لزوم استفاده از برج خنک کننده

 با وجود اینکه ذخیره آب های شیرین در کره زمین فراوان است، اما در برخی از مناطق، میزان مصرف آب به شدت خارج از تعادل است که با استفاده از روش های احیاء دوباره به صورت طبیعی، قابل بازگشت دوباره بخش اعظم آن امکانپذیر نمی باشد. به منظور رسیدن به توسعه مناسب، حفاظت و استفاده مجدد کارآمد از این منبع با ارزش و همه کاره، الزامی خواهد بود. این حفاظت از منابع آب به منابع خشک محدود نمی ‌شود. توجه به اثرات سوء زیست محیطی تخلیه آب های گرم به رودخانه‌ها که موجودات زنده آنها به دمای پایین ‌تری عادت دارند، نیاز به خنک کردن و استفاده مجدد را بیش از پیش برای ما روشن می سازد. یکی از راهکارهای مفید برای جلوگیری از وارد شدن این آسیب‌ ها به طبیعت، استفاده از برج ‌های خنک کننده است.

طراحی‌ کولینگ تاور بایستی بر اساس اثرات زیست محیطی و برآورده کردن نیازهای سیستم باشد و همچنین بررسی مهندسی صدا و هزینه ساخت و کارکرد و نگهداری و تعمیرات است.

برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده یا کولینگ تاور (Cooling Tower)، دستگاهی است که گرمای بوجود آمده در فرآیندها، ماشین ‌ها و دستگاه ‌های صنعتی را از آب در حال جریان دریافت و از طریق تبخیر آن را به اتمسفر انتقال داده و مجدداً آب خنک را به سیستم برمی‌گرداند. در برج خنک کن، بخشی از آب با دریافت گرما از فاز مایع به فاز بخار تبدیل شده و به اتمسفر وارد می ‌شود.

برج خنک کننده در کجا استفاده می شود؟

برج خنک کن به صورت گسترده در انواع صنایع از جمله در صنایع نفت، پالایشگاه، پتروشیمی، نیروگاه حرارتی، نیروگاه اتمی، کارخانجات شیمیایی، غذایی، دارویی، صنایع ذوب فلزات و همچنین در بالای انواع ساختمان های مسکونی و اداری و تجاری و تقریباً هر جایی که در پروسه تولید و ساخت و خنک سازی نیاز به آب خنک باشد، به کار می ‌رود.

انواع برج خنک کننده

برج خنک کن دارای انواع مختلفی می‌باشد که از لحاظ مسیر جریان آب و هوا، نحوه ساخت و روش انتقال حرارت تقسیم بندی می‌شوند. انتخاب نوع برج خنک کن بر اساس نوع و نیاز واحد بهره بردار انتخاب می‌گردد. تقسیم بندی انواع کولینگ تاور به شرح زیر است.

• برج خنک کن جریان طبیعی

نوع برج خنک کن مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی، حائز اهمیت می‌باشد. این نوع از برج‌ های خنک کن، بلند و استوانه ‌ای بوده و برای واحد‌های نیروگاهی و صنعتی بسیار بزرگ مورد استفاده قرار می ‌گیرند. سازه دودکشی برج کمک می ‌کند که هوا از پایین به بالا بدون نیاز به فن حرکت طبیعی داشته باشد.

• برج خنک کن جریان مکانیکی

در این نوع برج خنک کن، هوا توسط فن درون دستگاه به جریان می ‌افتد. هم فن ملخی و هم فن سانتریفیوژ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کولینگ تاور عملکرد موثرتری نسبت به جریان طبیعی دارد. در مقابل، انرژی بیشتری به دلیل استفاده از پروانه مصرف کرده و در نتیجه هزینه بالاتری نیز با خود به همراه خواهد داشت.

• برج خنک کن جریان متقاطع و جریان مخالف

در برج خنک کننده جریان متقاطع مسیر برخورد آب و هوا به صورت متقاطع است. در برج خنک کننده جریان مخالف مسیر برخورد آب و هوا در جهت مخالف یکدیگر است. در هر دو نوع دستگاه آب گرم پس از خنک شدن در تشت دستگاه جمع آوری می ‌شود.

• برج خنک کن جریان القایی و اجباری

در برج خنک کننده جریان القایی، فن در ناحیه خروجی هوا قرار داد. مزیت این نوع برج خروج هوای گرم با سرعت بالا است که این به آن معنی است که امکان گردش مجدد هوا به درون دستگاه را ندارد. در برج خنک کن جریان اجباری، فن در ناحیه ورود هوا قرار گرفته است و هوا را به داخل دستگاه وارد می‌ کند. به طور کلی برج خنک کن جریان القایی 30 تا 70 درصد انرژی کمتری نسبت به برج با جریان اجباری مصرف می ‌کند.

