برج خنک کننده جریان متقاطع

همانطور که می‌دانید، برج­ های خنک­ کننده نوعی مبدل حرارتی هستند که وظیفه آن­ها کاهش دمای آب مورد استفاده در صنایع مختلف می­‌باشد. این برج­ ها براساس شکل بدنه، روش انتقال حرارت، نوع مکش هوا، آرایش جریان آب و هوا و ... دسته­ بندی می­ شوند. ­یکی از مهم­‌ترین و تاثیرگذارترین عوامل در عملکرد بهینه این دستگاه­ ها، آرایش جریان آب و هوا یا نحوه تماس و برخورد آب و هوا داخل برج می­ باشد. برج­‌های خنک­‌کننده از این لحاظ به دو دسته جریان متقاطع و جریان مخالف تقسیم ­بندی می­ شوند. در ادامه به بررسی کامل برج ­های خنک­ کننده جریان متقاطع می­ پردازیم. با ما همراه باشید.

برج­ خنک­ کننده جریان متقاطع چیست؟

ایده و طراحی اولیه این برج ­ها توسط شرکت ابارا ژاپن ارائه گردید. برج­ های خنک ­کننده جریان مخالف به سبب نوع طراحی و سیستمی که دارند، با افزایش رطوبت هوا، ظرفیت برودتی آن­ها پایین می­ آید. به همین جهت شرکت ابارا برج­ های خنک­ کننده جریان متقاطع را برای مناطق شرجی و مرطوب طراحی کرد. این برج ­ها برخلاف برج ­های جریان مخالف، قابلیت رطوبت ­گیری بسیار بالایی در تمامی سطوح و لایه­ های خود داشته و راندمان بسیار بالایی در مناطق مرطوب دارند.

نحوه کارکرد برج ­های خنک­ کننده جریان متقاطع چگونه است؟

در برج­ های خنک­ کننده جریان متقاطع یا کراس فلو، آب از نازل­ های قسمت فوقانی برج یا توسط نیروی گرانش به صورت عمودی به سمت پایین می­ریزد. در همین حین هوا نیز توسط لوورها وارد شده و در برج به صورت عرضی یا افقی در تمامی سطوح پکینگ ­ها جریان می­ یابد. سپس هوا توسط فن­ ها به بیرون از برج هدایت می ­شود. این برخورد آب و هوا به صورت متقاطع باعث تبخیر قسمتی از آب شده و در نتیجه منجر به کاهش دمای آب می­ شود.

آب خنک شده نیز در انتهای مسیر وارد تشتک برج شده و در آنجا جهت استفاده دوباره جمع آوری می­ شود.

دمای آب خروجی برج ­های خنک ­کننده جریان متقاطع چگونه کنترل می­ شود؟

یکی از مهم ­ترین نکاتی که در هنگام استفاده از برج ­های خنک­ کننده باید به آن توجه کرد، دمای آب خروجی می­ باشد. زیرا آب ایده ­آل و مناسب مورد استفاده در صنایع باید دمای مشخصی داشته باشد تا آسیبی به تجهیزات آن­ها وارد نشود. برای کنترل دمای آب در برج ­های خنک‌کننده کراس فلو سه روش وجود دارد که عبارتند از:

1. استفاده از آب خنک شده: اساس این روش کنترل دبی آب و استفاده از یک شیر سه راهی در مسیر آب می­ باشد. در این روش مقداری از آب توسط شیر دوباره به مسیر برگشت داده­ شده و باعث کاهش بیشتر دمای آب خروجی می ­شود.
2. استفاده از ترموستات: در این روش سنسور دما به کار رفته در ترموستات، دمای آب خروجی برج را اندازه­گیری می ­کند. سپس با توجه به دما تعریف شده، فن برج را روشن یا خاموش می­ کند.
3. استفاده از اینورتر: با استفاده از اینورتر می­ توان دور یا سرعت فن را به مقدار مورد نیاز کاهش یا افزایش داد. در این روش برخلاف روش قبل فن برج مدام روشن و خاموش نمی­ شود. همین مسئله به افزایش عمر و بهبود عملکرد فن کمک بسیاری می­ کند.

محاسبات فنی و مهندسی برج­ های خنک­ کننده جریان متقاطع

1. میزان آب مصرفی برج خنک کننده فلو کراس: برای محاسبه میزان آب مصرفی برج از فرمول زیر استفاده می­ کنیم.

