ارتباط با ما

طبقه بندی برج خنک کن

10 / 10
از 1 کاربر

برج خنک کن چیست؟

برج خنک کن چیست؟

برج خنک کن یک دستگاه وازنی گرما است که گرمای اضافی را از طریق سردسازی جریان آب را با دمای کمتری به اتمسفر منتقل می کند. نوع وازنی گرما در برج خنک کن با اصطلاح "evaporative" ( به معنی قابل تبخیر) نامیده می شود. گرمای جریان آب منتقل شده به هوا، دمای هوا و رطوبت نسبی آن را به 100% افزایش می دهد سپس این هوا به اتمسفر تخلیه می شود.

دستگاه های پس زنی گرمای تبخیر مانند برج خنک کن معمولا نسبت به دستگاه های وازنی گرما از طریق هوای سرد و یا خشک در دسترس مانند رادیاتور یک ماشین در ارائه آبهای با درجه حرارت بسیار پایین کاربردی تر هستند. در واقع می توان گفت که برج خنک کن ممکن است برای حذف گرما و سردسازی به جای استفاده از برج خنک کن خشک از فرآیند تبخیر استفاده کند.

کاربرد های رایج از برج خنک کن عبارتند از پالایشگاه های نفت، پتروشیمی، تولید سایر مواد شیمیایی دیگر، ایستگاه های قدرت حرارتی و سیستم های تهویه مطبوع (HVAC). طبقه بندی برج خنک کن بر پایه نوع القای هوا به داخل برج خنک کن بستگی دارد.

اندازه های برج خنک کن از واحدهای کوچک roof-top تا ساختارهای hyperboloid خیلی بزرگ که تا بیش از 200 متر (660 فوت) ارتفاع و 100 متر (330 فوت) قطر دارند، و یا سازه های مستطیل شکل که می توانند بیش از 40 متر (130 فوت) ارتفاع و 80 متر (260 فوت) طول داشته باشند.

برج خنک کن با ساختار hyperboloid اغلب با نیروگاه های هسته ای در ارتباط است، اگرچه این نوع برج خنک کن تا حدودی در کارخانه های شیمیایی بزرگ و صنایع دیگر نیز استفاده می شوند. با اینکه این برج خنک کن بزرگ بسیار برجسته است، اکثریت قریب به اتفاق انواع برج خنک کن، بسیار کوچکتر هستند، به مانند بسیاری از انواع برج خنک کن که در داخل و یا نزدیکی ساختمان ها به منظور تخلیه گرما نصب شده اند.

طرز کار برج خنک کن

طرز کار برج خنک کن

انواع برج خنک کن را می توان از جهات مختلف طبقه بندی کرد. از جمله براساس نوع فن، شکل، جریان آب، بهره وری، کیفیت خنک کننده آب و غیره. طبقه بندی اصلی برپایه نوع مدار برج خنک کن است، که تعیین کننده عملکرد دقیق برج خنک کن است.

برج خنک کننده یک مبدل حرارتی است که در داخل آن حرارت آب از طریق تماس بین آب و هوا خارج می شود. انتقال حرارت از طریق تبادل حرارت بین آب و هوا و از طریق تبخیر بخش کوچکی از آب که نیاز به سرد شدن دارد رخ می دهد. این امر اجازه می دهد تا دما به کمتر از دمای محیط برسد که یک مزیت مهم نسبت به برج خنک کن خشک است. در نتیجه، یک برج خنک کن یک دودکش تولید کننده دود نیست. دودی که در بالای برج خنک کن دیده می شود یک بخار عادی با ترکیبات مشابه ابر طبیعی است.

انواع طبقه بندی برج خنک کن

انواع طبقه بندی برج خنک کن

انواع برج خنک کن

برج های خنک کن را می توان بر اساس جنبه های مختلف طبقه بندی کرد:

• مواد مورد استفاده

• جریان آب و یا ظرفیت

• کیفیت آب برای خنک کردن

اساسی ترین طبقه بندی برج خنک کن بر مبنای معیارهای زیر است:

• پروژه های مکانیکی و یا طبیعی

• پروژه های Induced و یا forced

• مدار خنک کننده هیبریدی، بسته و یا باز

نوع مدار خنک کننده تعیین کننده دقیق فرآیند تبادل گرما است.

پروژه های طبیعی یا مکانیکی

در ساخت پروژه های طبیعی برج خنک کن، از عملیات دودکش برج خنک کن استفاده می شود . جریان هوا توسط اختلاف درجه حرارت بین آب و هوا در داخل و خارج برج خنک کن ایجاد می شود. فن های مورد استفاده در پروژه های برج خنک کن مکانیکی باعث ایجاد جریان هوا می شوند.

