برج ­های خنک کننده مدار باز یا مدار بسته؟

گروه تهویه مطبوع تتا گروه تهویه مطبوع تتا
68 بازدید

برج ­های خنک کننده مدار باز یا مدار بسته؟

برج ­­های خنک ­کننده (Cooling Tower) نوعی از مبدل­ های حرارتی هستند که از تماس آب و هوا برای خنک­ کاری آب مورد نیاز در کندانسور سیستم­ های تهویه مطبوع ، نیروگاه ­ها، پالایشگاه ­ها، فرآیندهای صنعتی و صنایع مختلف (صنایع غذایی و …) استفاده می­ نمایند.

برج­ های خنک­ کننده از نظر عملکرد خنک ­کنندگی به دو دسته تقسیم می ­شوند:

  1. برج ­های خنک ­کننده مدار باز (Open Circuit Cooling Tower)
  2. برج ­های خنک کننده مدار بسته (Closed Circuit Cooling Tower)

برج ­های خنک ­کننده مدار باز و مدار بسته در صورتی که به درستی برای کاربرد مورد نظر طراحی شوند، می ­توانند راندمان حرارتی قابل قبول، قابلیت اطمینان و طول عمر بالایی را ارائه دهند. تشخیص اینکه کدام برج خنک ­کننده مدار باز یا مدار بسته برای کاربرد مشخص مناسب ­تر است وظیفه ­ای است که نیازمند شناخت نحوه عملکرد و ویژگی ­ها و کاربرد های هر کدام از آن ­ها است و بر عهده مهندسان مربوطه و کسانی که آشنایی اولیه ­ای با نیازهای کاربرد مورد نظر دارند، می­ باشد.

۱٫ برج ­های خنک کننده مدار باز

عملکرد برج ­های خنک ­کننده مدار باز چگونه است؟

برج خنک ­کننده مدار باز (Open Circuit Cooling Tower) یک مبدل حرارتی است که برای خنک کردن آب از تماس مستقیم آب و هوا استفاده می ­کند. در برج خنک ­کننده مدار باز، آب ورودی (نیازمند خنک­ کاری) به بخش بالایی برج خنک ­کننده پمپ می شود و از آن­جا وارد برج می­ گردد. نازل­ ها این آب را بر روی پکینگ ­های برج خنک ­کننده توزیع می ­نمایند و آب به صورت یک لایه نازک و یکنواخت بر روی پکینگ ­ها جاری می­شود؛ این امر موجب ایجاد سطح تماس (تبادل حرارتی) بسیار بزرگی با هوا می­شود. فن نیز هوای اتمسفر را بر روی پکینگ ها به گردش در می ­آورد. هوای ورودی آب را به دو طریق متفاوت خنک می ­کند؛ بخشی از حرارت در نتیجه جریان همرفت هوا (تماس بین آب گرم و هوای سردتر) دفع می ­شود، اما بخش عمده خنک ­کاری به دلیل تبخیر بخشی از آب وارد شده به سیستم رخ می ­دهد. بدین صورت می­توان آب را تا دمایی پایین ­تر از دمای محیط خنک نمود. پس از ریزش آب از پکینگ ­ها، آب خنک شده درون تشتک برج انباشته شده و در نهایت به سیکل سیستم پروژه باز می­گردد. هوا نیز که با رطوبت اشباع شده است، از بخش بالایی برج خنک ­کننده خارج می­ گردد. قطره­گیر نصب شده در بالای نازل ­ها نیز از خروج قطرات آب از برج خنک ­کننده جلوگیری می ­کند.

