چیلر

برج خنک‌ کننده

برج خنک‌کننده یا برج خنک‌کن وسیله‌ای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در به جو چگالنده از طریق تبادل با هوا است. برج‌های خنک‌کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیال سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین می‌آورند؛ البته باید در نظر داشت در برخی از برج‌های خنک‌کن با چرخه بسته که به برج خنک‌کن خشک مشهور هستند، کاهش دمای سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به دمای حباب خشک هوا امکان‌پذیر است.

به عبارت ساده‌تر، برج خنک‌کننده سیستمی است که از آن به جهت خنک‌سازی آبی در فرایندهای سردسازی سیستم‌های تهویه مطبوع، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و غیره استفاده می‌گردد

انواع کاربری برج خنک کننده در صنعت و تهویه مطبوع

کاربری اول: به منظور دفع گرمای دستگاه‌های صنعتی مختلف در تمامی فصول

اکثر ماشین‌آلات صنعتی همانند کوره‌های ذوب القایی و قوس، بویلرها و توربین‌ها و غیره در چرخه کاری خود مقداری زیادی حرارت تولید می‌کنند. برج خنک کننده با تکمیل این چرخه صنعتی، پروسه جذب این انرژی حرارتی و دفع آن به محیط مطلوب را انجام میدهد. توربین‌های گازی در پالایشگاه‌، کمپرسورهای هوا در نیروگاه‌و دیگ‌های بخار در صنایع متنوع از مهمترین صنایع کاربردی این محصول بشمار می‌آیند.

در این مدل کاربری وظیفه استخراج انرژی گرمایشی بعهده هوای بدون رطوبت محیط است. هوای خروجی از قسمت گلویی با افزوده شدن نسبت رطوبت سبب می‌شود تا هوای خروجی از برج به حالت اشباع درآید. جالب است بدانید این بخارات موجود در هوا عمدتاً باعث تشکیل ابر و مه در قسمت بالایی کولینگ تاور خواهد شد.

کاربری دوم: جهت سرد نمودن چیلرهای تهویه مطبوع ساختمانها در تابستان

اکثریت ساختمانهای مسکونی و آپارتمانهای بزرگ و کوچک، ادارات، بانکها و مراکز خرید دارای سیستم تهویه مرکزی می‌باشند. در سیستمهای سرمایش مرکزی معمولاً از چیلرهای تراکمی یا جذبی در خنک نمودن هوای محیط داخل استفاده می‌نمایند. گرمای جذب شده از یک منطقه ساختمان توسط چیلر سبب افزایش دمای مبرد (گاز کمپرسور) خواهد شد.

آب سرد تولید شده از برج در بخش کندانسور چیلر افزایش دمای مبرد را جبران میکند. لازم بذکر است بدانید که فقط چیلرهایی با کندانسور آبی از برج خنک کن در مدار کندانسور خود استفاده می‌نمایند. بهتر است این نکته را متذکر شویم که بیشتر چیلرهای تراکمی و جذبی دارای کندانسور آبی هستند.

نحوه عملکرد کولینگ تاور برج خنک کننده

اساساً دفع حرارت از جریان آب داغ ورودی به برج خنک کننده، بواسطه تبخیر مقداری از جریان آب صورت می گیرد. به نحوی که پس از تماس ایجاد شده میان آب و جریان طبیعی یا اجباری هوا درون برج، بخشی از آب در گردش، تبخیر شده و به این ترتیب دمای آب باقی مانده کاهش می یابد. به عبارت ساده تر، گرمای آب داغ ورودی از طریق فرایند تبخیر به جریان هوای عبوری منتقل شده و این چنین ضمن پایین آمدن دمای آب، گرمای نهان هوا و در واقع دمای مرطوب آن به شدت افزایش می یابد.

نمودار تغییرات دمایی در کولینگ تاور (برج خنک کننده)

بنابراین، میزان توانایی کولینگ تاور در کاهش دمای آب، بستگی به مقدار رطوبتی دارد که هوای ورودی به برج می تواند جذب کند. چنانکه کاهش دمای آب در برج خنک کننده تا نزدیک به 3 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب هوای محیط، امکان پذیر خواهد بود.

