برج خنک کننده

کولینگ تاور دستگاهی است که وظیفه تهیه آب سرد مورد نیازکندانسور آبی، چیلر یا پکیج یونیت و یا خنک کردن آب جهت مصارف صنعتی را دارد. در برج خنک کننده آب از سمت بالا به پایین پاشیده می شود و هوا نیز بوسیله فن ملخی از پایین به بالا جریان دارد که جریان مخالف آب و هوا باعث خنک شدن آب می گردد.

انتقال حرارت در برج خنک کننده بر اساس گرمای نهان تبخیر انجام می گیرد ، بنابراین در محل هایی که در صد رطوبت هوا بالا است عملا برج خنک کننده کارائی ندارد. درجه حرارت آب خروجی برج خنک کننده بستگی مستقیم به دمای مرطوب هوای محیط دارد ( دمای آب خروجی از برج خنک کننده حداقل F۵°بالاتر از دمای مرطوب هوای محیط می باشد. یکی از عوامل بسیار مهم در راندمان برج خنک کننده تمیزی آن می باشد لذا هر چه برج و سطوح انتقال حرارت تمیزتر باشد راندمان برج بالاتر است در صورت کثیف شدن برج می بایست برج را با مواد پاک کننده مانند دیسکیلر شستشو داد

مراحل تولید برج خنک کننده :

 تولید قطعات فایبرگلاس :

1_مرحله تهیه قالب : در این مرحله قالب ها بر اساس نقشه های ارائه شده در ابعاد مختلف از جنس چوب با متریال فیبر تهیه می شود . این قالب ها عموما از نمای بیرون دارای نوعی رنگ خاص و صیقلی می باشند 

این قالب عموما به صورت ثابت تا مدت ها مورد استفاده قرار می گیرد و نیازی به تعویض ندارد 

 2_تولید قالب مادگی : در این مرحله قالب های مادگی از جنس فایبرگلاس با ضخامت بالا ( حدود 20 میلی متر ) با استفاده از قالب های چوبی تولید می شوند . که در مرحله تولید ابتدا سطح بیرونی قالب چوبی را تماما با نوعی روغن چرب می نماییم، در مرحله بعد یک لایه رزین ایزوفتالیک که از قبل با درصدی منومر استایرن و کبالت مخلوط گردیده است را بر روی سطح بیرونی چوب بعد از روغن کاری کاملا پوشش می دهیم . بعد از این مرحله یک لایه الیاف سوزنی 400 را بر روی سطح کامل قالب قرار می دهیم ( توجه نمایید که این مرحله مهم ترین مرحله در پوشش دادن الیاف در قالب گیری می باشد و باید الیاف پوشش داده شده در بهترین حالت و با دقت بالا همپوشانی شود ) سپس یک لایه رزین دیگر تمامی سطح الیاف را پوشش داده و در مرحله بعد از یک لایه الیاف حصیری یا مت جهت بالا بردن مقاومت استفاده می کنیم . توجه نمایید که در هر دو لایه الیاف سوزنی از یک لایه الیاف حصیری استفاده نمایید تا مقاومت نهایی قالب بالاتر برود در انتهایی  ترین استپ این مرحله یک لایه الیاف سوزنی و یک لایه رزین معمولی کار می شود

به منظور جدا کردن قالب فایبرگلاس از بدنه قالب چوبی عموما از دو طرف قالب را به بیرون می کشند . و به منظور سهولت در این امر از روغن در ابتدایی ترین مرحله نیز استفاده می شود

3_ تولید قطعات دستگاه از روی قالب مادگی :  در این مرحله در داخل قالب های مادگی ساخته شده مشابه روش بالا که پیش تر توضیح داده شده است رزین ها و الیاف ها را لایه به لایه کار میکنیم و وابسته به ضخامت مورد نیاز در قسمت های مختلف عموما از 5 یا 6 لایه الیاف با ضخامت 6 الی 10 میلی متر قطعات مختلف تولید می شوند . بعد از تولید شدن قطعه در داخل قالب با استفاده از یک دیلم شروع به جدا کردن قطعه از داخل قالب مادگی می نماییم . توجه نمایید در این مرحله به دلیل انعطاف پذیر بودن قالب مادگی میتوان با کمی فشار های رفت و برگشتی قطعه را از داخل قالب بیرون کشید . زمان مورد نیاز به منظور جدا سازی قطعه از قالب و اصطلاحا ژل تایم بسته به نوع رزین مصرفی متفاوت است . بعد از بیرون کشیدن قطعه از قالب آن را در معرض نور مستقیم خورشید قرار می دهیم تا 6 الی 12 ساعت به پخت کامل برسد . سپس لبه های کار را با فرز پرداخت می نماییم و برخی از ایرادات محتمل که هنگام تولید قطعه به وجود آمده را با دستگاه نمد مرتفع می نماییم

