کلیه تأسیسات صنعتی، همچنین تجهیزات مربوط به تهویه هوای مطبوع و وسایل برودتی با انتشار گرما در حین فعالیت همراه هستند. معمولاً این گرما دارای انرژی کمی است که بازیابی آن ممکن و ارزشمند نیست و بنابراین باید به نحوی از بین برود. راه‌حل‌های مختلفی برای این منظور وجود دارد و در این میان از انواع برج خنک کن به عنوان یک راهکار مناسب استفاده می‌شود که به نوعی کارآمدترین فناوری موجود در بازار برای این هدف نیز شناخته می‌شوند.
برج‌های خنک کن چه هستند و چگونه کار می کنند؟ استفاده از آنها در چه مواردی مفید است؟ انواع آن کدام هستند؟ این موارد سوالاتی است که در مواجه به این تجهیزات در ذهن نقش می‌بنند و در ادامه مطلب سعی کرده‌ایم به تمامی این موارد پاسخ دهیم.
برج خنک کن چیست و چگونه کار می کنند؟
برج خنک کن یا Cooling Tower یک مبدل حرارتی ویژه است که در آن هوا و آب به منظور کاهش دمای آب در تماس مستقیم با یکدیگر قرار می‌گیرند. با وقوع این امر، حجم کمی از آب تبخیر می‌شود و باعث کاهش دمای آب در حال گردش از طریق برج می‌شود.
آبی که توسط یک فرآیند صنعتی یا در یک کندانسور تهویه هوا گرم می‌شود، از طریق لوله‌ها به یکی از انواع برج خنک کن منتقل می‌شود. آب از طریق نازلها به داخل محفظه‌ای به نام “پرکن” یا filler پاشیده می‌شود که جریان آب برای حداکثر تماس با هوا کند می‌کند. هنگامی که آب از برج خنک کن عبور می‌کند، در معرض هوا قرار می‌گیرد.
در نهایت وقتی آب و هوا به هم می‌رسند، مقدار کمی آب تبخیر می‌شود و گرمای آن به هوا داده شده، در نتیجه یک فرآیند خنک سازی انجام می‌شود. سپس آب خنک شده مجدداً به کندانسور یا تجهیزات مربوطه در محل جذب گرما پمپ می‌شود. بعد از آن هم دوباره به برج خنک کن برمی‌گردد تا یک بار دیگر خنک شود.
اجزای اصلی برج خنک کن
انواع برج خنک کن فارغ از مدل آن از یک سری اجزای اصلی مشخصی تشکیل شده‌اند که عبارتند از:
- لوله‌ها: لوله‌ها وظیفه انتقال آب به درون برج خنک کن را دارند و بعد از فرآیند گرفتن حرارت از آب، آن را به سیستم مدنظر منتقل می‌کنند.
- حوضچه یا مخزن: این قسمت در بخش پایینی برج های خنک کن قرار دارد که برای جمع آوری آب خنک شده تعبیه شده است. در این بخش یک صافی هم وجود دارد که آب را تمیز کند. همچنین دارای زهکش هستند تا رسوب و لجن در کف آن ایجاد نشود.
- فن: در برخی برج های خنک کن فن نصب شده است تا جریان هوای لازم در هنگام حرارت زدایی از آب وجود داشته باشد.
- حذف کننده‌ها: این قطعه در انواع برج خنک کن وظیفه دارد تا مانع خارج شدن آب همراه در زمان کشش هوا به بیرون شود.
کاربردهای برج خنک کن
همانگونه که دید اساس کار در انواع برج خنک کن انتقال گرما بر مبنای فرآیند تبخیر است. در این فرآیند آب گرم شده در حجم بسیار بالا وارد برج شده، خنک می‌شود و بعد از آن مجدداً برای ورود به تجهیزات آماده می‌شود. این فرآیند در طول مادامی که تجهیزات کار می‌کنند، ادامه دارد و برای همین استفاده از برج‌های خنک کن ضروری است.
از این نوع تجهیزات هم در صنایع کوچک و هم صنایع عظیم استفاده می‌شود. عمده کاربرد آن در نیروگاه‌ها، پلایشگاه‌ها، پتروشیمی‌ها و کارخانه‌های بزرگ است. همچنین به صورت محدودتر برای خنک کردن تجهیزات تهویه هوا و تجهیزات برودتی در ساختمان‌ها و سازه‌های آپارتمانی، اداری و … نیز کاربرد دارند.
در کنار این موارد می‌توان به کاربرد برج‌های خنک کن در صنایع غذایی، دارویی، ریخته‌گری، کارخانه‌های تولید کاغذ، سرامیک و کاشی، رنگ، کاغذ، صنایع تولید کاشی و سرامیک و خودرو هم اشاره کرد.
مزایای استفاده از انواع برج خنک کن
با توجه به کاربردهای گسترده‌ای که این نوع تجهیزات دارند، به طور حتم به کارگیری آنها مزایای زیادی به همراه دارد. مهمترین مزایایی که برای استفاده از انواع برج کننده می‌توان نام برد به شرح زیر هستند:
صرفه جویی در انرژی و بالا رفتن راندمان سیستم
فرقی ندارد در چه صنعتی و برای چه نوع سیستمی از انواع برج خنک کن استفاده شود؛ استفاده از آن به دلیل کاهش حرارت سیستم باعث راندمان بیشتر شده و علاوه بر آن مصرف انرژی را نیز پایین می‌آورد.
