برج خنک کننده و اجزای آن
برای آشنایی بیشتر با عملکرد برج خنک کننده نیاز به اطلاعاتی درباره ساختمان و اجزای این دستگاه میباشد. معمولاً برج خنک کن از اجزای زیر تشکیل میشود:
سطوح خنک کننده:
سطوح خنک کننده که به آن پکینگ (Packing) یا فیل (Fill) هم میگویند، شاید اصلی ترین قسمت برج خنک کننده باشد. بخش عمده انتقال حرارت آب داغ و هوا در این قسمت انجام میشود. این سطوح هم باید با ایجاد مساحت زیاد، سطح انتقال حرارت را افزایش دهند و هم از نظر ابعاد خیلی بزرگ نباشند.
بعد از پاشش آب توسط نازل ها آب به صورت لایه نازکی بر روی سطوح خنک کننده پخش میشود. در نتیجه، به دلیل افزایش سطح انتقال حرارت میان آب و هوا، میزان تبخیر آب به شدت افزایش مییابد. از طرف دیگر، یه علت طراحی خاص سطوح خنک کننده، اب درون آن ها به تله میافتد و زمان بیشتری برای انتقال حرارت و تبخیر آب ایجاد میشود.
نازل های آب پاش (Spraying Nozzles):
نازل های آب پاش بر روی لوله آب ورودی به برج خنک کننده قرار میگیرند و جریان آب داغ وارد شده را بر روی سطوح خنک کننده پاشش میکنند. وظیفه نازل ها پخش یکنواخت و اتمیزه آب درون برج خنک کننده است. علاوه بر توزیع بهتر آب، اتمیزه شدن باعث کاهش فشار آب شده و دمای تبخیر آن را کاهش میدهد. همچنین، تبدیل شدن به قطرات ریز آب، سطح انتقال حرارت بین آب و هوا را افزایش میدهد.
معمولاً اتصال نازل به سیستم توزیع آب به صورت رزوه ای است و به راحتی انجام میگیرد. نازل ها به دلیل نوع اتصال و کوچک بودن سوراخ خروجی آب، به مرور زمان دچار رسوب گرفتگی میشوند و در نهایت باعث مسدود شدن مسیر خروجی آب از نازل میشوند.
قطره گیر (Drift Eliminator):
پس از پاشش آب بر روی سطح خنک کننده و مکیده شدن هوا با سرعت زیاد به سمت بالای برج خنک کننده، بخشی از قطرات آب بدون تبخیر شدن همراه با هوا به سمت خروجی فن رانده میشود. وجود قطرات آب در جریان هوا باعث هدر رفت آب و همچنین گاهی سبب آسیب دیدن پروانه فن میشود.
قطره گیر یا چکه گیر بخش زیادی از قطرات آب موجود در هوا را حذف میکند و از پرتاب قطرات آب به سمت فن جلوگیری میکند. قطره گیر معمولاً در دو نوع تیغه ای و لانه زنبوری تولید میشود. با افزایش تعداد مسیرهای موجود در قطره گیر هدررفت آب کمتر میشود؛ ولی از طرف دیگر فشار وارده به فن ها و مصرف انرژی افزایش مییابد.
این وسیله به دلیل در تماس بودن با هوا و قرار گرفتن در معرض تابش مستقیم خورشید، به سرعت دچار خرابی و استهلاک میشود.
فن برج خنککننده (Fan):
برای خنک کاری در برج های خنک کننده معمول، به مکانیزمی برای انتقال و جابجا کردن هوا همراه با صرف انرژی نیاز است. این مکانیزم به جابجایی اجباری (Forced Convection) هوا معروف است و معمولاً به کمک فن انجام میگیرد. جابجایی طبیعی (Natural Convection) هوا بدون صرف انرژی و با اختلاف دما و چگالی هوا انجام میشود.
فن ها یا از نوع مکنده هستند یا از نوع دمنده. فن های مکنده در قسمت بالای برج خنک کننده قرار میگیرد و بیشتر از مدل محوری میباشند. در مقابل، فن های دمنده در پایین برج خنک کننده قرار داشته و از مدل سانتریفیوژ هستند. جنس پره های فن معمولاً از آلومینیوم، آهن گالوانیزه، فیبر و فیبر تقویت شده با پلاستیک (FRP) میباشد. پره های ساخته شده از FRP به علت سبکی مصرف انرژی الکتروموتور را کاهش میدهند. زاویه تیغه های فن قابل تغییر است؛ بطوریکه در فصل تابستان که تراکم هوا کم میشود، زاویه تیغه ها را افزایش میدهند تا قدرت مکش فن بیشتر شود.
