برج خنک کننده

[filterpressp]

اصطلاح "برج خنک کننده" برای توصیف تجهیزات دفع حرارت مستقیم (مدار باز) و غیر مستقیم (مدار بسته) استفاده می شود. برج های خنک کننده واحدهای انتقال حرارت هستند که برای حذف گرما از هر سیستم خنک کننده با آب استفاده می شود. سپس آب سرد شده مجدداً به گردش در می آید (و در نتیجه بازیافت می شود). از آنجایی که آب فرآیند دوباره به گردش در می آید، غلظت مواد معدنی در نتیجه تبخیر افزایش می یابد. هنگامی که آب حاوی دو برابر مواد معدنی اصلی باشد، گفته می شود که حاوی دو چرخه غلظت است. هنگامی که حاوی سه برابر محتوای معدنی اصلی باشد، دارای سه چرخه غلظت و غیره است. نیمه دیگر حلقه خنک کننده گرما را از طریق یک مبدل حرارتی، کندانسور یا پوشش آب می گیرد.

عملکرد این واحد برای عملکرد کارآمد و اقتصادی بسیار مهم است. سطوح انتقال حرارت باید تا حد امکان تمیز نگه داشته شوند تا حداکثر انتقال حرارت تضمین شود. با افزایش محتوای معدنی در آب خنک کننده، پتانسیل پوسته پوسته شدن و خوردگی افزایش می یابد و عملکرد کارآمد مبدل حرارتی را تهدید می کند.

سطح انتقال حرارت گرم ترین ناحیه در تماس با آب خنک کننده است. حلالیت کربنات کلسیم (CaCO3 موجود در آب خنک کننده) با توجه به دما یک تابع معکوس است و باعث ایجاد پوسته پوسته شدن کربنات کلسیم در سطوح انتقال حرارت می شود. تجمع یک لایه مقیاس CaCO3 باعث کاهش قابلیت انتقال حرارت و ایجاد خوردگی و ایجاد نقاط داغ و در نتیجه تنش حرارتی می شود. همه اینها بر کارایی و طول عمر مبدل حرارتی تأثیر می گذارد. یکی از راه های اساسی برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن، تخلیه بخشی از آب بازیافتی و جایگزینی آن با آب شیرین با غلظت مواد معدنی کمتر است. تجزیه و تحلیل کامل آب تشکیل دهنده برای تعیین حداکثر غلظت مواد معدنی قابل تحمل بدون ایجاد رسوب لازم است.

یک برج خنک‌کننده مستقیم یا مدار باز ساختاری محصور با تجهیزات داخلی برای توزیع آب گرمی که به آن وارد می‌شود روی یک بسته‌بندی هزارتو به نام پکینگ است. پکینگ یک رابط بسیار گسترده هوا و آب برای گرم کردن هوا و تبخیر فراهم می کند. یک برج خنک کننده غیرمستقیم یا مدار بسته شامل هیچ تماس مستقیمی با هوا و سیال، معمولاً آب یا مخلوط گلیکول، در حال خنک شدن نیست. برخلاف برج خنک کننده باز، برج خنک کننده غیر مستقیم دارای دو مدار سیال مجزا است. اولی یک مدار خارجی است که در آن آب در قسمت بیرونی مدار و دومی که دسته های لوله ای (کویل های بسته) هستند، دوباره به گردش در می آید که برای سیال داغ در حال خنک شدن و بازگشت در مدار بسته به فرآیند متصل می شوند. هوا از میان آب در حال گردش مجدد آبشار بیرونی لوله های داغ کشیده می شود و خنک کننده تبخیری شبیه به برج خنک کننده باز را فراهم می کند.

هدف از برنامه تصفیه آب، به حداکثر رساندن چرخه غلظت و در عین حال به حداقل رساندن پوسته پوسته شدن، خوردگی و رشد میکروبیولوژیکی است. مهمترین عامل پوسته پوسته شدن است که معمولاً به دلیل اشباع بیش از حد ترکیبات کلسیم در آب خنک کننده ایجاد می شود.

قیمت برج خنک کننده

قیمت برج خنک کننده همانند سایر دستگاه های صنعتی وابسته به پارامتر ها و شاخصه های متعددی می باشد، در این مطلب تک تک عوامل موثر بر قیمت برج خنک کننده را به صورت کامل بررسی می کنیم و به تشریح نکات مهم تأثیر گذار در کیفیت ساخت برج خنک کننده می پردازیم. هدف از خرید برج خنک کننده ، استفاده از آب خنک جهت استفاده در فرآیند تولید می باشد. باید در نظر داشت که هزینه در نظر گرفته شده جهت برخورداری از این سیال خنک، فقط هزینه مربوط به خرید برج خنک کننده نمی باشد و هزینه های جانبی دیگری از جمله هزینه طراحی و اجرای لوله کشی، هزینه ساخت فوندانسیون برج خنک کننده ، هزینه تأمین آب و … را شامل می شود.

برج های خنک کننده برای چه مواردی استفاده می شوند؟

برج های خنک کننده عمدتاً برای گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع  و اهداف صنعتی استفاده می شوند. برج های خنک کننده عملکردی مقرون به صرفه و کارآمد برای سیستم هایی که نیاز به خنک کننده دارند، ارائه می دهند. بیش از 1500 تأسیسات صنعتی از مقادیر زیادی آب برای خنک کردن گیاهان خود استفاده می کنند. برج‌های خنک‌کننده صنعتی بزرگ‌تر از سیستم‌های HVAC هستند و برای حذف گرمای جذب شده در سیستم‌های آب خنک‌کننده در گردش مورد استفاده در نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های پتروشیمی، کارخانه‌های فرآوری گاز طبیعی، کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی و سایر تاسیسات صنعتی استفاده می‌شوند.

