برج خنک کننده :
برج خنک کننده وسیله ای برای دفع گرما است که با خنک کردن جریان آب گرما را به جو در دمای پایین تری دفع می کند. برج های خنک کننده می توانند از تبخیر آب برای حذف گرما از فرآیند استفاده کنند و سیال کار را تا دمای هوای حباب مرطوب خنک کنند، یا در مورد برج های خنک کننده خشک مدار بسته، فقط می توانند برای خنک کردن سیال کار نزدیک به هوا به هوا تکیه کنند. این همان دمای هوای لامپ خشک می باشد.
برج های خنک کننده از نظر اندازه متفاوت هستند، از واحدهای کوچک روی پشت بام گرفته تا سازه های هایپربولوئید بسیار بزرگ) که می توانند تا 200 متر (660 فوت) ارتفاع و 100 متر (330 فوت) قطر یا بیش از 40 متر (130 فوت) داشته باشند. برج های خنک کننده هایپربولوئید اغلب با نیروگاه های هسته ای مرتبط هستند، اما در برخی از نیروگاه های بزرگ شیمیایی و صنعتی، برخی در نیروگاه های زغال سنگ و تا حدودی استفاده می شوند. اگرچه این برجهای بزرگ بسیار برجسته هستند، اکثریت قریب به اتفاق برجهای خنککننده بسیار کوچکتر هستند، از جمله بسیاری از برج های خنک کننده نصب شده روی یا نزدیک ساختمانها برای دفع گرمای کولر گازی.
در سال 1902 «برج خنککننده بدون فن بارنارد»، یک برج خنککننده تبخیری بزرگ اولیه بود که بر اساس جریان هوای طبیعی و طرفهای باز بهجای فن ساخته شد. آبی که باید خنک شود از بالا روی الگوی شعاعی شبکه سیمی عمودی اسپری شد. برج های خنک کننده در قرن نوزدهم با توسعه کندانسور برای موتورهای بخار ایجاد شدند. کندانسورها از آب نسبتاً سرد به روشهای مختلف برای متراکم کردن گازهای خروجی از سیلندرها یا توربینها استفاده میکنند. این باعث کاهش فشار برگشتی می شود که باعث کاهش مصرف بخار و در نتیجه مصرف سوخت می شود و در عین حال خروجی دیگ و بازیابی آب را افزایش می دهد. با این حال، خازن ها به منبع کافی خنک کننده نیاز دارند که بدون آن غیرعملی هستند. پیشبینی میشود که مصرف آب خنککننده توسط نیروگاهها و فرآوریهای خانگی باعث کاهش دسترسی به برق در اکثر نیروگاههای حرارتی تا سالهای 2040-2069 شود. در حالی که استفاده از آب در موتورهای دریایی مسئلهای نیست، اما محدودیت قابل توجهی برای بسیاری از سیستمهای زمینی است. در قرن بیستم، چندین روش تبخیری برای بازیافت آب خنککننده در مناطقی که منبع آب ثابتی نداشتند، و همچنین در مناطق شهری که ممکن بود منبع آب شهری در دسترس نباشد، استفاده شد. که این روشها قابل اعتماد در زمان درخواست یا برای رفع نیازهای سرمایش کافی است. در مناطقی که زمین در دسترس است، سیستم ها به شکل استخرهای خنک کننده هستند. در مناطقی که زمین های محدودی داشتند، مانند شهرها، شکل برج های خنک کننده را به خود گرفتند. برجهای اولیه یا بر روی سقف ساختمانها قرار میگرفتند یا بهعنوان سازههای مستقلی قرار میگرفتند که توسط یک فن یا با تکیه بر جریان هوای طبیعی کار میکردند. یک کتاب درسی مهندسی آمریکایی در سال 1911 یک طرح را چنین تعریف کرد: "یک پوسته صفحه سبک دایره ای یا مستطیلی - در واقع مجموعه ای از دودکش ها که به صورت عمودی کوتاه شده اند (20 تا 40 فوت ارتفاع) آنها به شدت در بالا منبسط می شوند. این مجموعه ای از ناودان های توزیع است که باید از آن آب از مرکز متمرکز پمپ شود و آن ها از "حصیر" ساخته شده یا از تخته های چوبی یا صفحات سیمی بافته می شود تا فضای داخل برج را محصور کند.
