کولینگ تاور

کولینگ تاور چیست؟

به بیان ساده دستگاه کولینگ تاور(cooling tower) یک وسیله کاهش و حذف گرمای مازاد آب می باشد. از کولینگ تاور برای انتقال گرمای اضافه آب به جو استفاده می شود.کولینگ تاورها را می توان در خانواده مبدل های حرارتی قرار داد و حتی این طور بیان کرد که، این دستگاه نوعی مبدل حرارتی غول پیکر به شمار می رود که از طریق تبادل حرارت بین آب و هوا موجب کاهش دمای سیال ورودی (آب) می شود. اصل عملکردی کولینگ تاور یا  برج خنک کننده بر اساس تبخیر بخشی از آب و انتقال آن به اتمسفر می باشد.

بطور دقیق تر اینگونه باید بیان شود که مخلوط شدن آب گرم و هوای خنک تر، گرمای نهان را آزاد می کند و باعث خنک شدن آب می شود. اگر تا به حال از  یک ساختمان بلند به پشت بام یا محوطه دیگر ساختمانها نگاه کرده باشید، ممکن است متوجه یک واحد مربعی یا مخروطی شکل با فن های آکسیال بزرگ در بالای آنها شده باشید، این تجهیزات که مشاهده نموده اید همان کولینگ تاور یا برج های خنک کننده آب هستند.

برای تکمیل فرآیند های صنعتی و کارکرد درست تجهیزات تهویه مطبوع وجود آب سرد امری ضروری است. کولینگ تاور همان دستگاهی است که می تواند آب سرد مورد نیاز را برای صنایع مختلف و انواع تجهیزات تهویه مطبوع فراهم نمایید. بطور مثال تمام چیلرهای آب خنک به یک برج خنک کننده یا کولینگ تاور نیاز دارند. چیلر معمولا در یک سطح پایین تر مانند موتورخانه و زیرزمین قرار دارد. کولینگ تاور آب گرم را  از چیلر دریافت می نماید و از طریق تبخیر قسمتی ازآن موجب خنک شدن آب می شود. آب سرد شده از طریق سیستم لوله کشی  و پمپ ها مجددا برای گرفتن گرمای چیلر به آن منتقل می شود و این چرخه دائما تکرار می شود.

علت استفاده از کولینگ تاور چیست؟

همان طور که عنوان شد در اکثر فرآیندهای تولیدی و صنعتی و همچنین تجهیزات تهویه مطبوع از آب برای خنک کردن دستگاههای مختلف استفاده می شود. در اینجا وجود دستگاهی مانند کولینگ تاور نقش خود را نمایان می سازد. علت استفاده از این دستگاه در خیلی از صنایع، کاربردی بودن کولینگ تاور، قیمت مناسب، استفاده راحت و آسان و هزینه های تامین نگهدای پایین می باشد.

از کولینگ تاور در صنایع مختلفی مانند نیروگاه‌ها، فرآوری‌های شیمیایی، کارخانه‌ ذوب فلزات، کارخانه لوله سازی و نورد  و بسیاری از کارگاههای تولیدی که در آنها خنک‌سازی فرآیند توسط آب ضروری است استفاده می شود. البته از کولینگ تاور می توان برای تامین آب خنک جهت سیستم های تهویه مطبوع برای برج های تجاری بزرگ، سالن های ورزشی، فرودگاه، مدارس، بیمارستان ها یا هتل ها استفاده نمود.

کولینگ تاور چگونه کار می کند؟

نحوه کار کولینگ تاور یا همان برج خنک کننده آب به این شکل می باشد که آب گرم شده از طریق شبکه لوله کشی و  توسط فشار  پمپ های موجود، به سمت ورودی های کولینگ تاور هدایت می شود. آب داغ ورودی به کولینگ تاور از طریق لوله آب پخش کن به سمت نازل های اسپری پاش هدایت می گردد و بصورت قطرات ریز بر روی سطوح پرکن ( پکینگ برج خنک کننده) پاشیده می شوند. قطرات آب پس از عبور از لایه های پکینگ و برخورد با هوای تازه گرمای خود را از طریق تبخیر قسمتی از آب از دست می دهد و سپس به درون حوضچه برج خنک کننده می ریزند. در واقع فرآیند تبادل حرارت و انتقال گرما توسط هوای ورودی به برج خنک کننده صورت می گیرد. جریان هوا در کولینگ تاور توسط یک فن مکانیکی از نوع محوری یا سانتریفیوژ ایجاد می شود که هوای تازه را در جهت مخالف ریزش آب به سمت بالا و دهانه خروجی برج خنک کننده به حرکت در می آورد. هر چه زمان و میزان برخورد آب و هوا طولانی تر باشد مقدار تبخیر افزایش یافته و به همان نسبت دمای آب خروجی از کولینگ تاور کاهش پیدا می کند. البته نکته قابل توجه در میزان کاهش دمای آب ورودی به کولینگ واتر این است که باید بدانید، آب گرم در بهترین حالت نهایتا تا 3 درجه بالای دمای حباب مرطوب (Wet-bulb temperature) می تواند خنک شود.

