تقسیم بندی برج های خنک کننده

برج خنک کننده یا Cooling tower، دستگاهی برای دفع گرمای اضافی آب می باشد. اساس کار این برج ­ها، خنک سازی آب به وسیله تبخیر آن و تبادل حرارتی با هوا است. برج­ های خنک کننده در پالایشگاه­ ها، کارخانجات، نیروگاه ­ها، سیستم­ های اچ­وی­ای­سی و ... به کار می روند. نکته قابل توجه در مورد کولینگ تاورها این است که با اینکه در صنایع بسیاری کاربرد دارند، اما نمی ­توان برای همه شرایط و محیط­ ها از یک نوع برج­ خنک کننده استفاده کرد. برج­ های خنک کننده دارای انواع مختلف و ویژگی­ های مخصوص به خود بوده و هر نوع آن در شرایط و محیط خاصی استفاده می شود.پس شناخت انواع برج ­های خنک کننده برای یک خرید مناسب بسیار ضروری است. در ادامه به معرفی انواع برج­ های خنک کننده خواهیم پرداخت، با ما همراه باشید.

برج ­های خنک کننده به چند دسته تقسیم بندی می­ شوند؟

برج ­های خنک کننده تنوع زیادی دارند. کولینگ تاورها از لحاظ شکل ظاهری، جنس بدنه، عملکرد، نحوه برخورد جریان آب و هوا، نیروی محرک جریان هوا و تعداد سلول تقسیم بندی می ­شوند.

تقسیم بندی انواع برج ­های خنک کننده از لحاظ ظاهری 

1. مکعبی: برج خنک کننده مکعبی یا Cubic cooling tower اولین دسته از این سری می­ باشد. این برج ­ها فضای کمی اشغال کرده و قابلیت تولید به صورت چند سلولی را نیز دارند. این برج­ ها دارای نازل­ های پاشش آب ثابت بوده و از سیستم هوادهی مکش القایی استفاده می­‌کنند. برج­‌های خنک کننده مکعبی کاربرد بسیاری در صنایع بزرگ دارند.
2. مدور: برج­ های خنک کننده مدور، مخروطی، گرد یا Round cooling tower رایج ­ترین نوع برج در صنایع و سیستم­های کوچک می­ باشند.
3. هگزانول: برج­ های خنک کننده شش­ ضلعی با هگزانول یا Hexanol cooling tower دارای بدترین طراحی مهندسی بین انواع برج­ های خنک کننده هستند. البته این برج­ ها خیلی سریع به دلیل طراحی ضعیف، آبرسانی نامناسب و ... کنار گزاشته شدند.

برج­ های خنک کننده از لحاظ جریان هوا به چند دسته تقسیم بندی می ­شوند؟

کولینگ تاورها از این لحاظ به 5 دسته زیر تقسیم بندی می ­شوند:

1. جریان طبیعی: برج­ های خنک کننده جریان طبیعی به برج ­های اتمسفریک یا جوی نیز معروف هستند. در این برج ­ها از هیچ موتور، فن یا پروانه­ای برای به حرکت درآوردن هوا استفاده نمی­ شود. هوا کاملا به صورت طبیعی در برج جریان پیدا می­کند. به همین دلیل قیمت این برج ­ها به نسبت دیگر برج ­ها مناسب­ تر است. البته این برج­ ها دقت کافی نداشته و عملکرد آن­ها می­ تواند تحت تاثیر شرایط آب و هوایی نیز قرار بگیرد.
2. جریان مکانیکی: در این برج ­ها، هوا به صورت مکانیکی و با کمک پروانه­ ها و فن­ها به جریان می­افتد. برج ­های خنک کننده جریان مکانیکی دارای راندمان بسیار بیشتری نسبت به برج ­های خنک کننده جریان طبیعی هستند و آب و هوا تاثیر چندانی روی عملکرد آن­ها ندارد.
3. جریان اجباری: پروانه­ های موجود در این نوع برج ­ها، در قسمت ورودی هوا قرار دارند و قسمت خروجی هوا بدون پروانه می­ باشد. فن­ های موجود در برج ­های خنک کننده جریان اجباری در معرض یخ زدگی در فصول سرد قرار دارند. (زیرا در قسمت ورودی هوای سرد قرار دارند.)
4. جریان القایی: برج ­های خنک کننده جریان القایی کاملا برعکس برج­ های خنک کننده جریان اجباری هستند. به این صورت که پروانه­ های آن در قسمت خروجی هوا قرار دارند و ورود هوا به صورت طبیعی صورت می­گیرد. این برج­ها از راندمان بهتری نسبت به نوع جریان اجباری برخوردار هستند. از طرفی به دلیل اینکه فن ­ها در قسمت خروجی هوای گرم قرار دارند، در فصول سرد مشکلی برای آن­ها به وجود نمی ­آید.
5. جریان مرکب: برج­ های خنک کننده مرکب یا هیبریدی، ترکیبی از دو حالت جریان طبیعی و مکانیکی می­ باشند. به این صورت که در آن­ها پروانه یا فن تعبیه شده­است اما قابلیت کار در حالت جریان طبیعی و اتمسفریک را نیز دارند.