یک برج خنک کننده هایپربولوئید در سال 1918 توسط مهندسان هلندی فردریک ون اترسون و جرارد کویپرز به ثبت رسید. اولین برج های خنک کننده هایپربولوئید در سال 1918 در نزدیکی هیرلن ساخته شدند. اولین آنها در سال 1924 در انگلستان در کارخانه پیشرانه لیستر در لیورپول انگلستان ساخته شد تا آب مورد استفاده در نیروگاه زغال سنگ را خنک کند.
طبقه بندی برج خنک کننده بر اساس استفاده :
1-گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)
یک برج خنک کننده HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع) برای حذف گرمای ناخواسته از یک چیلر استفاده می شود. چیلرهای آب سرد به دلیل انتقال حرارت به آب برج در دمای لامپ مرطوب یا نزدیک به آن، عموماً نسبت به چیلرهای هوای سرد کارآمدتر هستند. کولرهای هوای سرد باید گرما را در دمای حباب خشک بالاتر دفع کنند و بنابراین متوسط راندمان چرخه کارنو کمتری دارند. در آب و هوای گرم، ساختمان های اداری بزرگ، بیمارستان ها و مدارس اغلب از یک یا چند برج خنک کننده به عنوان بخشی از سیستم های تهویه مطبوع خود استفاده می کنند. به طور کلی، برج های خنک کننده صنعتی بسیار بزرگتر از برج های HVAC هستند. با استفاده از برج خنک کننده HVAC، برج خنک کننده با یک چیلر آب خنک کننده یا یک کندانسور آب سرد کوپل می شود. یک تن کولر گازی به این صورت تعریف می شود که حذف 12000 واحد حرارت در ساعت (3500 وات) انرژی مورد نیاز برای راه اندازی کمپرسور را تلف می کند. این تن معادل اتلاف گرما در 10 درجه فارنهایت (6 درجه سانتیگراد)، 11 لیتر در دقیقه یا کیلوگرم در ساعت آب است که برابر با 4، 0 است. با فرض ضریب عملکرد 15000 واحد چیلر حرارتی (COP) در ساعت (4400 وات). این COP معادل نسبت بازده انرژی (EER) 14 است. برج های خنک کننده نیز در سیستم های تهویه مطبوع با پمپ های حرارتی چند منبع که دارای یک حلقه آب لوله مشترک هستند استفاده می شود. در این نوع سیستم، آبی که از طریق حلقه آب در گردش است، زمانی که پمپ های حرارتی در حالت خنک کننده کار می کنند، از کندانسور پمپ های حرارتی و سپس از برج خنک کننده نصب شده در خارج برای خنک سازی، تخلیه و دفع گرما می گیرد. برای این فضا، از طرف دیگر، هنگامی که پمپ های حرارتی در حالت گرمایش کار می کنند، کندانسورها گرما را از آب موجود در رینگ استخراج کرده و به فضایی که قرار است گرم شود، برمی گرداند. هنگامی که چرخه آب عمدتاً برای تامین گرما به ساختمان استفاده می شود، برج خنک کننده معمولاً خاموش می شود (و می توان آن را تخلیه کرد یا در زمستان از آسیب یخ زدگی جلوگیری شود) و گرما از طریق دیگری می رود، معمولاً از دیگ بخار. بخار به طور جداگانه تامین می شود.
2- برج خنک کننده صنعتی
از برج های خنک کننده صنعتی می توان برای حذف گرما از منابع مختلف مانند ماشین آلات یا مواد فرآیند گرمایش استفاده کرد. کاربرد اصلی برج های خنک کننده صنعتی بزرگ حذف گرمای جذب شده توسط سیستم های آب خنک کننده در گردش در نیروگاه ها، پالایشگاه های نفت، پتروشیمی ها، کارخانه های فرآوری گاز طبیعی، فرآوری مواد غذایی کارخانه ها، کارخانه های نیمه هادی است. و سایر مناطق صنعتی استفاده می شود. تاسیساتی مانند کندانسور، ستون تقطیر، برای خنک کردن مایع کریستالیزه و غیره نیز از برج خنک کننده صنعتی استفاده می کنند . در یک نیروگاه معمولی 700 مگاواتی زغال سنگ با برج خنک کننده، سرعت گردش آب خنک کننده تقریباً 71600 متر مکعب در ساعت است (یعنی 3600 متر مکعب در ساعت، معادل یک متر مکعب در ثانیه).