انواع کولینگ تاور

برج خنک کن آب یا همان کولینگ واترها که وجودشان در اغلب فرآیندهای صنعتی امری حیاتی به شمار می آید. و نقش اصلی  در خنک کردن آب به عهده دارند، بر اساس معیار های مختلفی قابل دسته بندی هستند. آنها بر اساس نوع کشش و شکل جریان هوا به دو دسته  جریان طبیعی و مکانیکی و به لحاظ جهت جریان هوا به دو صورت جریان مخالف و جریان متقاطع طبقه بندی می شوند. در ادامه هر کدام از این انواع  برج خنک کن را به اختصار توضیح می دهیم.

برج خنک کننده جریان طبیعی 

معمولا برای نیروگاه ها و صنایع بزرگ با جریان آب خنک کننده بی نهایت استفاده می شود.  کولینگ تاور جریان پیش نویس با حذف گرمای اتلاف از طریق بالا آمدن هوای گرم که سپس در جو آزاد می شود، کار می کند. این دسته از کولینگ تاورها ارتفاعی بلند دارند و بخاطر ایجاد جریان هوای مناسب به شکلی هزلولی ساخته می شوند. به این نوع از برج های خنک کننده به علت نوع وزش باد کولینگ تاور اتمسفریک (atmospheric cooling tower) نیز اطلاق می شود. در برج های جریان طبیعی یا اتمسفریک آب گرم توسط پمپهای قوی به قسمت بالای برج هدایت می شوند و سپس از طریق افشانک های مخصوص به داخل کولینگ تاور پاشیده می شوند. به علت  ارتفاع بلند برج و مسیر طولانی که آب تا رسیدن به تشتک برج طی می نمایید. قسمتی از گرمای آب به هوای موجود در جو منتقل شده و موجب سرد شدن اب می گردد.

برج خنک کننده جریان مکانیکی

در این نوع از کولینگ تاورها، هوا توسط یک فن محوری یا گریز از مرکز به گردش در می آید. هوا از قسمت دریچه های ورودی به داخل برج دمیده شده و  پس از برخورد با آب و تبادل حرارت از قسمت دهانه خروجی کولینگ تاور به جو منتقل می شود. در این نوع از برج های خنک که جریان هوا به صورت مکانیکی توسط یک یا چند فن به گردش در می آید، مصرف انرژی بیشتری صرف خنک سازی آب می شود. البته راندمان کولینگ تاور نیز به همان نسبت افزایش می یابد. به علت وجود همین فن های مکنده و دمنده، این دسته را بنام برج خنک کننده جریان اجباری (mechanical forced draft) نیز نام می برند.

سیستم برج خنک کننده متقاطع یا کراس فلو

کولینگ تاورهای جریان متقاطع (Cross Flow) از نمونه های اولیه یک شرکت ژاپنی می باشد که در بازار بنام برج خنک کننده ابار مشهور می باشند. در واقع ورودی هوا به کولینگ تاور از سرتاسر دیوارهای جانبی صورت می گیرد و در زاویه 90 درجه با آب پاششی که از بالا به سمت پایین می آید برخورد می نماید. در واقع جریان آب و هوا در بخورد با هم یکدیگر را قطع می نمایند. کولینگ تارو جریان متقاطع بیشتر در مناطق مرطوب و شرجی مانند شمال و جنوب ایران کاربرد دارد.

سیستم های برج خنک کننده ضد جریان یا کانترفلو

در این طرح از کولینگ تاور جهت وزش باد بطور کامل در خلاف جریان آب می باشد به همین علت آنها را بنام کولینگ تاور جریان مخالف (counter flow)  معرفی می کنند. جریان مخالف در این طرح از برج ها یعنی آب از نازلهای بالای کولینگ تاور به سمت پایین سرازیر می شود و هوای ورودی توسط فن القای از قسمت پایین برج خنک کن ( لوور ها دریچه ورودی هوا ) به سمت بالای برج مکیده می شود. نحوه پاشش آب و میزان جریان هوا و زمان تبادل حرارت در برج خنک کننده کانتر فلو یا جریان مخالف نقش مهمی در راندمان آن دارد. اگر هرکدام از این موارد به درستی انجام نشود، کاهش دمای آب ورودی به برج خنک کننده به حداقل میرسد. 

این نوع از کولینگ تاور ها راندمان بالای دارند و به دو صورت گرد و مکعبی قابل تولید می باشند. این دستگاهها در بیشتر نقاط کشور عزیزمان ایران قابل استفاده هستند و اغلب برای مناطق گرم و خشک  و شهرهای مانند ( تهران، مشهد، اصفهان، یزد، قزوین، اردبیل و...) مورد استفاده قرار می گیرند.

جهت اطلاعات بیشتر به وب سایت آذین تهویه مراجعه نمایید.

https://www.azintahvie.com/