نیاز به تعمیرات کمتر و عمر طولانی‌تر سیستم
زمانی که از گرمای شدید یک سیستم با انواع برج خنک کن جلوگیری شود و راندمان آن بالاتر می‌رود. همین امر باعث می‌شود تا در نهایت شاهد عمر طولانی‌تر سیستم و صنایعی باشیم که از این نوع تجهیزات در آنها استفاده می‌شود. همچنین نیاز به تعمیرات نیز در این سیستم‌ها تا حد بسیار زیادی کاهش پیدا می‌کند.
کاهش هزینه‌ها
با نصب یک سیستم تصفیه روی انواع برج خنک کن خود، زمان کمتری را برای تمیز کردن سیستم خود صرف می‌کنید تا به حداکثر کارایی برسد. نه تنها در هزینه و انرژی بلکه در هزینه هایی مانند تعویض قطعات نیز صرفه جویی می‌کنید.
انواع برج خنک کن و کاربرد آنها
برج‌های خنک کن با توجه به کاربرد گسترده‌ای که دارند دارای مدل‌های مختلف با تنوع بالایی هم هستند که بر اساس معیارهای مختلف تقسیم بندی می‌شوند؛ معیارهایی مثل اندازه، نوع فرآیند خنک کنندگی و مواردی از این دست.
انواع برج خنک کن بر اساس جنس بدنه و نوع ساخت
در این دسته‌بندی می‌توان از برج‌های خنک کن با جنس فایبرگلاس، چوبی و فلز نام برد که به دو شکل مدور و چهارگوش ساخته می‌شود. از آنجایی که فایبرگلاس دارای وزن کمتر و مقاومت بالاتری است و مانند فلز رسانا نیست، در صنایع بزرگ از آن استفاده می‌شود که البته قیمت بالاتری هم دارند.
انواع مختلف برج خنک کن بر اساس جهت حرکت آب و هوا
از آنجایی که برج های خنک کن بر اساس جریان آب و هوا کار خود را انجام می‌دهند، جهت حرکت این دو عامل از فاکتورهای دیگری است که برای دسته‌بندی آنها به کار برده می‌شد. بر این اساس دو نوع برج خنک کن وجود دارد:
- خنک کن جریان متقاطع که آب درون آن از بالا به پایین حرکت کرده و هوا به صورت متقاطع وارد برج می‌شود و وقتی حرارت آب را گرفت از بالا خارج می‌شود.
- برج خنک کن با جریان ناهمسو: در این مدل از انواع برج خنک کن آب و هوا از دو مسیر مخالف وارد برج می‌شوند به همین دلیل ناهمسو نام دارد. بازدهی این نوع از برج‌ها از مدل متقاطع بیشتر می‌باشد و طبیعی است که قیمت بالاتری هم داشته باشد. به دلیل اینکه این برج‌ها توانایی خنک کنندگی در حجم بالا را دارند، در صنایع بزرگی چون پتروشیمی و در نیروگاه‌ها از آن استفاده می‌شود.
انواع برج خنک کن بر اساس روش انتقال حرارت
بر اساس فرآیند انتقال حرارت هم می‌توان برج های خنک کن را تقسیم‌بندی کرد که عبارتند از:
- برج خنک کن خشک که آب در آن نقشی برعهده ندارد
- برج خنک کن مدار باز که خنک‌سازی با استفاده از تبخیر آب انجام می‌شود و دارای بازده بالایی است
- برج خنک کن مداربسته که عملکردی شبیه به مدل مدار باز دارد اما تفاوت اینجاست که سیال فرآیندی برای از دست دادن گرما با هوا تماس پیدا نمی‌کند
انواع برج خنک کن بر اساس نوع مکش هوا
بر اساس این دسته‌بندی برج‌های خنک کن به سه دسته مکش طبیعی، مکش مکانیکی و مکش اجباری تقسیم می‌شوند. در مکش طبیعی هوا از پایین وارد شده و در اثر تبخیر آب گرم می‌شود. با کاهش چگالی هوا بر اثر گرما به بالای برج صعود کرده و از آن خارج می‌شود. به دلیل بازدهی بالا از این مدل در نیروگاه‌های برق استفاده می‌شود. در مکش مکانیکی یک مدل فن در پایین برج وجود دارد که هوا را به داخل برخ هدایت می‌کند. در مکش اجباری این فن در بالاست و بعد از مکش هم هوای گرم را به سمت بیرون هدایت می‌کند.
سخن پایانی
با توجه به مواردی که ذکر شد، برج‌های خنک کن جز ملزومات اساسی در سازه‌ها و صنایع مختلف هستند. این برج‌ها با توجه به نیاز هر ساختمان و هر صنعت از نظر اندازه، شکل و نوع متفاوت هستند و برای مثال تاسیسات بزرگی مانند نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های نفت و کارخانه‌جات فعال در زمینه تولید فولاد که دارای واحدهای هیپربولوئید هستند، به برج خنک کن در سیستم تهویه مطبوع خود نیاز اساسی دارند.
تعمیر و نگهداری انواع برج های خنک کن برای به حداکثر رساندن استفاده از آنها بسیار مهم است. از آنجایی که برج های خنک کن انرژی زیادی مصرف می‌کنند، بهتر است با اطلاع از جزئیات عملکرد انواع برج خنک کن که در این مطلب از سایت سماسازان نیز به آنها اشاره شد، از کم مصرف بودن و بازده مناسب برج خنک‌کن اطمینان حاصل کنید.