طرز کار برج خنک کننده

سیستم ‌ها و فرآیندهای صنعتی حرارت زیادی را به شکل آب داغ تولید می‌ کنند که این آب باید خنک شود. این آب داغ از داخل کولینگ تاور عبور کرده و در معرض هوای خشک و خنک محیط قرار می‌ گیرد. این آب خنک مجدد وارد فرآیند شده و گرم می‌شود، این سیکل بارها و بارها تکرار می‌ شود و در نهایت گرما بوسیله تبخیر دفع می ‌گردد.

آبگرم در برج خنک کن بوسیله نازل به قطرات ریز تبدیل شده و بروی پکینگ پاشیده می ‌شود که موجب افزایش سطح تماس و افزایش میزان تبخیر می ‌شود. فن که بالای برج خنک کننده قرار کرفته است هوا را از پایین دستگاه به سمت بالا، در خلاف جهت آب هدایت می ‌کند، این هوا گرما و آب تبخیر شده را به اتمسفر خارج می ‌کند.

آب گرم در این فرآیند خنک شده و بخشی از جرم خود را از دست می ‌دهد که به صورت تبخیر همراه با هوا خارج می‌ شود، سپس این آب خنک در تشت دستگاه جمع شده و به سمت سیستم مکش می‌شد.

کولینگ تاور به دلیل تبخیر مداوم آب مصرف آب بالایی دارد؛ به طوریکه در مناطق خشک و کم آب می ‌توان از برج خنک کن مدار بسته ، هیبریدی، آدیاباتیک یا خشک استفاده نمود و میزان مصرف آب را کاهش داد.

استفاده از کولینگ تاور در ساختمان های مسکونی، تجاری و اداری

برای خنک کردن هوای درون ساختمان از تجهیزات سرمایشی استفاده می‌شود. تجهیزات اصلی یک سیستم سرمایش عبارتند از: چیلر، برج خنک کن، فن کوئل، هواساز و پمپ.

چیلرها آب بسیار سرد با دمای 5 تا 10 درجه سانتیگراد تامین می ‌کنند که این آب سرد وارد فن کوئل و هواساز می‌شود و هوای داخل ساختمان را خنک می ‌نمایند. چیلر در هنگام کار گرم می‌شود و برای فعالیت مداوم و موثر نیاز به خنک کردن آن می ‌باشد. کولینگ تاور برای خنک کردن چیلر به کار می رود. زیرا برج خنک کن، گرمای چیلر را گرفته و به هوا می ‌فرستد. انتخاب چیلر و برج خنک کن برای ساختمان وابسته به شرایط آب و هوایی منطقه می ‌باشد.

کاربرد برج خنک کننده در صنعت

کاربرد برج خنک کننده در صنعت بسیار گسترده می‌باشد؛ از جمله در صنایع نفت، پالایشگاه، پتروشیمی، نیروگاه حرارتی، نیروگاه اتمی، کارخانجات شیمیایی، غذایی، دارویی، صنایع ذوب فلزات، ریخته گری، کوره‌های القایی‌، صنایع تولید لاستیک و پلاستیک، صنایع تولید شیشه، صنایع تولید سرامیک و کاشی، صنایع تولید خودرو، صنایع رنگ، کارخانجات تولید لبنیات و مواد غذایی، صنایع تولید کاغذ و تقریباً هر جایی از صنعت که در پروسه تولید و ساخت نیاز به آب خنک باشد از برج خنک کننده استفاده می‌شود.

جمع بندی

برج خنک کن چون آب گرم را مجدداً پس از خنک شدن به گردش در می آورد، تا 98 درصد در مصرف آب صرفه جویی می ‌کند. عملکرد برج خنک کننده به هیچ عنوان برای محیط زیست مخرب نمی ‌باشد و حتی یکی از بهترین اشکال به کار گرفتن مکانیزم های طبیعی می‌باشد؛ به طوری که کولینگ تاور با صرف انرژی بسیار پایین، مقدار حرارت بسیار بزرگی را دفع می ‌کند. اما باید دقت کرد که اگر در آب سیستم از مواد شیمیایی استفاده می ‌شود، به صورت صحیح مورد استفاده قرار گیرد. برای اقدامات بیشتر نیز می ‌توان با استفاده از راه های “افزایش راندمان برج خنک کن“ و “کنترل هوشمند برج خنک کننده“ مصرف انرژی و آب را بهینه کرد.