اگر او همان نصب برج خنک کننده را نداشت و از آب خنک کننده یکبار مصرف استفاده می کرد، حدود 100000 متر مکعب در ساعت نیاز بود. مصرف زیاد آب خنک کننده معمولاً میلیون ها ماهی و لارو را در سال می کشد. حجم زیادی از آب باید به طور مداوم به اقیانوس، دریاچه یا رودخانه ای که از آن سرچشمه می گیرد بازگردانده شود و باید دائماً در کارخانه پر شود. علاوه بر این، تخلیه حجم زیادی از آب گرم می تواند دمای رودخانه یا دریاچه دریافت کننده را تا حد غیرقابل قبولی برای اکوسیستم محلی افزایش دهد. دمای بالای آب می تواند ماهی ها و دیگر موجودات آبزی را از بین ببرد (به دلیل آلودگی حرارتی) یا موجودات نامطلوب مانند جلبک را افزایش دهد. یک برج خنک کننده در عوض گرما را در جو پخش می کند و انتشار باد و هوا گرما را در یک منطقه بسیار بزرگتر از آنچه که آب داغ می تواند در یک بدنه آبی پراکنده کند، پخش می کند. آب خنک کننده تبخیری را نمی توان برای اهداف پایین دستی (به غیر از باران در یک مکان) استفاده کرد، در حالی که فقط آب خنک کننده سطحی را می توان دوباره استفاده کرد. برخی از نیروگاه های زغال سنگ و نیروگاه های هسته ای واقع در مناطق ساحلی از آب دریا استفاده می کنند. اما حتی در آنجا، جریان آب از ساحل نیاز به طراحی بسیار دقیق دارد تا از مشکلات زیست محیطی جلوگیری شود.
پالایشگاه های نفت نیز دارای سیستم برج خنک کننده بسیار بزرگی هستند. یک پالایشگاه بزرگ معمولی که روزانه 40000 تن نفت خام (300000 بشکه (48000 متر) در روز را فرآوری می کند، تا 80000 متر مکعب آب در ساعت را از طریق 3 سیستم برج خنک کننده خود به گردش در می آورد.
طبقه بندی برج خنک کننده بر اساس ساختار :
1-برج خنک کننده مونتاژ شده در کارخانه
چنین برج های خنک کننده در کارخانه از پیش مونتاژ می شوند و می توان آنها را به راحتی با کامیون حمل کرد زیرا ماشین های فشرده هستند. برج های مونتاژ شده ظرفیت محدودی دارند و بنابراین عموماً توسط تأسیساتی با نیازهای اتلاف حرارت کم مانند کارخانه های فرآوری مواد غذایی، کارخانه های نساجی، برخی کارخانه های فرآوری شیمیایی یا ساختمان هایی مانند بیمارستان ها، هتل ها، مراکز خرید و کارخانه های خودرو ترجیح داده می شوند. به دلیل استفاده مکرر از آنها در مناطق مسکونی یا نزدیک به آن، کنترل صدا یک مسئله نسبتا بزرگ برای برج های خنک کننده مونتاژ شده در کارخانه است.
2-نوع ایستاده مربعی( دمونتاژ )
نیروگاه هایی مانند نیروگاه ها، کارخانه های فرآوری فولاد، پالایشگاه های نفت یا کارخانه های پتروشیمی اغلب برج های خنک کننده را در محل کاربری نصب می کنند زیرا ظرفیت حذف حرارت بالاتری دارند. برج های صحرایی نصب شده اغلب بزرگتر از برج های خنک کننده مونتاژ شده هستند. یک برج خنک کننده معمولی در محل ( برج دمونتاژ ) از نوع برج خنک کننده فایبرگلاس می باشد که دارای ساختار پلاستیکی تقویت شده با فیبر (FRP)، یک آستر FRP، یک واحد مکانیکی برای جریان هوا و یک بافل است.
جهت کسب اطلاعات بیشتر در ارتباط با برج خنک کننده به وب سایت سازآب مراجعه نمایید.