وظیفه برج خنک کننده

سیستم‌های برج خنک ‌کننده با استفاده از آب، برای استخراج گرمای هدررفته از یک سیستم و بیرون ریختن آن به جو در درجه اول از طریق تبخیر کار می‌کنند. به عبارت دیگر، کولینگ تاورها با ایجاد تماس مستقیم یا غیرمستقیم جریان آب داغ و هوای محیط بیرون با یکدیگر، موجب خنکسازی آب میشوند. سپس آب (سیال) خنک شده از طریق لوله های خروجی به سیکل تولید بازگردانده میشوند. سه جزء کلیدی یک سیستم خنک‌کننده کولینگ تاور عبارت‌اند از:

بدنه برج خنک‌کننده

پمپ چرخشی و

مبدل حرارتی.

آب ابتدا از یک مبدل حرارتی عبور می‌کند و در آنجا گرما را جذب می‌کند. سپس آب در بالای برج خنک کننده از طریق سیستمهای توزیع آب، بر روی پکینگها پاشش می ‌شود. جایی که هوای وارد شده از طریق فن‌ها از کنار آب گرم عبور می‌کند و باعث تبخیر بخشی از آب می‌شود.

گرما از جریان آب به جریان هوا منتقل می‌شود و دمای هوا و رطوبت نسبی آن را تا 100 درصد افزایش می‌دهد. این هوای گرم سپس به اتمسفر (محیط بیرون از سیستم کولینگ) تخلیه می‌شود و در نتیجه جریان آب خنک ایجاد می‌شود. نهایتاَ آب سرد شده از حوضچه از طریق مبدل حرارتی به عقب پمپ شده و چرخه تکرار می‌شود.

دسته بندی برج خنک کننده

مدار باز

در این مدل آب به بالای برج پمپ می شود و از طریق نازل ها روی بسته ها پاشیده می شود . هوای وارد شده از پایین به برج
توسط مونتاژ فن و الکتروموتور واقع در بالا از میان واشرها عبور کرده و به سمت بالا مکش می شود . بنابراین ، به دلیل تماس مستقیم آب و
هوا ، بخشی از آب تبخیر می شود .

مداربسته

در این نوع سیستم ، هیچ ارتباط مستقیمی بین شرایط هواشناسی برقرار نمی شود . آب یا هر مایعی که در برج خنک کننده
خنک شود از طریق یک سیم پیچ حرکت می کند . هوا همچنین از طریق فن و مجموعه های موتور الکتریکی از پایین به بالا مکش می شود .
در اثر برخورد هوا با سطح خارجی سیم پیچ ، گرما از سیم پیچ و از این رو از مایع داخل سیم پیچ جذب می شود و با جریان هوا این نوع برج
خنک کننده برای خنک سازی آب با دمای بالا یا محیط هوای سرد بسیار مناسب است .

هیبریدی

هنگامی که ما از ترکیب برج های خنک کننده مدار باز و مدار بسته استفاده می کنیم شکل سومی به نام برج خنک کننده هیبریدی
خواهیم داشت . در این مدل ، آب یا خنک کننده از طریق سیم پیچ عبور می کند و از مجموعه نازل آب روی سیم پیچ پاشیده می شود . مزیت این
مدل بهینه سازی مصرف آب است . در شب یا روزهایی که دمای هوا کم است ، برج خنک کننده هیبریدی فقط خشک کار می کند ، اما در
ساعاتی که هوا گرم است ، آب روی سیم پیچ پاشیده می شود و از انتقال پنهان و ملموس برای خنک کردن مایع خنک کننده. استفاده می شود .