ویژگی ­ها و محدودیت­ های برج­ های خنک­ کننده مدار باز:

متداول ­ترین نوع برج خنک ­کننده ­ای که امروزه برای دفع حرارت در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار می­گیرد برج­ خنک­ کننده مدار باز است و برج­ های خنک­ کننده مدار باز به دلیل محدوده وسیع ظرفیت و ساختار­های موجود، هزینه سرمایه ­گذاری پایین و راندمان حرارتی بالای خود شناخته شده ­اند.در صورتی که برج خنک­ کننده به چیلر آبی متصل شود و گرفتگی ­ها و رسوب ­های ایجاد شده درون لوله ­ها مشکل خاصی ایجاد نکند، برج­ های خنک ­کننده باز عموماً هزینه سرمایه ­گذاری پایین ­تری برای خریدار به همراه دارند. همچنین حداقل در ابتدا هزینه ­های بهره ­برداری برج ­های خنک ­کننده مدار باز از برج­ های خنک ­کننده مدار بسته کمتر است. گرچه هزینه تمام شده نهایی با رسوب گرفتن مبدل­ های حرارتی، لوله ­های کندانسور و لوله­ های ارتباطی می ­تواند به طور چشمگیری افزایش یابد. بنابراین در حالی که برج­ های خنک­ کننده مدار باز هزینه سرمایه ­گذاری کمتری در مقایسه با برج ­های خنک ­کننده مدار بسته دارند، مهندسان باید هزینه ­های بهره ­برداری مربوط به فیلتراسیون آب و هزینه­ های تعمیر و نگهداری مربوط به رسوب ­زدایی را نیز در نظر داشته باشند.برج ­های خنک ­کننده مدار باز راندمان حرارتی بالاتری دارند و معمولاً آب خنک تری تولید می­ نمایند، چرا که به دلیل تماس بدون واسطه آب و هوا بخش زیادی از سرمایش ایجاد شده در برج خنک­ کننده مدار باز در نتیجه سرمایش تبخیری رخ می ­دهد. در مجموع می ­توان گفت بر اساس شرایط طراحی در ناحیه جغرافیایی، برج­ های خنک­ کننده مدار باز عملکرد کلی بهتری دارند زیرا برج خنک ­کننده قادر است آب خروجی را تا دمایی نزدیک به دمای حباب تر محیط خنک نماید.در برج خنک­ کننده مدار باز آبی که لازم است خنک شود پس از ورود به برج خنک ­کننده در تماس مستقیم با هوا قرار می­ گیرد و این آب در معرض هوای بیرون و تمام آلودگی­ های موجود در اتمسفر قرار دارد. بنابراین به دلیل آلودگی ­های موجود در هوا، آلودگی­ های ورودی به برج از طریق آب جبرانی وارد شده و حضور اکسیژن جذب شده، نگهداری صحیح و کامل تمام تجهیزات برج خنک ­کننده مدار باز ضروری است. این موضوع همچنین اهمیت فیلتراسیون و تصفیه آب در گردش سیستم را تشدید می­ کند. چرا که اگر آب درون تشتک برج خنک­ کننده مدار باز کاملاً تصفیه و نگهداری نشود، راندمان انرژی برج خنک­ کننده در طول زمان به دلیل لوله ­های رسوب گرفته کاهش می ­یابد.

۲٫ برج ­های خنک ­کننده مدار بسته

عملکرد برج­ های خنک ­کننده مدار بسته چگونه است؟

برج خنک کننده مدار بسته (Closed Circuit Cooling Tower) یک مبدل حرارتی است که از تماس غیرمستقیم هوا و آب برای خنک کردن آب استفاده می­ کند. در برج خنک­ کننده مدار بسته برای جلوگیری از تماس مستقیم هوا با آب و مشکلات مربوط به آن، آب نیازمند خنک­ کاری درون کویل­ های موجود در برج خنک­ کننده که از جنس مس، فولاد بدون زنگ و … هستند، به گردش در آمده و آب موجود در تشتک برج نیز پس از پمپ شدن به سمت بالای برج، توسط نازل هایی بر روی کویل ­های حاوی آب اسپری می­ شود. در برج خنک­ کننده مدار بسته بخشی از خنک­ کاری مورد نظر در اثر تماس غیرمستقیم و تبادل حرارتی بین هوای ورودی به برج و آب موجود در کویل ­ها صورت می­گیرد. همچنین در اثر پاشش آب بر روی پکینگ ­ها و برخورد ذرات آب با سطح داغ کویل و با همراهی جریان هوای در گردش درون برج، بخش کوچکی از آب اسپری شده تبخیر می ­شود و به دنبال آن آب درون کویل خنک می­ گردد. ادامه فرآیند خنک­ کاری نیز مشابه مراحل صورت گرفته در برج خنک ­کننده مدار باز انجام می ­شود.