آب مصرفی = جریان زیرآب­کشی + جریان تبخیر

جریان زیرآب­کشی: همانطور که می­ دانید اساس کار برج­ های خنک­ کننده تبخیر آب است. با تبخیر آب به صورت پیوسته میزان مواد محلول و ناخالصی­ ها در آب باقی ­مانده بیشتر می ­شود. برای جلوگیری از افزایش بیش از حد این ناخالصی­ ها باید عمل زیرآب­کشی انجام شود و آب فیلتر یا سخت ­گیری شده جایگزین آن شود. آب مصرفی این فرایند بین 0.0006 تا 0.0012 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید می­ باشد.

جریان تبخیر: در جریان فرایند تبخیر نیز میزان آب مصرفی چیزی حدود 3 تا 4.5 گالن بر ساعت می­ باشد.

2. میزان هوای مورد نیاز برج­ خنک ­کننده کراس فلو:

به ازای هر تن تبرید نیاز به 3 گالن آب داریم. هر گالن نیاز به 100 فوت مکعب هوا در دقیقه دارد. در نتیجه به ازای هر تن تبرید نیاز به 300 فوت مکعب هوا می­باشد.

مزایای برج­ خنک ­کننده جریان متقاطع

1. لوورهای (دریچه ورودی هوا) به کار رفته در برج ­های خنک­ کننده جریان متقاطع معمولا هم ارتفاع با خود برج می­ باشد و همین مسئله باعث افزایش هوای ورودی و عملکرد بهتر دستگاه می ­شود.
2. راندمان بسیار عالی در مناطق شرجی و مرطوب
3. کاهش مصرف انرژی با تولید به صورت چند سلولی
4. اشغال فضا و ارتفاع کمتر نسبت به مدل ­های مخروطی و مکعبی
5. نگهداری و تعمیر آسان اجزا برج

معایب برج­ خنک­ کننده جریان متقاطع

1. وزن زیاد در مقایسه با انواع دیگر برج ­های خنک کننده
2. کاهش راندمان در مناطق خشک و کویری
3. ورود مواد زائد و رسوب گرفتگی زیاد
4. انحراف مسیر آب و پاشش نامناسب آب
5. یخ زدگی مسیر آب در فصول سرد

مقایسه برج­ های خنک ­کننده جریان متقاطع با جریان مخالف

تا اینجا برج ­های خنک­ کننده جریان متقاطع را به خوبی شناخته­ اید. حال زمان آن است تا مقایسه آن را با برج­ های خنک ­کننده جریان مخالف ببینید و سپس تصمیم نهایی خود برای خرید برج مورد نظر خود بگیرید.

1. برج­ خنک­ کننده جریان متقاطع فقط دو لوور (دریچه ورودی هوا) در دو سمت خود دارد. در حالیکه برج­ خنک­ کننده جریان مخالف دارای 4 لوور در چهار سمت خود می­ باشد.
2. برج­ خنک ­کننده جریان متقاطع ارتفاع کمتری نسبت به برج­ خنک­ کننده جریان مخالف دارد.
3. برج­ خنک ­کننده جریان مخالف نیاز به پمپ آب و اتصالات دقیق مربوط به آن دارد. در حالی که آب در برج­ خنک ­کننده جریان متقاطع توسط نیروی گرانش زمین و خود به ­خود جریان پیدا می­ کند.
4. نوع پکینگ به کار رفته در برج­ خنک­ کننده جریان متقاطع شانه تخم ­مرغی بوده ولی پکینگ برج­ خنک­ کننده جریان مخالف فیلمی می­ باشد.
5. برج­ خنک ­کننده جریان مخالف به دلیل ارتفاع بیشتر، افت فشار بیشتری دارد. در نتیجه توان مصرفی پمپ سیرکولاتور آن نسبت به برج­ خنک ­کننده جریان متقاطع بیشتر است.
6. پکینگ ­ها در برج­ خنک ­کننده جریان مخالف در مرکز برج قرار دارند ولی در برج­ خنک­ کننده جریان متقاطع پکینگ ­ها نزدیک به لوورها قرار داده­ شده ­اند.
7. برج­ خنک ­کننده جریان متقاطع در مناطق مرطوب و برج­ خنک ­کننده جریان مخالف در مناطق خشک کارایی بیشتری دارند.

1. در برج­ خنک ­کننده جریان متقاطع از نازل­ های پروانه ­ای استفاده می­ شود اما در برج­ خنک ­کننده جریان مخالف از نازل­ های مربع ­پاش و دایره ­پاش استفاده ­می­ شود.
2. وزن برج­ خنک ­کننده جریان متقاطع بیشتر از وزن برج­ خنک ­کننده جریان مخالف می ­باشد.
3. برج­ خنک ­کننده جریان متقاطع دارای سر و صدا کمتری نسبت به برج­ خنک­ کننده جریان مخالف است.

 

نویسنده:سجاد قلخانی