انواع برج ­های خنک کننده از لحاظ عملکرد یا مدار جریان آب

برج­ های خنک کننده از لحاظ نوع برخورد و تماس آب داخل برج و هوای بیرون به دسته­ های زیر تقسیم بندی می­ شوند:

1. برج خنک کننده مدار بسته (خشک): اساسا در برج­ های خنک کننده مدار بسته، آب داخل برج و هوای بیرون با یکدیگر تماس مستقیم ندارند. در این برج­ ها آب داغ در داخل کویل­های تعبیه شده در دستگاه به حرکت در می ­آید (در یک سیستم کاملا بسته و ایزوله). سپس هوای خنک بیرون در برج جریان پیدا می­ کند. در اثر برخورد هوا به سطح بیرونی کویل و تبخیر آب جانبی پاشیده شده روی کویل­ها، دمای سطح کویل­ها کاهش یافته و در نتیجه آب داغ داخل آن­ها خنک می­شود. این سیستم از تبخیر آب و افزایش میزان ناخالصی آب جلوگیری می ­کند.
2. برج خنک کن مدار باز (مرطوب یا تر): این نوع برج­ ها پرکاربردترین و رایج­ ترین نوع برج ­های خنک کننده می­باشند. در این برج­ها آب داغ توسط نازل­ها داخل برج و روی پکینگ ­ها پاشیده می­‌شود. بر اثر برخورد مستقیم آب و هوا و تبخیر آب، دمای آن کاهش می ­یابد.
3. برج خنک کن هیبریدی (خشک – مرطوب): در این برج ­های خنک کننده از ترکیب دو حالت مدار باز و مدار بسته استفاده می­ شود. این سیستم ­ها در فصول سرد سال از روش مدار بسته و در فصول گرم سال از روش مدار باز استفاده کرده و سبب بهینه شدن کارایی برج می­‌شوند.

برج­ های خنک کننده از لحاظ مسیر یا زاویه جریان هوا به چند دسته تقسیم بندی می­ شوند؟

برج­ های خنک کننده براساس نحوه ورود هوای تازه به داخل برج و زاویه برخورد آن به آب داغ داخل دستگاه، به دو نوع زیر تقسیم بندی می­‌شوند:

1. جریان مخالف (Counter Flow): در برج ­های خنک کننده کانتر فلو یا جریان مخالف، همانطور که از نام آن هم پیداست؛ جهت جریان آب و هوا مخالف یکدیگر است. به این صورت که آب توسط نازل­های پاششی از بالای برج به پایین پاشیده می­ شود. در همین حال نیز هوا توسط فن­ ها از پایین برج به سمت بالا جریان پیدا می­ کند. این برج ­ها بیشتر در مناطق خشک کارایی دارند.
2. جریان متقاطع (Cross Flow): در برج­ های خنک کننده کراس فلو یا جریان متقاطع، آب و هوا به صورت عمودی و عرضی با یکدیگر برخورد می­ کنند. در این برج ­ها آب توسط نازل­های پاششی از بالای برج به پایین پاشیده می­ شود. در همین حین هوا از اطراف برج به صورت متقاطع و عمودی وارد دستگاه شده و با آب برخورد می­ کند. این نوع از برج ­های خنک کننده اولین بار توسط شرکت ابارا ژاپن طراحی شد. برج­ های خنک کننده کراس فلو دارای راندمان بسیار بالایی در مناطق مرطوب و شرجی می­ باشند.

برج­ های خنک کننده از چه جنس و متریالی ساخته می­ شوند؟

برج­ های خنک کننده از لحاظ مواد به کار رفته در ساخت آن­ها، انواع مختلفی دارند که به شرح زیر می‌باشد.

1. چوبی: اولین برج ­های خنک کننده از جنس چوب ساخته می­ شدند. رفته رفته این برج ­ها به دلیل پوسیدگی چوب، ضررهای فراوان به محیط زیست (به دلیل استفاده زیاد از چوب) و راندمان پایین محبوبیت خود را از دست دادند. امروزه دیگر استفاده از برج­های خنک کننده چوبی مرسوم نیست.
2. بتنی: این نوع از برج­ های خنک کننده بیشتر در نیروگاه­ های حرارتی کاربرد داشته و به صورت استوانه ­ای ساخته می­ شوند. استفاده از این سازه­ های بتنی عظیم به دلیل مشکلات فراوان از جمله ثابت بودن آن، هزینه ساخت بالا و ... دیگر در صنایع جدید کاربرد ندارد. می­ توان گفت برج ­های خنک کننده بتنی نیز منسوخ شده ­اند.
3. گالوانیزه یا فلزی: این نوع کولینگ تاورها امروزه توانسته­اند در رقابت با کولینگ تاورهای فایبرگلاس دوام آورده و مشتری­های خود را حفظ کنند. برج­ های خنک کننده گالوانیزه از لحاظ سایز بسیار کوچک و دارای سر و صدای کم و مناسبی برای کارخانه ­های کوچک می­ باشند. البته این برج­ ها دارای معایبی مانند ایجاد رسوب و خوردگی در گذر زمان بوده و به دلیل رسانا بودن فلز، کارایی آن­ها در فصول گرم پایین می­ آید.
4. فایبرگلاس: امروزه محبوب­ ترین و رایج ­ترین برج­ های خنک کننده از جنس فایبرگلاس هستند.

این برج ­ها دارای مزایای بسیاری می­ باشند که عبارتند از:

الف) در گذر زمان هیچ خوردگی و پوسیدگی برای آن­ها پیش نمی­ آید.

ب) در گذر زمان تغییر شکل نمی­دهند.

ج) دارای وزن مناسب و پایین هستند.

د) تعمیرات آن­ها بسیار آسان و راحت انجام می ­شود.

تقسیم بندی برج ­های خنک کننده از لحاظ تعداد سلول

برج­ های خنک کننده بر اساس تجهیزات و توان تبرید به دو دسته تک سلولی و چند سلولی تقسیم می­ شوند.

1. تک سلولی: این نوع از برج ­های خنک کننده رایج­ ترین نوع آن است. این برج­ها برای ظرفیت ­های پایین­ تر از 500 تن تبرید به کار برده می‌شوند. برج ­های تک سلولی فضای بیشتری را نسبت به برج­ های چند سلولی اشغال می­ کنند. (به دلیل رعایت فاصله معین بین دو برج)
2. چند سلولی: به برج ­های خنک کننده چند سلولی ماژولار یا به هم پیوسته نیز می­ گویند. این برج­ ها معمولا برای ظرفیت­ های بیشتر از 500 تن استفاده می­ شوند. استفاده از این برج ­ها سبب کنترل مصرف برق و کاهش هزینه های ارسال و نصب می­ شود.

 

نویسنده:سجاد قلخانی