ویژگی ­ها و محدودیت ­های برج­ های خنک ­کننده مدار بسته:

در برج خنک ­کننده مدار بسته به دلیل تماس غیرمستقیم آب درون کویل با هوا و عدم نیاز به تأمین آب جبرانی هیچگونه آلودگی، ناخالصی و املاحی به آب خنک ­کاری اضافه نمی ­شود و این آب (یا هر سیال فرآیندی دیگر) در یک سیکل بسته کاملاً تمیز و فاقد هرگونه آلودگی جریان می ­یابد، در نتیجه در صورت به کارگیری برج­ های خنک­ کننده مدار بسته، رسوب بر روی سطوح داخلی کویل ­های حرارتی درون برج و سایر تجهیزات مرتبط با برج خنک­ کننده مانند کندانسورها و مبدل­ های حرارتی ایجاد نمی ­گردد. بنابراین از آن جایی که استفاده از برج خنک ­کننده مدار باز می­ تواند ریسک قابل توجهی از نظر رسوب­گیری تجهیزات موجود در تأسیسات سرمایشی داشته باشد، در مناطقی که سختی آب بسیار بالا است برج خنک­ کننده مدار بسته بهترین گزینه می­ باشد. همچنین به دلیل کاهش قابل توجه میزان رسوب و گرفتگی در این برج ­ها، استفاده از تکنولوژی مدار بسته در برج­ های خنک ­کننده می­تواند به کاهش یا حذف نیاز به تصفیه فیزیکی/ شیمیایی آب ­های موجود در سیستم برج خنک ­کننده کمک نماید.استفاده از کویل­ ها در برج خنک ­کننده مدار بسته باعث می ­شود آب نیازمند خنک ­کاری از آب موجود در برج خنک­ کننده جدا شود و به این صورت از تماس بین آب خروجی از برج خنک ­کننده و هوا نیز جلوگیری به عمل می ­آید. بنابراین در مواردی که آب نیازمند خنک ­کاری نمی ­تواند در تماس با هوا قرار بگیرد (به عنوان نمونه در صنایع غذایی و …) ضروری است که از برج خنک ­کننده مدار بسته استفاده شود.در برج خنک­ کننده مدار بسته به دلیل عدم تبخیر آب خنک ­کاری شده درون کویل­ ها نیازی به افزودن آب جبرانی نیست و اتلافات آب مربوط به فرآیند تبخیر در برج خنک­ کننده مدار بسته نیز، بسته به نوع تجهیز سرمایشی متصل به سیکل مورد نظر کاهش می ­یابد یا به صفر می ­رسد. بنابراین مصرف آب در برج ­های خنک کننده مدار بسته در مقایسه با برج­ های خنک­ کننده مدار باز بسیار کمتر است. به همین دلیل استفاده از برج­ های خنک ­کننده مدار بسته در مناطق خشک و کم آب با وجود هزینه سرمایه­ گذاری بالاتر آن­ ها در مقایسه با برج خنک ­کننده مدار باز، گزینه مناسب تری است. برج ­های خنک ­کننده مدار باز برای نصب و راه ­اندازی به مساحت و ارتفاع زیادی نیاز ندارند و به همین دلیل در محیط ­هایی که فضای محدودی دارند نیز قابل استفاده هستند.

 

دسته بندی بلاگ
اشتراک گذاری

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پرداخت آنلاین

نمادهای ما

logo-samandehi
سبد خرید

هیچ محصولی در سبد خرید نیست.

ورود به سایت