آب پخش کن (Sprinkler):
آب پخش کن یا آب گردان بخشی است که آب داغ را به صورت مساوی و یکنواخت بر روی سطوح پکینگ توزیع میکند. جنس آب پخش کن معمولاً از آلومینیوم، برنج یا ترکیبات پلیمری میباشد. حفره های خروجی آب پخش کن به نازل منتهی میشوند و داخل برج خنک کننده قرار دارند. تعداد حفره ها بسته به نوع طراحی متفاوت است. همچنین، آب پخش کن باید افت فشار بسیار کمی داشته و در برابر خوردگی مقاوم باشد.
حوضچه آب سرد:
حوضچه آب سرد وظیفه جمع آوری آب سرد و ذخیره سازی آن در کف برج را بر عهده دارد
لوور برج خنک کننده:
لوورها در ناحیه مکش هوا، بسته به متقاطع یا ناهمسو بودن جریان هوا، در دو یا چهار طرف برج خنک کن قرار داده میشوند. مهم ترین وظیفه این وسیله پخش یکنواخت هوای ورودی و جلوگیری از پاشیدن آب به بیرون برج خنک کننده میباشد. لوورها معمولاً از جنس پلی اتیلن یا PVC بوده و در دو نوع لانه زنبوری و تیغه ای ساخته میشوند.
دو عامل در میزان هوای ورودی از طریق لوورها نقش اساسی دارند:
- سرعت هوای ورودی که با توجه به شرایط اقلیمی بین ۵ تا ۱۰ متر بر ثانیه محاسبه میشود.
- مساحت کلی دریچه ها و منافذی که بر روی لوورها برای ورود هوا در نظر گرفته شده است.
این دو عامل میزان دبی هوای ورودی به برج خنک کننده را تعیین میکنند. درنتیجه، شرایط طراحی، اقلیمی و مقدار مکش فن بر نوع طراحی لوورها تأثیرگذار است.
جنس لوورها معمولاً از کامپوزیت، فایبرگلاس و PVC استفاده میشود. بهتر است در تولید لوورها از جنس فایبرگلاس استفاده کرد. در مواد فایبرگلاس از مواد مقاوم در برابر اشعه فرابنفش استفاده میشود که از آسیب دیدن لوور توسط اشعه های خورشید جلوگیری میکند. در طرف دیگر، PVC مقاومت لازم در برابر اشعه خورشید را ندارد و به مرور زمان دچار از هم گسیختگی میشود.
ورودی آب جبرانی:
این ورودی به یک شناور وصل است که مشابه شناور کولر آبی عمل میکند. در صورت کاهش سطح آب درون حوضچه آب سرد، شناور به سمت پایین رفته و آب بیشتری به حوضچه وارد میشود. در مقابل، با بالا رفتن سطح آب شناور به سمت بالا حرکت کرده و ورود آب را محدود میکند. سطح آب حوضچه توسط این سیستم تنظیم میشود.
لوله سرریز:
در صورت عمل نکردن شناور هنگام پر شدن حوضچه آب سرد، این لوله اب اضافی را خارج میکند. اگر مقدار آب بیش از حد باشد و به سطوح خنک کننده (پکینگ) برسد، عملکرد برج خنک کننده مختل میشود.
زهکش آب حوضچه:
در سیستم برج خنک کن مدار باز، آب با هوای آلوده در تماس است و همچنین احتمال ورود حشرات و دیگر آلودگی های محیطی وجود دارد. از این رو، در پایین ترین ناحیه حوضچه آب سرد یک لوله برای خروج آب آلوده قرار میدهند که ورودی آب جبرانی، آب تمیز را جایگزین آن میکند.
لوله آب ورودی:
آب داغ خروجی از کندانسور سیکل تبرید از این لوله به برج خنک کننده وارد میشود.
لوله آب خروجی:
آبی که در برج خنک کن خنک کاری و سرد شده از لوله آب خروجی موجود در حوضچه آب سرد به سیستم تبرید برمیگردد.
