیعی این نوع از کولینگ‌تاور ، برج‌خنک‌کننده اتمسفریک نیز گفته می‌شود. استفاده از سازه‌های بتنی عظیم در ساختار تولید برج‌خنک‌کن سبب مشکلات متعددی شده است که امروزه طراحان سیستم های برودتی از هیچ یک از انواع کولینگ‌تاور‌ بتنی در پیشنهادات خود استفاده نمی‌نمایند.