جریان متقاطع یا Crossflow

جریان مخالف یا Counterflow

پیش نویس القایی

پیش نویس طبیعی

پیش نویس مکانیکی

برج خنک‌ کننده

برج خنک‌کننده یا برج خنک‌کن وسیله‌ای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در به جو چگالنده از طریق تبادل با هوا است. برج‌های خنک‌کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیال سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین می‌آورند؛ البته باید در نظر داشت در برخی از برج‌های خنک‌کن با چرخه بسته که به برج خنک‌کن خشک مشهور هستند، کاهش دمای سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به دمای حباب خشک هوا امکان‌پذیر است.

به عبارت ساده‌تر، برج خنک‌کننده سیستمی است که از آن به جهت خنک‌سازی آبی در فرایندهای سردسازی سیستم‌های تهویه مطبوع، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و غیره استفاده می‌گردد

انواع کاربری برج خنک کننده در صنعت و تهویه مطبوع

کاربری اول: به منظور دفع گرمای دستگاه‌های صنعتی مختلف در تمامی فصول

اکثر ماشین‌آلات صنعتی همانند کوره‌های ذوب القایی و قوس، بویلرها و توربین‌ها و غیره در چرخه کاری خود مقداری زیادی حرارت تولید می‌کنند. برج خنک کننده با تکمیل این چرخه صنعتی، پروسه جذب این انرژی حرارتی و دفع آن به محیط مطلوب را انجام میدهد. توربین‌های گازی در پالایشگاه‌، کمپرسورهای هوا در نیروگاه‌و دیگ‌های بخار در صنایع متنوع از مهمترین صنایع کاربردی این محصول بشمار می‌آیند.

در این مدل کاربری وظیفه استخراج انرژی گرمایشی بعهده هوای بدون رطوبت محیط است. هوای خروجی از قسمت گلویی با افزوده شدن نسبت رطوبت سبب می‌شود تا هوای خروجی از برج به حالت اشباع درآید. جالب است بدانید این بخارات موجود در هوا عمدتاً باعث تشکیل ابر و مه در قسمت بالایی کولینگ تاور خواهد شد.

کاربری دوم: جهت سرد نمودن چیلرهای تهویه مطبوع ساختمانها در تابستان

اکثریت ساختمانهای مسکونی و آپارتمانهای بزرگ و کوچک، ادارات، بانکها و مراکز خرید دارای سیستم تهویه مرکزی می‌باشند. در سیستمهای سرمایش مرکزی معمولاً از چیلرهای تراکمی یا جذبی در خنک نمودن هوای محیط داخل استفاده می‌نمایند. گرمای جذب شده از یک منطقه ساختمان توسط چیلر سبب افزایش دمای مبرد (گاز کمپرسور) خواهد شد.

آب سرد تولید شده از برج در بخش کندانسور چیلر افزایش دمای مبرد را جبران میکند. لازم بذکر است بدانید که فقط چیلرهایی با کندانسور آبی از برج خنک کن در مدار کندانسور خود استفاده می‌نمایند. بهتر است این نکته را متذکر شویم که بیشتر چیلرهای تراکمی و جذبی دارای کندانسور آبی هستند.

نحوه عملکرد کولینگ تاور برج خنک کننده

اساساً دفع حرارت از جریان آب داغ ورودی به برج خنک کننده، بواسطه تبخیر مقداری از جریان آب صورت می گیرد. به نحوی که پس از تماس ایجاد شده میان آب و جریان طبیعی یا اجباری هوا درون برج، بخشی از آب در گردش، تبخیر شده و به این ترتیب دمای آب باقی مانده کاهش می یابد. به عبارت ساده تر، گرمای آب داغ ورودی از طریق فرایند تبخیر به جریان هوای عبوری منتقل شده و این چنین ضمن پایین آمدن دمای آب، گرمای نهان هوا و در واقع دمای مرطوب آن به شدت افزایش می یابد.

نمودار تغییرات دمایی در کولینگ تاور (برج خنک کننده)

بنابراین، میزان توانایی کولینگ تاور در کاهش دمای آب، بستگی به مقدار رطوبتی دارد که هوای ورودی به برج می تواند جذب کند. چنانکه کاهش دمای آب در برج خنک کننده تا نزدیک به 3 درجه سانتی گراد بیشتر از دمای مرطوب هوای محیط، امکان پذیر خواهد بود.