برج خنک کننده :
برج خنک کننده وسیله ای برای دفع گرما است که با خنک کردن جریان آب گرما را به جو در دمای پایین تری دفع می کند. برج های خنک کننده می توانند از تبخیر آب برای حذف گرما از فرآیند استفاده کنند و سیال کار را تا دمای هوای حباب مرطوب خنک کنند، یا در مورد برج های خنک کننده خشک مدار بسته، فقط می توانند برای خنک کردن سیال کار نزدیک به هوا به هوا تکیه کنند. این همان دمای هوای لامپ خشک می باشد.
برج های خنک کننده از نظر اندازه متفاوت هستند، از واحدهای کوچک روی پشت بام گرفته تا سازه های هایپربولوئید بسیار بزرگ) که می توانند تا 200 متر (660 فوت) ارتفاع و 100 متر (330 فوت) قطر یا بیش از 40 متر (130 فوت) داشته باشند. برج های خنک کننده هایپربولوئید اغلب با نیروگاه های هسته ای مرتبط هستند، اما در برخی از نیروگاه های بزرگ شیمیایی و صنعتی، برخی در نیروگاه های زغال سنگ و تا حدودی استفاده می شوند. اگرچه این برجهای بزرگ بسیار برجسته هستند، اکثریت قریب به اتفاق برجهای خنککننده بسیار کوچکتر هستند، از جمله بسیاری از برج های خنک کننده نصب شده روی یا نزدیک ساختمانها برای دفع گرمای کولر گازی.
در سال 1902 «برج خنککننده بدون فن بارنارد»، یک برج خنککننده تبخیری بزرگ اولیه بود که بر اساس جریان هوای طبیعی و طرفهای باز بهجای فن ساخته شد. آبی که باید خنک شود از بالا روی الگوی شعاعی شبکه سیمی عمودی اسپری شد. برج های خنک کننده در قرن نوزدهم با توسعه کندانسور برای موتورهای بخار ایجاد شدند. کندانسورها از آب نسبتاً سرد به روشهای مختلف برای متراکم کردن گازهای خروجی از سیلندرها یا توربینها استفاده میکنند. این باعث کاهش فشار برگشتی می شود که باعث کاهش مصرف بخار و در نتیجه مصرف سوخت می شود و در عین حال خروجی دیگ و بازیابی آب را افزایش می دهد. با این حال، خازن ها به منبع کافی خنک کننده نیاز دارند که بدون آن غیرعملی هستند. پیشبینی میشود که مصرف آب خنککننده توسط نیروگاهها و فرآوریهای خانگی باعث کاهش دسترسی به برق در اکثر نیروگاههای حرارتی تا سالهای 2040-2069 شود. در حالی که استفاده از آب در موتورهای دریایی مسئلهای نیست، اما محدودیت قابل توجهی برای بسیاری از سیستمهای زمینی است. در قرن بیستم، چندین روش تبخیری برای بازیافت آب خنککننده در مناطقی که منبع آب ثابتی نداشتند، و همچنین در مناطق شهری که ممکن بود منبع آب شهری در دسترس نباشد، استفاده شد. که این روشها قابل اعتماد در زمان درخواست یا برای رفع نیازهای سرمایش کافی است. در مناطقی که زمین در دسترس است، سیستم ها به شکل استخرهای خنک کننده هستند. در مناطقی که زمین های محدودی داشتند، مانند شهرها، شکل برج های خنک کننده را به خود گرفتند. برجهای اولیه یا بر روی سقف ساختمانها قرار میگرفتند یا بهعنوان سازههای مستقلی قرار میگرفتند که توسط یک فن یا با تکیه بر جریان هوای طبیعی کار میکردند. یک کتاب درسی مهندسی آمریکایی در سال 1911 یک طرح را چنین تعریف کرد: "یک پوسته صفحه سبک دایره ای یا مستطیلی - در واقع مجموعه ای از دودکش ها که به صورت عمودی کوتاه شده اند (20 تا 40 فوت ارتفاع) آنها به شدت در بالا منبسط می شوند. این مجموعه ای از ناودان های توزیع است که باید از آن آب از مرکز متمرکز پمپ شود و آن ها از "حصیر" ساخته شده یا از تخته های چوبی یا صفحات سیمی بافته می شود تا فضای داخل برج را محصور کند.