پروژه های Induced و یا forced

طرح های Induced بیانگر یک فن ورودی است که در قسمت بالای برج خنک کن قرار داده شده است و ایجاد کننده فشار کم است. هواکش های محوری همیشه برای این نوع طرح ها استفاده می شود.

پروژه های forced

پروژه های forced به یک فن خروجی که در شالوده برج خنک کن قرار داده شده است، اشاره دارند که باعث ایجاد فشار بیش از حد می شود.برای این نوع طرح ها از هر دو نوع فن محوری و مرکز گریز می توان استفاده کرد.

مدار خنک کننده هیبریدی، بسته و یا باز

مدار خنک کننده باز

در برج خنک کننده مدار باز، یک ارتباط مستقیم بین خنک کردن آب و هوا وجود دارد.

مدار خنک کننده بسته

هیچ ارتباط مستقیمی بین خنک کردن آب و هوا در برج خنک کن مدار بسته وجود ندارد، اما با این حال یک مبدل حرارتی اضافی نیز استفاده می شود. برج خنک کن دارای لوله کشی و مبدل حرارتی صفحه ای همچنین وجود دارد.

مدار خنک کننده هیبریدی (ترکیبی)

برای برج خنک کن ترکیبی (هر دو مدار خنک کننده باز و بسته) یک باتری خنک کننده اضافی در خروجی جریان هوا نصب شده است. این امکان عملیات صرفه جویی در آب را با توجه به خنک کننده خشک جزئی و یا کلی می دهد.

طبقه بندی برج خنک کن از نظر مکانیسم انتقال حرارت

طبقه بندی برج خنک کن از نظر مکانیسم انتقال حرارت

از نظر مکانیسم انتقال حرارت، برج خنک کن به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

• برج خنک کن خشک: که با انتقال حرارت از طریق یک سطح عمل می کند که سیال محرک را از فضای محیط جدا می کند. در واقع این برج خنک کن از تبخیر استفاده نمی کند.

• برج خنک کن مرطوب ( برج خنک کن مدار باز): در اصل این برج خنک کن از خنک کننده های تبخیری استفاده می کند. سیال و مایع تبخیر شده (معمولا آب) یکی و مشابه هستند.

• خنک کننده های سیال: ( برج خنک کن مدار بسته): هیبرید هایی هستند که سیال را از لوله های بسته عبور می دهند که بر روی آن آب تمیز اسپری می شود و یک فن induced به کار می رود. در نتیجه عملکرد انتقال گرما در این روش بسیار به برج خنک کن مرطوب نزدیک است به همراه مزایای که توسط یک خنک کننده خشک به منظور حفاظت از سیال در مقابل آلودگی های زیست محیطی و نا پاکی ها ارائه شده است.

در برج خنک کن مرطوب (برج خنک کن مدار بار)، در صورتی که هوا نسبتا خشک باشد، آب گرم می تواند به دمایی پایین تر از دمای هوای محیط حباب خشک، سرد شود. همانطور که هوای محیط از جریان آب عبور می کند، بخش کوچکی از آب تبخیر می شود و انرژی لازم برای تبخیر آن بخش کوچک از آب از توده آب باقی مانده گرفته می شود، بنابراین دمای آن کاهش می یابد. حدودا 970 BTU انرژی گرمایی، به ازای هر استخر آب تبخیر شده، جذب می شود. نتیجه تبخیر در شرایط هوای اشباع، دمای آب پردازش شده توسط برج خنک کن را کاهش می دهد. و دمای آن را به دمایی نزدیک به دمای حباب مرطوب که کمتر از دمای محیط حباب خشک است می رساند. تفاوت با استفاده از رطوبت اولیه هوای مرطوب تعیین می شود.

به منظور دسترسی به عملکرد بهتر ( خنک شدن بیشتر)، یک وسیله به نام متراکم (fill) برای افزایش سطح منطقه و همچنین افزایش زمان تماس بین جریان آب و هوا استفاده می شود. اسپلش متراکم (Splash fill) متشکل از موادی است که به منظور قطع جریان آب که باعث ریزش می شود، است. Film fill ترکیبی از ورق های نازک مواد ( معمولا pvc) است که بر روی جریان آب است. هر دو روش یک سطح منطقه و زمان تماس بین مایع (آب) و هوا ( گاز) وسیع برای بهبود انتقال گرما ایجاد می کنند.

جلبک ها در برج خنک کن

جلبک ها در برج خنک کن

میکروارگانیسم ها که یک توده لجن در برج خنک کن به وجود می آورند، میکروب های رایج درخاک، آب و هوا هستند. این میکروب ها ممکن است از طریق ترکیب آب وارد برج خنک کن شوند. تعداد این میکروارگانیسم ها در منابع آبی تازه کم و در فاضلاب ها در تعداد زیاد هستند. مقدار قابل توجهی از این میکروارگانیسم ها نیز از طریق هوای وارد شده به برج خنک کن منتقل می شوند. فرآیند نشت و ترشح نیز به ورود میکروارگانیسم ها به برج خنک کن کمک می کند.