وظیفه برج خنک کننده

سیستم‌های برج خنک ‌کننده با استفاده از آب، برای استخراج گرمای هدررفته از یک سیستم و بیرون ریختن آن به جو در درجه اول از طریق تبخیر کار می‌کنند. به عبارت دیگر، کولینگ تاورها با ایجاد تماس مستقیم یا غیرمستقیم جریان آب داغ و هوای محیط بیرون با یکدیگر، موجب خنکسازی آب میشوند. سپس آب (سیال) خنک شده از طریق لوله های خروجی به سیکل تولید بازگردانده میشوند. سه جزء کلیدی یک سیستم خنک‌کننده کولینگ تاور عبارت‌اند از:

بدنه برج خنک‌کننده

پمپ چرخشی و

مبدل حرارتی.

آب ابتدا از یک مبدل حرارتی عبور می‌کند و در آنجا گرما را جذب می‌کند. سپس آب در بالای برج خنک کننده از طریق سیستمهای توزیع آب، بر روی پکینگها پاشش می ‌شود. جایی که هوای وارد شده از طریق فن‌ها از کنار آب گرم عبور می‌کند و باعث تبخیر بخشی از آب می‌شود.

گرما از جریان آب به جریان هوا منتقل می‌شود و دمای هوا و رطوبت نسبی آن را تا 100 درصد افزایش می‌دهد. این هوای گرم سپس به اتمسفر (محیط بیرون از سیستم کولینگ) تخلیه می‌شود و در نتیجه جریان آب خنک ایجاد می‌شود. نهایتاَ آب سرد شده از حوضچه از طریق مبدل حرارتی به عقب پمپ شده و چرخه تکرار می‌شود.

دسته بندی برج خنک کننده

مدار باز

در این مدل آب به بالای برج پمپ می شود و از طریق نازل ها روی بسته ها پاشیده می شود . هوای وارد شده از پایین به برج
توسط مونتاژ فن و الکتروموتور واقع در بالا از میان واشرها عبور کرده و به سمت بالا مکش می شود . بنابراین ، به دلیل تماس مستقیم آب و
هوا ، بخشی از آب تبخیر می شود .

مداربسته

در این نوع سیستم ، هیچ ارتباط مستقیمی بین شرایط هواشناسی برقرار نمی شود . آب یا هر مایعی که در برج خنک کننده
خنک شود از طریق یک سیم پیچ حرکت می کند . هوا همچنین از طریق فن و مجموعه های موتور الکتریکی از پایین به بالا مکش می شود .
در اثر برخورد هوا با سطح خارجی سیم پیچ ، گرما از سیم پیچ و از این رو از مایع داخل سیم پیچ جذب می شود و با جریان هوا این نوع برج
خنک کننده برای خنک سازی آب با دمای بالا یا محیط هوای سرد بسیار مناسب است .

هیبریدی

هنگامی که ما از ترکیب برج های خنک کننده مدار باز و مدار بسته استفاده می کنیم شکل سومی به نام برج خنک کننده هیبریدی
خواهیم داشت . در این مدل ، آب یا خنک کننده از طریق سیم پیچ عبور می کند و از مجموعه نازل آب روی سیم پیچ پاشیده می شود . مزیت این
مدل بهینه سازی مصرف آب است . در شب یا روزهایی که دمای هوا کم است ، برج خنک کننده هیبریدی فقط خشک کار می کند ، اما در
ساعاتی که هوا گرم است ، آب روی سیم پیچ پاشیده می شود و از انتقال پنهان و ملموس برای خنک کردن مایع خنک کننده. استفاده می شود .

جریان متقاطع یا Crossflow

جریان مخالف یا Counterflow

پیش نویس القایی

پیش نویس طبیعی

پیش نویس مکانیکی