برج های خنک کننده بر اساس جهت برخورد جریان آب گرم با هوای سرد  

 1_ برج خنک کننده فایبرگلاس با جریان هوای متقاطع: دراین نوع از برج خنک کننده فایبرگلاس، هوایی که از محیط بیرون از طریق لوورها وارد برج خنک کننده می‌شود بصورت متقاطع با جریان آب برخورد می‌کند

2_ برج خنک کننده فایبرگلاس با جریان هوای مخالف: در این نوع از برجهای خنک کننده، جریان هوا مکیده شده از طریق لوورها، بصورت مخالف با جریان آب برخورد می‌کند

 اجزای تشکیل دهنده برج خنک کننده: 

 بدنه همه برجهای خنک کننده از الیاف فایبرگلاس با رزین وارداتی کره جنوبی که از استحکام فوق العاده ای برخوردار است، ساخته شده است و برای مقاومت بیشتر در مقابل اشعه ماوراء بنفش(UV) دارای روکش مقاوم بوده که عمر قطعات را افزایش می دهد. پنل های بدنه برج خنک کننده بوسیله پیچ های از نوع گالوانیزه ضدزنگ به یکدیگر متصل می گردند. سطوح تبادل حرارت داخل برج خنک کننده، مدیای متراکم از جنس پی وی سی بسیار سبک با گرید مواد غذایی می باشد. جریان در داخل برج خنک کننده بصورت متقابل (Counter Flow) بوده و بر اساس آخرین تکنولوژی روز دنیا ساخته شده است.  جریان هوا در داخل برج خنک کننده بوسیله یک فن محوری (Axial) برقرار می شود که نوع جریان از نوع اجباری می باشد ولی جریان آب به صورت ثقلی بر روی سطوح خنک کننده برقرار می شود. الکتروموتور ساخت شرکت زیمنس و دارای کلاس حفاظتی IP55 و کلاس حرارتی F و دارای مقاومت بسیار زیاد در مقابل رطوبت می باشد. کلیه فن های بکار رفته از نوع محوری و پروانه های توخالی از جنس آلومینیوم یا فایبرگلاس مقاوم بوده که بدلیل سبکی و بالانس بسیار مناسب، فاقد هرگونه لرزش و بسیار کم صدا می باشد.  

استفاده از لوور (Louver) مانع از تراوش آب از قسمت چاهک به اطراف برج خنک کننده می شود و باعث کاهش اتلاف آب و نشت آب به فضای اطراف می گردد. در برج خنک کننده مکعبی، حذف کننده قطرات رانشی جهت ممانعت از خروج آب با جریان هوا تعبیه شده است، ولی در برج خنک کننده مخروطی بدلیل افزایش افت فشار از نصب آن صرف نظر شده است

مزیا و معایب برج خنک کننده مکعبی یا 

برج های خنک کننده مدار باز به دو شاخه برج های خنک کننده مکعبی و برج های خنک کننده مخروطی تقسیم می شود

مزایا برج ها خنک کننده مکعبی :

سیستم پاشش آّب منظم

سیستم پاشش آب در برج ها مکعبی نازل ها ثابت در انواع مختلف می باشد که با توجه به شرایط طراحی نوع نازل نیز معین می گردد . این نازل ها که پاشش آب آن ها مساحتی مربعی شکل را پوشش می دهد باعث می شود که تمامی سطح پکینگ مدیا به چند سطح کوچیکتر مربعی تبدیل گردد و این سطوح با کمترین میزان فضای خالی (void space) توسط نازل ها تحت پوشش قرار می گیرد

سیستم توزیع آب چند نازله

سیستم توزیع آب در برج های مکعبی عموما از 4 یا تعداد بیشتری نازل ثابت تشکیل می شود که در صورتی که هر یک از نازل ها مسدود یا دارای مشکل شود کل سیستم برج خنک کننده از کار نمی افتد و این در حالی است که در برج ها مخروطی آب به وسیله یک هد آب پخش کن که تحت فشار نیز می باشد توزیع می گردد و خرابی یا انسداد یا کند بودن چرخش اسپرینکلر برج خنک کننده راندمان را به شدت کاهش می دهد و گاها نیز کل سیستم خنک کاری را مختل می کند .

