برج خنک کن

برج خنک کن دستگاهی استوانه‌ای است که شکل کلی آن شبیه به مخروط یا مکعب است. این دستگاه ابتدا به صورت طبیعی یا مکانیکی گرما را از سیال گرفته و از طریق مکش یا دمش به وسیله فن، آن را خنک کرده و گرمای اضافی را به هوای آزاد می‌فرستد.

برج خنک کن دستگاهی برای خنک کردن آب به شمار می‌رود که به جهت تهویه مطبوع یا جذب گرمای محصولات صنعتی استفاده می‌شود. این دستگاه حرارت سیال‌هایی مثل اسید و روغن که ظرفیت گرمای زیادی داشته باشند را می‌گیرد. برج خنک کن یکی از اصلی‌ترین ماشین‌آلات تهویه مطبوع به‌شمار می‌رود و تقسیم‌بندی آن بر اساس نوع بدنه، نحوه کارکرد و … صورت می‌گیرد.

برج خنک کن بر اساس مدل کارکرد و منطقه نصب از جنس بدنه بتنی، فایبرگلاس و گالوانیزه طراحی می‌شود. تقسیم‌بندی این محصول به صورت مدور و مکعبی، گرد، تر و خشک، مدار باز هیبریدی، مداربسته، جریان متقاطع، جریان مخالف، جریان مکانیکی و جریان طبیعی صورت می‌گیرد. از این دستگاه به جهت انتقال گرمای جریان سیال به خارج از مکان استفاده شده و در مکان‌هایی مثل نیروگاه، پالایشگاه، اماکن تجاری، اداری، ورزشی، مسکونی، تزریق پلاستیک و … به‌کار می‌رود.

استفاده از این دستگاه یک هدف کلی دارد که آن هم خنک کردن آب است. به طور کلی خنک‌سازی آب در مصارف صنعتی و تهویه مطبوع و به وسیله برج‌های خنک‌کننده صورت می‌گیرد. نحوه کار این دستگاه به کولر آبی شباهت دارد و کار کولر آبی به گونه‌ای است که به وسیله پاشیدن آب دمای خشک را گرفته و رطوبت هوا را افزایش می‌دهد. این دستگاه نیز به وسیله پاشش آب و برخورد با هوای آزاد قسمتی از آب را تبخیر کرده و دمای آب را پایین می‌آورد.

تن تبرید و کیلو وات برای بیان ظرفیت برج تبخیر استفاده می‌شود و عددها با این پسوند به معنی مقدار حرارتی است که این دستگاه در یک واحد زمان از آب دریافت می‌کند.

خنک‌سازی آب به وسیله برج خنک کن

ماشین‌آلات صنعتی و غیر صنعتی که در جهت خنک‌سازی استفاده می‌شوند، اغلب بر اساس علم ترمودینامیک و انتقال گرما کار می‌کنند. برج خنک کن نیز یک دستگاه بر پایه همین علم است که با تبخیر و ترکیب انتقال حرارت و همچنین انتقال جرم کار خود را انجام می‌دهد. مدل این دستگاه با توجه به مکان مورد استفاده تفاوت دارد و بر همین اساس می‌تواند از جنس فلزی، بتنی و فایبر گلاس باشد. در برخی موارد نیز به منظور کاهش مصرف آب؛ مدل مدار بسته برج خنک کن استفاده می‌شود.

این دستگاه به وسیله تماس دائمی با هوای آزاد و ایجاد مقدار کمی تبخیر، خنک‌سازی آب را انجام می‌دهد. همینطور باید توجه داشت که کارایی این دستگاه در تمامی مناطق شبیه به هم نبوده و در یک شهر مثل اصفهان که هوای آن معتدل است؛ برج خنک کن کار خود را به راحتی انجام می‌دهد. اما از طرفی در شهری همانند ساری که هوای آن از رطوبت بیش‌تری برخوردار است؛ برج خنک کن توانایی کامل در ارائه خدمات را نخواهد داشت.