جلبک ها موجودات فتوسنتز کننده هستند. جلبک های سبز و سبز آبی در برج خنک کن بسیار رواج دارند. لازم به ذکر است که امروزه جلبک های سبز آبی در رده باکتری ها طبقه بندی می شوند و سیانو باکتری نامیده می شوند. انواع مختلف جلبک مستعد رشد سبز هستند که صفحه نمایش ها و عرشه های توزیع را مسدود می کنند. رسوب شدید جلبک در برج خنک کن در نهایت می تواند منجر به جریان نامتعادل آب و کاهش بهره وری برج خنک کن شود. دیاتومها (جلبک احاطه شده در یک دیواره سلولی silicaceous) ممکن حضور داشته باشند اما به طور کلی نقش خاصی در مشکلات برج خنک کن ایفا نمی کنند.

طبقه بندی برج خنک کن بر اساس نوع استفاده

طبقه بندی برج خنک کن بر اساس نوع استفاده

گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)

برج خنک کن HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع) به منظور حذف گرمای ناخواسته چیلر استفاده می شود. چیلر های آب سرد به طور طبیعی نسبت به چیلر های هوای سرد، دارای انرژی کارآمد تری هستند. چیلر های هوای سرد باید حرارت را از حباب های خشک با دمای بالاتر حذف کنند در نتیجه به طور متوسط اثر چرخه معکوس کارنو در آن پایین تر است.

در مناطق با اقلیم گرم، ساختمان های اداری بزرگ، بیمارستان ها و مدارس به طور معمول از یک یا چند برج خنک کن به عنوان بخشی از سیستم تهویه خود استفاده می کنند. به طور کلی انواع برج خنک کن صنعتی بزرگتر از برج خنک کن HVAC هستند.

HVAC از یک جفت برج خنک کن به همراه چیلر آب سرد و یا کندانسور آب سرد استفاده می کند. برج خنک کن همچنین در سیستم های HVAC که پمپ های حرارتی با چند منبع آب نیز دارند استفاده می شود. در این نوع سیستم ها، جریان آب در داخل حلقه آب، حرارت را از کندانسور پمپ های حرارتی هر زمان که این پمپ ها در مقام سرد ساز فعالیت می کنند، حذف می کند.

سپس برج خنک کن نصب شده در فضای باز مورد استفاده قرار می گیرد و گرما را از حلقه آب حذف کرده و به جو منتقل می کند. زمانی که حلقه آب در درجه اول برای تامین حرارت ساختمان استفاده می شود، برج خنک کن به طور طبیعی خاموش می شود و حرارت به صورت های دیگر و معمولا از دیگ های بخار جداگانه عرضه می شود.

برج خنک کن صنعتی

برج خنک کن صنعتی می تواند برای حذف گرما از منابع مختلف از جمله ماشین آلات استفاده کنند. اولین استفاده از برج خنک کن صنعتی بزرگ، حذف گرمای جذب شده در سیستم های چرخش آب سرد شده است که در نیروگاه های برق، پالایشگاه های نفت، پتروشیمی، کارخانه های فرآوری گاز طبیعی، کارخانه های پردازش مواد غذایی، کارخانه های نیمه هادی و سایر امکانات صنعتی مانند خازن در ستون تقطیر، مایع خنک کننده برای تبلور، و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

سختی گیر آب

سختی گیر آب

سختی آب چیست؟

سختی عبارت است از مجموع املاح کلسیم و منیزیم در آب که به دو دسته سختی موقت و سختی دائم طبقه بندی می شود. سختی موقت مربوط به میزان بی کربنات منیزیم و کلسیم موجود در آب و سختی دائم ناشی از مقدار سولفات، کلر و نیترات منیزیم و کلسیم در آب است. مجموع این دو نوع سختی ، سختی کل آب را مشخص می کند.

مشکلات آب سخت

در مصارف مختلف به ویژه در استفاده های صنعتی و تاسیساتی مانند برج خنک کن و دیگ های بخار، به کاربردن آب سخت، مشکلات زیادی را به وجود می آورد. این مشکلات به دلیل بالا بودن توانایی رسوب گذاری و همچنین خورندگی این نوع آب ها است. از جمله مهم ترین این مشکلات عبارتند از:

• همانطور که در بالا نیز ذکر شد اصلی ترین مشکل این آب ها ایجاد رسوب زیاد و افزایش خورندگی در تاسیسات حرارتی است.

