برج خنک کننده

برج خنک کننده یا برج خنک کن (معادل انگلیسی Cooling tower )دستگاهی میباشد که برای خنک سازی آبی که در فرایندهای سردسازی سیستمهای تهویه مطبوع، نیروگاهها، پالایشگاهها و دیگر واحدهای صنعتی مانند بیمارستان ها کارخانجات و … مورد استفاده قرار می‌گیرد، به کار می‌رود .

اجزای برج خنک کننده
اجزا مهم برج خنک کن‌ها عبارتند از:
۱- فن (پنکه)
فن‌ها نقش مهمی در خنک سازی دارند و از نوع فن محوری یا سانتریفیوژ می‌باشند.
۲- پکینگ ها
برای افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کن از پکینگ‌ها استفاده می‌گردد که با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همچنین کاهش سرعت جریان آب، در خنک سازی جریان آب نقش موثری دارند.پکینگ‌ها بصورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی(Film Packing) و اسپلاش (Splash Packing)در برج خنک کن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۳- حوضچه یا باسین
در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد و آب خنک شده در آن جمع آوری شده و به سمت سیستم‌های سردسازی هدایت می‌شود.
۴- قطره گیرها
تیغه‌های قطره گیر برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کن بکار می‌روند.
جنس ساختاری
برج خنک کن‌ها معمولاً به سه صورت فلزی، فایبر گلاسی و بتنی ساخته می‌شوند.





 
نیروی محرک جریان هوا
برج خنک کن‌ها از لحاظ اینکه نیروی جریان دهنده هوا طبیعی یا مکانیکی باشد به دو دسته تقسیم می‌شوند.
برج خنک‌کن فن‌دار (مکانیکی)
در برجهای فن‌دار یک یا چند فن وظیفه به جریان درآوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند. در این نوع تا زمانی که فن روشن است جریان هوا بین محیط داخل برج و بیرون برقرار است همچنین نسبت به برجهای بدون فن فضای کمتری را اشغال می‌کنند. اما مهمترین عیب این نوع صدا و لرزشی است که فن یا فن‌ها ایجاد می‌کنند.

برج خنک کن بدون فن (طبیعی)
در برجهای بدون فن جریان هوا بصورت طبیعی ما بین برج و محیط بیرون جابجا می‌شود. از جمله مزایا این دسته می‌توان به مصرف کمتر انرژی الکتریکی، صدای کم، قطعات متحرک کمتر و عدم پاشیدن آب به فضای اطراف و از معایب آن می‌توان به راندمان پایین‌تر و هزینه بیشتر جهت ساخت آن، اشاره کرد.

انواع برج خنک کننده از لحاظ مکانیزم انتقال حرارت

الف)برجهای مرطوب (مدار باز) Wet Cooling Tower :
آب گرم از بالای برج با عبور از پکینگ ها و برخورد با جریان هوای تازه که از محیط بیرون توسط فن یا به صورت طبیعی وارد برج می شوند ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن در پایین برج
ته نشین میشود. مهمترین عیب این سیستم پاشیدن حرارت آب به اطراف و همچنین تبخیر بیش از حد آب میباشد .
ب) برجهای خنک کن خشک (مدار بسته):
در مناطقی که به علت عدم وجود آب کافی باید از اتلاف آب و تبخیر بیشتر جلوگیری نمود از برج خنک کن های خشک استفاده می گردد.در این دسته آب گرم (یا روغن) بجای عبور از پکینگ ها از لوله های پره دار که با هوای سرد در تماس می باشد عبور کرده و خنک میگردد. از معایب این سیستم کاهش راندمان با افزایش دمای محیط اطراف میباشد. مکانیزم چرخش آبگرم (روغن) در این سیستم مانند مکانیزم عملکرد یونیت هیترها میباشد.
تقریبا بیش از 90 درصد برجهای خنک کننده از نوع برجهای تر میباشند که خود به دو گروه جریان متقابل(counter flow) و جریان متقاطع (cross flow) تقسیم میشوند .

ج) برج خنک کن خشک-مرطوب
این نوع، ترکیبی از برج خنک کن‌های خشک و مرطوب بوده و برای کاهش عوارض و معایب دو سیستم فوق بکار می‌رود. برج خنک کن‌های خشک-مرطوب(Dry-Wet Cooling Tower) دارای دو مسیر هوا بصورت موازی و دو مسیرآب بصورت سری می‌باشند. آب گرم ابتدا وارد لوله‌های پره دار و سپس وارد پکینگ‌ها می‌شود و در طول این مسیر با هوای سرد تبادل حرارتی داشته و آب سرد در پایین برج جمع می‌گردد.

• برج خنک کننده جریان متقابل(counter flow)

دراین حالت هوایی که از محیط بیرون وارد برج می‌شود بصورت متقاطع با جریان آب برخورد می‌کند .




 
 


• برج خنک کننده جریان متقاطع (cross flow)

در این حالت جریان هوا بصورت مخالف با جریان آب برخورد می‌کند.






انواع برج های خنک کننده از لحاظ شکل ظاهری

  • مکعبی
  • مدور