دمای آب خروجی برج خنک کن

آب خنک که از این دستگاه خارج می‌شود، از دمایی بیش‌تر از دمای هوای اشباع مکان نصب برخوردار خواهد بود. دمای هوای اشباع که به آن دمای حباب تر نیز گفته می‌شود یک معیار مهم در تعیین دمای آب سرد به‌شمار می‌رود. همچنین در شهرهای مختلف نیز دمای آب حباب تر مقدار 15 تا 35 درجه متفاوت است. در مکان‌هایی که رطوبت آن‌ها بیش از 70 درصد باشد؛ میزان دمای حباب تر بیش‌تر است و این دستگاه در خنک کردن آب محدودیت بیش‌تری دارد. ناگفته نماند که مقدار حباب تر ذکر شده در بدترین شرایط اقلیمی و در فصل تابستان مورد بررسی قرار گرفته و همچنین یک برج خنک کن نمی‌تواند آب را تا میزان دمای مرطوب محیط پایین آورد. آب سرد ایجاد شده اغلب تا 3 الی 5 درجه بیش از دمای محیط بوده و میزان افت دمای دستگاه با معیارهای ذکر شده صورت می‌گیرد.

انواع برج خنک کن

• برج خنک کن مدار بسته

مدل مدار بسته یک مدل از این دستگاه به‌شمار می‌رود که با توجه به نوع عملکرد خود به دو دسته هیبریدی و خشک تقسیم می‌شود. برج‌های خشک به وسیله برخورد غیر مستقیم هوا با جریان آب داغ، دمای این سیال را کاهش خواهد داد. برج‌های خنک‌کننده هیبریدی هم به همین نحو و البته با پاشیدن یک چرخه مجزای آب، به خنک‌سازی سیال گرم می‌پردازد.

• برج خنک کن مدار باز

مدار باز یک مدل از برج‌خنک کننده است که به آن اسم مرطوب نیز شناخته می‌شود. این دستگاه که همانند مدل مدار باز عمل خنک‌سازی را انجام می‌دهد، در دو شکل مخروطی و مکعبی تشکیل می‌شود. مدل مدار باز با کار یک‌نواخت در فصول مختلف سال از جمله زمستان و تابستان و از طریق تماس آب داغ با هوای خشک، خنک‌سازی آب را انجام می‌دهد. در این ساختار، آب به وسیله ابزار پاشش بر روی پوشال‌های خنک کننده ریخته می‌شود و هوای آزاد با عبور از این پوشال‌ها گرمای آب را جذب کرده و به بیرون انتقال می‌دهد.

برج خنک کن بر اساس مدل جابه‌جایی هوا

• برج خنک کن جابه‌جایی طبیعی

این دستگاه با جابه‌جایی طبیعی به وسیله ارتفاع و مدل طراحی خود هوا را به شکل طبیعی و بر اساس قانون شناوری بالا می‌برد. در قسمت پایین برج هوا گرم می‌شود و به خاطر وزن سبک به بالا هدایت شده و سپس هوای سرد سنگین با آن جایگزین خواهد شد. این برج برای جابه‌جایی بهتر هوا به شکل مرتفع طراحی شده و برای افزایش شتاب هوای گرم، به شکل مخروطی ساخته می‌شود. این ساختار به شکل مجزا از تاسیسات اصلی تعبیه می‌شود تا جریان هوا را به شکل بهتری ایجاد کند. استفاده از این برج‌ها برای مصارف صنعتی است و در ساختار تهویه مطبوع کاربرد زیادی ندارد.

• جابه‌جایی اجباری

این دستگاه با جابه‌جایی اجباری از فن یا فن‌ها به جهت منتقل کردن هوا برخوردار است. این فن‌ها که به شکل پروانه‌ای و گریز از مرکز تعبیه می‌شوند، برای گردش هوا در داخل برج کارایی دارند. این مدل از برج خنک کن از نظر ابعاد نیز دارای مقدار کوچک تری نسبت به برج‌های جابه‌جایی طبیعی است. همینطور در این مدل کنترل ظرفیت کار دشواری نیست زیرا امکان کنترل سرعت فن وجود دارد.

از طرفی بر خلاف برج طبیعی، این دستگاه را می‌توان در مصارف خانگی نیز استفاده کرد و هزینه اولیه آن نیز پایین‌تر است.

استفاده از برج خنک کن مدار باز یا مدار بسته؟

این پرسش یک سوال مناسب است که به انتخاب برج خنک کن مناسب برای استفاده شما کمک زیادی می‌کند. به طور کلی این دستگاه به وسیله کاربرد خود درصدی از آب که شامل 3 الی 5 درصد است را تبخیر می‌کند. در برخی نواحی کشور این مسئله به خصوص در ظرفیت بالای 100 تن تبرید امکان‌پذیر نخواهد بود. همچنین اولین مکانی که استفاده از برج خنک کن ضروری است؛ زمانی خواهد بود که نمی‌توان آب جبرانی را برای مصرف برج خنک کن تامین کرد.