سیستم قطره گیر( الیمیناتور)

در برج ها مکعبی قطره گیرها به صورت لانه زنبوری و در بالای قسمت لوله ها توزیع آب نصب می گردد و تمامی سطح مکش فن را پوشش می دهد و میزانDRIFT یا پرتاب آب از قسمت بالایی فن به کمتر از 0.002 درصد قطرات کاهش می یابد 

اشغال فضای کمتر

به دلیل امکان ساخت برج ها خنک کننده با ارتفاع بیشتر این نوع از برج ها خنک کننده را می توان با سه لایه پکینگ مدیا طراحی کرد که افزایش تعداد لایه های پکینگ مدیا سبب افزایش سطح مفید انتقال حرارت بین آب  و هوا می شود که با اشاره به موارد فوق می توان سطح مطلوب را در برج ها خنک کننده مکعبی به میزان مورد توجهی کاهش داد و در زمان هایی که فضای مورد نیاز اهمیت داشته باشد این نوع برج ها مزیت بالایی نسبت به دیگر گونه ها دارند.

کاهش میزان آپروچ (نزدیکی به دمای محیط) و افزایش راندمان حرارتی

با توجه به یک سری از دلایل کاملا مشخص ,  همچون سیستم توزیع آب پیوسته و بدون فضای خالی , افزایش سطح انتقال حرارت و میزان هوادهی بیشتر در برج های خنک کننده مکعبی نتیجه اینطور استنباط و اثبات شده که برج های خنک کننده مکعبی قادر خواهند بود که خروجی آب سرد را به میزان 1 الی 2 درجه بیشتر به دمای مرطوب محیط نزدیک کنند و این موضوع در زمان هایی که خروجی آب سرد در برج خنک کننده بخواهد به نزدیکترین حد ممکن به دمای محیط نزدیک شود حائز اهمیت می شود. با کاهش دمای آب خروجی (TL) راندمان حرارتی نیز افزایش می یابد

افت فشار کمتر

در برج های مکعبی سیستم پاشش قطرات آب بر روی سطوح خنک کننده به صورت بیشتر ثقلی با نیرو محرکه بسیار کم انجام  می شود و فشار پشت هر از نازل ها عموما ناچیز و گاهی نزدیک به فشار جو می باشد . بنابراین میزان فشاری که پشت نازل ها در برج ها مکعبی نیاز معمولا بسیار کمتر از میزان فشاری است که باید برای برج ها مخروطی فراهم گردد . زیرا که برج مخروطی بخشی از فشار خط لوله را که میزان قابل توجهی نیز می باشد را صرف چرخاندن اسپرینکلر و پاشش آب می کنند . بنابراین افت فشار در برج های مخروطی بیشتر از برج ها مکعبی می باشد.

معایب برج ها خنک کننده مکعبی:

ارتفاع زیاد

در شرایطی که برج خنک کننده قرار است در فضای پوشیده و مسقف کار بشود و به لحاظ ارتفاع محدودیت داریم در طراحی عموما از برج های خنک کننده مکعبی استفاده نمی گردد چون در این صورت اگر میزان فضای کافی در بالای قسمت فن (فن استک) فراهم نباشد مشکلات متعددی را ایجاد می کند.

2-دبی اسمی کمتر

برج ها خنک کننده مکعبی معمولا میزان دبی نرمال کمتری نسبت به مورد ها دیگر مشابه خود دارند و این  به این دلیل است که فشار مجاز پشت نازل ها اجازه نمی دهد در یک شرایط یکسان نازل ها فشار از حد معینی بیشتر شود ,  در حالی که عموما این فشار مجاز در برج ها مخروطی به میزانی بالاست که از پارامتر های طراحی در نظر گرفته نمی شود

قسمت های اصلی یک برج خنک کننده فایبر گلاس عبارتند از :

۱- تشت از جنس فایبر گلاس با کیفیت مرغوب

۲- فن ملخی با الکتروموتور ، پولی ، فلکه و تسمه مربوطه

۳- لوله ورودی آب شامل نازل ها و لوله خروجی آب

۴- سطوح انتقال حرارت ( Packing ) که از جنس PVC میباشد.

۵- بدنه از جنس فایبر گلاس باکیفیت مرغوب