یک برج خنک کننده هایپربولوئید در سال 1918 توسط مهندسان هلندی فردریک ون اترسون و جرارد کویپرز به ثبت رسید. اولین برج های خنک کننده هایپربولوئید در سال 1918 در نزدیکی هیرلن ساخته شدند. اولین آنها در سال 1924 در انگلستان در کارخانه پیشرانه لیستر در لیورپول انگلستان ساخته شد تا آب مورد استفاده در نیروگاه زغال سنگ را خنک کند.
طبقه بندی برج خنک کننده بر اساس استفاده :
1-گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)
یک برج خنک کننده HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع) برای حذف گرمای ناخواسته از یک چیلر استفاده می شود. چیلرهای آب سرد به دلیل انتقال حرارت به آب برج در دمای لامپ مرطوب یا نزدیک به آن، عموماً نسبت به چیلرهای هوای سرد کارآمدتر هستند. کولرهای هوای سرد باید گرما را در دمای حباب خشک بالاتر دفع کنند و بنابراین متوسط راندمان چرخه کارنو کمتری دارند. در آب و هوای گرم، ساختمان های اداری بزرگ، بیمارستان ها و مدارس اغلب از یک یا چند برج خنک کننده به عنوان بخشی از سیستم های تهویه مطبوع خود استفاده می کنند. به طور کلی، برج های خنک کننده صنعتی بسیار بزرگتر از برج های HVAC هستند. با استفاده از برج خنک کننده HVAC، برج خنک کننده با یک چیلر آب خنک کننده یا یک کندانسور آب سرد کوپل می شود. یک تن کولر گازی به این صورت تعریف می شود که حذف 12000 واحد حرارت در ساعت (3500 وات) انرژی مورد نیاز برای راه اندازی کمپرسور را تلف می کند. این تن معادل اتلاف گرما در 10 درجه فارنهایت (6 درجه سانتیگراد)، 11 لیتر در دقیقه یا کیلوگرم در ساعت آب است که برابر با 4، 0 است. با فرض ضریب عملکرد 15000 واحد چیلر حرارتی (COP) در ساعت (4400 وات). این COP معادل نسبت بازده انرژی (EER) 14 است. برج های خنک کننده نیز در سیستم های تهویه مطبوع با پمپ های حرارتی چند منبع که دارای یک حلقه آب لوله مشترک هستند استفاده می شود. در این نوع سیستم، آبی که از طریق حلقه آب در گردش است، زمانی که پمپ های حرارتی در حالت خنک کننده کار می کنند، از کندانسور پمپ های حرارتی و سپس از برج خنک کننده نصب شده در خارج برای خنک سازی، تخلیه و دفع گرما می گیرد. برای این فضا، از طرف دیگر، هنگامی که پمپ های حرارتی در حالت گرمایش کار می کنند، کندانسورها گرما را از آب موجود در رینگ استخراج کرده و به فضایی که قرار است گرم شود، برمی گرداند. هنگامی که چرخه آب عمدتاً برای تامین گرما به ساختمان استفاده می شود، برج خنک کننده معمولاً خاموش می شود (و می توان آن را تخلیه کرد یا در زمستان از آسیب یخ زدگی جلوگیری شود) و گرما از طریق دیگری می رود، معمولاً از دیگ بخار. بخار به طور جداگانه تامین می شود.
2- برج خنک کننده صنعتی
از برج های خنک کننده صنعتی می توان برای حذف گرما از منابع مختلف مانند ماشین آلات یا مواد فرآیند گرمایش استفاده کرد. کاربرد اصلی برج های خنک کننده صنعتی بزرگ حذف گرمای جذب شده توسط سیستم های آب خنک کننده در گردش در نیروگاه ها، پالایشگاه های نفت، پتروشیمی ها، کارخانه های فرآوری گاز طبیعی، فرآوری مواد غذایی کارخانه ها، کارخانه های نیمه هادی است. و سایر مناطق صنعتی استفاده می شود. تاسیساتی مانند کندانسور، ستون تقطیر، برای خنک کردن مایع کریستالیزه و غیره نیز از برج خنک کننده صنعتی استفاده می کنند . در یک نیروگاه معمولی 700 مگاواتی زغال سنگ با برج خنک کننده، سرعت گردش آب خنک کننده تقریباً 71600 متر مکعب در ساعت است (یعنی 3600 متر مکعب در ساعت، معادل یک متر مکعب در ثانیه).