از دیگر مواردی که در استفاده از این دستگاه لازم به ذکر است؛ رسوب گرفتگی مدل مدار بسته این محصول خواهد بود. آبی که در یک برج خنک کن جریان دارد به وسیله تبخیر دائمی دارای املاح زیاد است. به همین دلیل با بیش‌تر شدن میزان TDS  آب، رسوب گرفتگی در کندانسور، لوله‌ها و همینطور بدنه در این دستگاه صورت می‌گیرد.

رسوب زدایی از محصولات صنعتی و پرداختن به تعمیرات آن یک امر تخصصی است که در صورت انجام نادرست شاید باعث خرابی و از کار افتادن دستگاه بشود. اغلب واحدهای صنعتی به دلیل پیش‌گیری از این امر هزینه بیش‌تری را متقبل شده و از مدل مدار بسته برج خنک کن استفاده می‌کنند. اما اگر روشی در برطرف کردن این مسئله باشد یا رسوب گرفتگی دستگاه برای ما از اهمیت زیادی برخوردار نباشد، استفاده از مدل مدار باز برج خنک کن ایده بهتری است.

مشکلات مرسوم برج خنک کن

• این دستگاه جدا از کارایی ویژه، دارای برخی مسائل است که توجه به آن‌ها خالی از لطف نخواهد بود:
• رسوب گرفتگی ذکر شده را می‌توان در برخی قطعات مثل پکینگ‌ها، لوله‌های توزیع آب، نازل‌ها دوش و دیگر موارد داخلی برج خنک کن تعمیم داد.
• این دستگاه نیاز به تامین آب جبرانی دارد که در مناطق خشک که بیش‌تر نواحی کشور را در برمی‌گیرد، کار دشواری خواهد بود.
• قطعات هوادهی به دلیل برخورد زیاد با رطوبت و همچنین بودن در مسیر پاشش آب امکان خرابی بیش‌تری دارند.
• در این دستگاه تشتک آب سرد وجود دارد که در زمستان و به دلیل کاهش ناگهانی دما دچار یخ‌زدگی می‌شود.

 سادگی رفع مشکلات برج خنک کن

• تمامی مشکلات ذکر شده مسائلی نیستند که در پیشرفت تکنولوژی امروزی قابل حل نباشد. با پیشرفت دانش مهندسی در عصر امروز، اکثر معایب در بیش‌تر دستگاه‌ها بر طرف گردیده و در این دستگاه نیز از این مسئله مستثنا نیست.
• برای نمونه در مشکل یخ‌زدگی آب تشتک، یک سیستم مخصوص به نام آنتی فریز تعبیه می‌شود که کار یخ‌زدایی را به راحتی انجام خواهد داد.
• برای برطرف کردن رسوبات داخلی در قطعات دستگاه خنک‌کننده نیز بسیاری از شرکت‌ها با ساخت افشانک‌های آنتی کلاک، طراحی مدار بسته برج خنک کن و همینطور استفاده از پکینگ‌های پلی پروپیلن، به رفع این مشکلات پرداخته‌اند.
• از طرفی مشکل دیگری دردر این دستگاه که باعث خرابی قطعات هوادهی می‌شود، به وسیله تعبیه رطوبت‌گیر و از طریق کاهش رطوبت اطراف، به میزان زیادی بر طرف شده است.
• در بسیاری از موارد نیز برخی راه حل‌های مهم در رفع این مسائل کمک کرده‌اند. مواردی همچون ایجاد پوشش‌های گالوانیزه گرم، استفاده از موتور با IP بالا، قطعات استنلس استیل و پروانه‌ها فایبر گلاس که هرکدام به رفع مشکل در این دستگاه می‌پردازند.

در آخر باید ذکر کنیم که توجه به مسائل ذکر شده برای مهندسان و کاربران عزیز الزامی است تا محصول انتخابی خود را به بهترین نحو انتخاب کنند. همچنین در صورتی که به راهنمایی و مشورت نیاز داشته باشید، کارشناسان ما همیشه حاضرند تا به رفع سوالات شما کمک کنند.