• کاهش توانایی و راندمان انتقال حرارت به موجب وجود رسوب زیاد

• وجود لایه های رسوبی ضخیم حاصل از این آب ها موجب افزایش میزان انرژی مصرفی می شود.

• ایجاد رسوبات ضخیم در جداره داخلی لوله ها و همچنین مخازن باعث می شود تا ظرفیت انتقال آب کاهش پیدا کند.

• یکی از ویژگی های آب سخت، کاهش خاصیت کف کنندگی مواد شوینده در آن است. از این رو این امر موجب افزایش میزان مصرف مواد شوینده می شود.

استفاده از سختی گیر

از آنجایی که آب سخت مشکلات زیادی را ایجاد می کند، باید راه حلی برای حذف سختی از آب یافت. بهترین راه برای این منظور، استفاده از سختی گیر است. سختی گیر دارای انواع مختلفی است. بهترین سختی گیر برای حدف سختی آب ، سختی گیر نوع رزینی است.

مبنای کار دستگاه سختی گیر نوع رزینی، به کاربردن پروسه تبادل یونی با استفاده از رزین های کاتیونی است. یکی از خواص رزین ها که در دستگاه سختی گیر از آن بهره می گیرند عبارت است از جابه جایی یون سدیم آن با یون کلسیم و منیزیم (عامل سختی آب) در آب سخت. از این رو عاملان سختی آب حذف می شوند و در نتیجه رسوب گذاری آن تا حد زیادی کاهش می یابد.

تبادل یون تا زمانی ادامه پیدا می کند که تمام سدیم موجود در رزین ها با عاملان سختی آب (کلسیم و منیزیم ) جایگزین شوند. در این زمان پروسه سختی گیری کاهش پیدا می کند در نتیجه رزین ها در سختی گیرباید احیا و بازیابی شوند این عمل با عبور محلول غلیظ سدیم کلرید از رزین صورت می یابد. به منظور تاثیر گذاری احیا باید از محلول آب نمک با غلظت 10 درصد استفاده کرد. در انتها این فرآیند، سختی گیر آبی را تولید میکند که به اصطلاح به آن آب گرم می گویند. این آب کاربردهای مختلفی دارد و برای استفاده در برج خنک کن و مصارف صنعتی دیگر بسیار مفید و مناسب است.

مشخصات دستگاه سختی گیر

دستگاه سختی گیر همانطور که گفته شد برای تبدیل آب سخت به آب نرم از طریق از بین بردن عوامل سختی آب مورد استفاده قرار می گیرد. از مشخصات دستگاه سختی گیر می توان به عوامل زیر اشاره کرد:

• مخزن سختی گیر از جنس شیت های فولادی

• اعمال زنگ زدایی کامل

• رنگ آمیزی با پوشش های ضد خوردگی از نوع اپوکسی

• حداقل فشار کاری در سختی گیر 2 اتمسفر و حداکثر 5 اتمسفر

• سختی گیر دارای دریچه بازدید است

• شبکه لوله کشی تجهیز شده به شیرآلات مورد نیاز

• فشار سنج سختی گیر

• وجود نازلهایی به منظور ورود و همچنین خروج آب

• یک مخزن از جنس پلی اتیلن به منظور ذخیره محلول بازیابی و احیا

مقایسه سختی گیر با سایر رسوب زداها

علاوه بر سختی گیر ها، انواع رسوب زدا دیگری چون رسوب زداهای الکترونیک، آلتراسونیک و مغناطیسی نیز وجود دارند که صرفا عوامل سختی آب و رسوب را بر روی آب معلق نگه می دارند. سختی گیر نسبت به این رسوب گذارها مطمئن تر است زیرا روند کاری سختی گیر به گونه ای است که عاملان رسوب و سختی آب را به طور کلی حذف می کند. تنها موردی در سختی گیر وجود دارد، نیاز دستگاه سختی گیر از نوع رزینی به احیا و بازیابی رزین ها است.

دستگاه سختی گیر دارای دو نوع شیر است: شیر نیمه اتومات و شیر تمام اتومات. در نوع سختی گیر با شیر نیمه اتومات عملیات و فرآیند بک واش (احیا) از طریق اپراتور انجام می شود. اما در نوع سختی گیر با شیر تمام اتومات این فرآیند به صورت اتوماتیک و خودکار صورت می گیرد.

شرکت مهندسی کمپ یک شرکت فعال در زمینه تولید محصولات صنعتی نظیر برج خنک کن، چربی گیر، سختی گیر، چیلر هوایی و غیره است. در صورت تمایل به خرید سختی گیر و یا اطلاع از قیمت سختی گیر می توانید با متخصصان ما در شرکت مهندسی کمپ تماس حاصل فرمایید.