عوامل موثر بر قیمت برج خنک کننده

قیمت تمام شده یک برج خنک کننده صنعتی مجموع هزینه های ساخت اجزا تشکیل دهنده آن می باشد. اجزا اصلی یک برج خنک کننده استاندارد به ترتیب هزینه ساخت به این شرح است:

• بدنه و سازه برج خنک کننده
• پکینگ برج خنک کننده
• سیستم متحرک برج خنک کننده
• فلنج ها و اتصالات و تجهیزات جانبی

برج های خنک کننده و بیماری لژیونر

برج های خنک کننده حاوی مقادیر زیادی آب هستند و اگر به درستی ضد عفونی و نگهداری نشوند، مکان های بالقوه ای برای رشد باکتری لژیونلا هستند. آب درون برج های خنک کننده از طریق تبادل حرارت گرم می شود که محیطی ایده آل برای رشد باکتری های گرما دوست لژیونلا است. بیماری لژیونر زمانی ایجاد می شود که فردی در قطرات آب حاوی باکتری لژیونلا تنفس کند. این بیماری در سال 1976 نامگذاری شد، زمانی که اعضای لژیون آمریکایی که در کنوانسیون فیلادلفیا شرکت کردند، از یک ذات الریه غیرمعمول (عفونت ریه) رنج بردند. شیوع بیماری لژیونرها از برج های خنک کننده آلوده هنوز هم امروز رخ می دهد.

نحوه انتخاب و خرید انواع برج خنک کننده

به طور کلی برج خنک کننده عمل خنک کردن آب در گردش کندانسور سیستم های تهویه مطبوع، فرآیندهای صنعتی، نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها و صنایع مختلف ( براساس روش انتقال حرارت توسط انتقال جرم ) را بر عهده دارد. در برج‌های خنک کننده، ریزش آب روی پکینگ‌ها یا المان‌های واسط (مانند تخته‌ها) باعث پخش شدن آب روی سطوح آنها و افزایش سطوح مرطوب و کاهش سرعت جریان عبور آب و ایجاد فرصت بیشتر برای تبادل حرارت کافی بین جریان آب ورودی به برج خنک کننده و هوای عبوری از داخل برج خنک کننده و نتیجتاً کاهش دمای آب در برج خنک کننده می‌شود.

برای انتخاب ظرفیت مناسب برج‌های خنک کننده در نظر داشته باشید که حداکثر اختلاف دمای آب ورودی و خروجی از برج خنک کننده (ΔT) همواره کمتر از اختلاف دمای آب ورودی و دمای مرطوب هوا (Wet Bulb Temperature) در محیط مورد نظر است. به عبارت دیگر حداقلِ دمای آب خروجی از برج خنک کننده همیشه چند درجه بیشتر از دمای هوای مرطوب محل نصب برج خنک کننده خواهد بود.

بطور مثال در شهر تهران که حداکثر دمای هوای مرطوب در تابستان حدود 23 درجه سانتیگراد است، حداقل دمای آب خروجی از برج خنک کننده 26 درجه سیلیسیوس خواهد بود.

نکته دیگر اینکه حتی در بهترین شرایط و حتی در آب و هوای خشک نیز نباید از هر برج خنک کننده انتظار کاهش دمای آب خروجی نسبت به آب ورودی بیشتر از 8 درجه سیلیسیوس را داشت. ضمناً اگر دمای آب خروجی فرآیندهای صنعتی، در کارخانه‌ای بالا باشد و بخواهید دمای آنرا با یک یا دو و یا حتی 3 دستگاه برج خنک کننده مدار باز بصورت سری تا محدوده دمای 26 درجه در تهران کاهش دهید، توجه داشته باشید که دمای آب ورودی به برج اول نباید تا حدی بالا باشد که به پکینگ‌های برج خنک کننده آسیب وارد گردد. بنابراین چنانچه از برج خنک کننده مدار باز برای کاهش دمای آب فرآیندهای تولید استفاده می‌کنید، دمای آب ورودی به برج نباید از ℃55 بیشتر باشد!

و چنانچه دمای آب بیشتر از این بود باید ابتدا دمای آنرا با روش‌های دیگری مثل در معرض جریان وزش هوای محیط قرار دادن آب، کاهش دهید و سپس آنرا وارد برج خنک کننده نمائید. همچنین، هرچه رطوبت نسبی هوای محل نصب برج خنک کننده کمتر باشد، دمای هوای مرطوب محل کمتر و در نتیجه راندمان خنک کنندگی و کاهش دمای آب خروجی از برج، بیشتر خواهد بود.

اکثر سیستم‌های تهویه مطبوع بزرگ و بسیاری از فرآیندهای صنعتی نیاز به استفاده از آب برای خنک کردن برخی سیالات دیگر در مبدل حرارتی دارند. گرمای آب با پاشیدن آن در داخل یک برج خنک کننده و دمیدن هوا در آن دفع می شود. در نتیجه مقدار زیادی از آب به دلیل تبخیر از بین می رود، اما تقریباً تمام مواد جامد محلول باقی می مانند.

در طی یک دوره زمانی، سطح جامدات محلول به طور پیوسته افزایش می یابد تا زمانی که تعدادی از موارد نامطلوب از جمله خوردگی و پوسته پوسته شدن شروع شود. برای حفظ کارایی مبدل حرارتی و محافظت از تجهیزات گران قیمت، لازم است مقداری از آب آلوده را تخلیه کرده و آن را با آب تازه جایگزین کنید. رسانایی اندازه گیری انتخابی برای این کاربرد دمنده است، در حالی که اندازه گیری pH برای اندازه گیری و کنترل سطح قلیایی آب به منظور جلوگیری از خوردگی استفاده می شود.