انواع برج خنک کننده از نظر عملکرد

یک ماشین بزرگ سردکننده بوده که وظیفه اصلی اش خنک کردن آب می باشد و انواع رایج آن مرطوب، هیبریدی، مکعبی و مخروطی می باشد. انواع مختلف برج خنک کننده در شرایط مختلف به کار برده می شود که هر یک از انواع کولینگ تاور نیز ویژگی های خاص خود را دارند.

دلایل زیادی بر انتخاب نوع برج خنک کننده (برج خنک کن) تاثیر می گذارد 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. امروزه برج خنک کننده انواع فراوانی دارد و در مدل های بسیار متنوعی طراحی و تولید می گردد که خلاصه دسته بندی مهمترین مدلهای آن در نمودار تصویر ذیل مشخص می باشد.

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

در پاسخ به این سوال باید اینطور بیان نمود که کولینگ تاور کاربری های مختلفی دارد و در نقاط مختلف آب و هوایی بکار می رود و شرایط کاری آن نیز یکسان نمی باشد. به عنوان مثال یک پکینگ 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.
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 می کند. 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 می باشند.
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 می شود.

***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 می باشد. 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 می کند. برج های اتمسفریک، همواره در فضای آزاد قرار می گیرند بطوری که هوا بتواند آزادانه در آنها جریان داشته باشد. این مدل از انواع برج خنک کننده معمولاً در محیط های کاملاً باز و در دهانه دیز باد (نقطه ای با بیشترین سرعت باد) نصب می شود.

• 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 می شود. کولینگ تاور جریان القایی بر اساس نوع و جهت ورود و خروج هوا به دو دسته دمنده و مکنده تقسیم می شود. ظرفیت های برودتی پایین این مدل از انواع خنک کننده آب در داخل فضای بسته نیز می تواند قرار گیرد.
به لحاظ اینکه در تولید برج خنک کننده اجباری میتوان هوای بیشتر و سرعت زیادتر فن استفاده نمود، ظرفیت آن ها به ازای ابعاد فیزیکی برابر، از برج های خنک کن اتمسفریک به مقدار قابل ملاحظه ای 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 می شود 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 رایج ترین انواع برج خنک کاری با مدارباز که سبب خنک شدن آب در یک مدارباز تا نزدیکی دمای مرطوب می گردد برج خنک کن مدارباز می باشد. این برج خنک کن پر کاربردترین نوع خنک کننده صنعتی در میان انواع کولینگ تاور محسوب می شود.
این سیستم با ایجاد یک مساحت معین از پرکن یا پوشال سبب ارتباط آب با هوای خشک(بدون رطوبت) می گردد. 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 خنک تر می شود.

• برج خنک کننده بسته یا خشک

اگر مدارچرخشی آب در سیستم خنک کاری یک کولینگ تاور در یک سیکل کاملاً بسته و ایزوله صورت پذیرد، عملاً تماس بین جریان گردشی آب و جریان هوا به صورت غیرمستقیم انجام می پذیرد و به آن نوع سردکن، برج خنک کننده مداربسته گفته می شود. کولینگ تاور مداربسته قابلیت کاهش آب تا نزدیکی دمای خشک یا محسوس محیط را دارد و از این رو به آن نیز گفته می شود. 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 کولینگ تاور مداربسته ترکیبی از یک سیکل باز و یک سیکل بسته می باشد که به آن برج خنک کننده هیبریدی (یا برج خنک کن ترکیبی) نیز گفته می شود و این نوع سیستم خنک کاری سبب کاهش دمای آب تا نزدیکی دمای مرطوب محیط در یک سیکل بسته (آدیاباتیک یا آنتروپی ثابت) می گردد.

به عبارتی دیگر این نوع کولینگ تاور ترکیبی از یک برج خنک کن باز(مرطوب) و برج خنک کن بسته(خشک) می باشد که در فصول سرد به صورت خشک و با یک سیکل بسته آب را خنک می کند و در فصول گرم نیز با یک سیکل کمکی مدارباز به خنک سازی آب کمک می نماید.

تقسیم بندی انواع برج خنک کننده بر اساس شکل ظاهری
براساس نوع شکل ظاهری و هندسه برج خنک کننده این تجهیز به انواع برج خنک کننده مکعبی ، برج خنک کن مدور(مخروطی) و برج خنک کن شش ضلعی تقسیم می شود.
کولینگ تاور با ظاهری شبیه یک مکعب که دارای سیستم پاشش آب نازلهای ثابت و سیستم هوادهی مکش القایی می باشد برج خنک کن مکعبی(cubic cooling tower) نام دارد.

این نوع برج خنک کن به دلیل اشغال فضای کم و امکان تولید چندسلولی از کاربرد بسیاری در صنعت و تهویه مطبوع دارد. در کولینگ تاور مکعبی آب پس از پاشش از خروجی نازل(دوش های توزیع آب) بر روی سطوح خنک کن در تماس با هوای خنک بیرون قرار می گیرد و خنک می شود.

• برج خنک کننده مدور یا مخروطی
یکی از رایج ترین انواع برج خنک کن با سیستم پاشش آب دوار و دایره ای که دارای ظاهری استوانه ای شکل یا مدور می باشد برج خنک کن گرد یا مخروطی نام دارد. این مدل سردکن در میان انواع برج خنک کننده بیشتر در خنک کاری چیلرهای تراکمی در آپارتمان ها و سیستم های صنعتی با گردش آب کم مورد استفاده قرار می گیرد.

• برج خنک کننده هگزانول یا شش ضلعی

این مدل از کولینگ تاور یکی از انواع برج خنک کن با طول عمر طراحی بسیارکم محسوب می شود که دارای ظاهری شش ضلعی شکل می باشد 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 می باشد.

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 برج خنک کن فایبرگلاس ، برج خنک کن 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 برج های خنک کن بتنی و فلزی در دهه های گذشته به نسبت انواع خنک کن فایبرگلاس معایب بسیاری داشته اند که باهم به برخی از معایب انواع برج های خنک کننده درگذشته اشاره خواهیم داشت.