اگر او همان نصب برج خنک کننده را نداشت و از آب خنک کننده یکبار مصرف استفاده می کرد، حدود 100000 متر مکعب در ساعت نیاز بود. مصرف زیاد آب خنک کننده معمولاً میلیون ها ماهی و لارو را در سال می کشد. حجم زیادی از آب باید به طور مداوم به اقیانوس، دریاچه یا رودخانه ای که از آن سرچشمه می گیرد بازگردانده شود و باید دائماً در کارخانه پر شود. علاوه بر این، تخلیه حجم زیادی از آب گرم می تواند دمای رودخانه یا دریاچه دریافت کننده را تا حد غیرقابل قبولی برای اکوسیستم محلی افزایش دهد. دمای بالای آب می تواند ماهی ها و دیگر موجودات آبزی را از بین ببرد (به دلیل آلودگی حرارتی) یا موجودات نامطلوب مانند جلبک را افزایش دهد. یک برج خنک کننده در عوض گرما را در جو پخش می کند و انتشار باد و هوا گرما را در یک منطقه بسیار بزرگتر از آنچه که آب داغ می تواند در یک بدنه آبی پراکنده کند، پخش می کند. آب خنک کننده تبخیری را نمی توان برای اهداف پایین دستی (به غیر از باران در یک مکان) استفاده کرد، در حالی که فقط آب خنک کننده سطحی را می توان دوباره استفاده کرد. برخی از نیروگاه های زغال سنگ و نیروگاه های هسته ای واقع در مناطق ساحلی از آب دریا استفاده می کنند. اما حتی در آنجا، جریان آب از ساحل نیاز به طراحی بسیار دقیق دارد تا از مشکلات زیست محیطی جلوگیری شود.
پالایشگاه های نفت نیز دارای سیستم برج خنک کننده بسیار بزرگی هستند. یک پالایشگاه بزرگ معمولی که روزانه 40000 تن نفت خام (300000 بشکه (48000 متر) در روز را فرآوری می کند، تا 80000 متر مکعب آب در ساعت را از طریق 3 سیستم برج خنک کننده خود به گردش در می آورد.
طبقه بندی برج خنک کننده بر اساس ساختار :
1-برج خنک کننده مونتاژ شده در کارخانه
چنین برج های خنک کننده در کارخانه از پیش مونتاژ می شوند و می توان آنها را به راحتی با کامیون حمل کرد زیرا ماشین های فشرده هستند. برج های مونتاژ شده ظرفیت محدودی دارند و بنابراین عموماً توسط تأسیساتی با نیازهای اتلاف حرارت کم مانند کارخانه های فرآوری مواد غذایی، کارخانه های نساجی، برخی کارخانه های فرآوری شیمیایی یا ساختمان هایی مانند بیمارستان ها، هتل ها، مراکز خرید و کارخانه های خودرو ترجیح داده می شوند. به دلیل استفاده مکرر از آنها در مناطق مسکونی یا نزدیک به آن، کنترل صدا یک مسئله نسبتا بزرگ برای برج های خنک کننده مونتاژ شده در کارخانه است.
2-نوع ایستاده مربعی( دمونتاژ )
نیروگاه هایی مانند نیروگاه ها، کارخانه های فرآوری فولاد، پالایشگاه های نفت یا کارخانه های پتروشیمی اغلب برج های خنک کننده را در محل کاربری نصب می کنند زیرا ظرفیت حذف حرارت بالاتری دارند. برج های صحرایی نصب شده اغلب بزرگتر از برج های خنک کننده مونتاژ شده هستند. یک برج خنک کننده معمولی در محل ( برج دمونتاژ ) از نوع برج خنک کننده فایبرگلاس می باشد که دارای ساختار پلاستیکی تقویت شده با فیبر (FRP)، یک آستر FRP، یک واحد مکانیکی برای جریان هوا و یک بافل است.
جهت کسب اطلاعات بیشتر در ارتباط با برج خنک کننده به وب سایت سازآب مراجعه نمایید.