انواع برج خنک کننده و نحوه کار آنها

انواع برج خنک کننده را می توان از نظر نوع جریان هوای جاری در آن ، از نظر مدار باز یا مدار بسته بودن ، از نظر جنس بدنه خارجی و از نظر شکل ظاهری به ۱۰ نوع مختلف دسته بندی کرد. انواع برج خنک کننده (کولینگ تاورها) شامل برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف از نظر نحوه ورود هوا ، برج خنک کننده مدار بسته (هوا خنک) و مدار باز (آب خنک) از نظر نوع تبادل حرارت و سایر تقسیم بندی ها بر اساس شکل ظاهری، جنس ، کاربرد (برای چیلر یا کاربرد صنعتی) و غیره است که در ادامه آنها را نسبت به هم مقایسه و مزایا و معایب آنها را بررسی می کنیم.

با معرفی و شناخت انواع برج های خنک کننده ، آشنایی با محدودیت ها ، مزایا و معایب آنها می توان مناسب ترین نوع را برای یک پروژه انتخاب نمود. برج خنک کننده چگونه کار میکند ؟ بطورکلی در برج خنک کننده آب گرم به طور مستقیم و یا غیرمستقیم در تماس با جریان هوای طبیعی یا مكانیكی قرارگرفته و گرمای آن به هوا منتقل می‌شود و برای مصرف بعدی مورد استفاده قرار می گیرد.

۱ . دسته بندی انواع برج خنک کننده از نظر جهت جریان هوا

۱ . ۱ . برج خنک کننده جریان متقاطع

در برج خنک کننده جریان متقاطع ، هوا از دیوار جانبی برج و به صورت افقی و آب داغ به صورت عمودی از بالا به پایین جریان می یابد و برخورد آن دو به صورت متقاطع (عمود بر هم) است. این دو جریان وارد پکینگ (پکینگ قطعه ای است پلاستیکی که سطح تماس آب و هوا را افزایش می دهد) می شوند. جریان هوا توسط مکش فن و جریان آب داغ در اثر نیروی جاذبه ایجاد می شود.

هوا با عبور از لابلای صفحات پکینگ به صورت جریان مغشوش درآمده و در اثر برخورد مستقیم با ذرات آب داغ، گرمای بیش از حد آب را می گیرد. هوا که درجه حرارت آن بالا رفته از قسمت بالایی برج خنک کننده جریان متقاطع و از لای پره های فن به بیرون راه پیدا می کند و آب که درجه حرارت آن کاهش یافته در صفحه زیرین برج جمع می گردد و از یک لوله خارج می شود تا دوباره برای خنک کاری دستگاه صنعتی و یا دستگاه تهویه مطبوعی مانند کندانسور چیلر آماده باشد.

۱ . ۲ . برج خنک کننده جریان مخالف

در برج خنک کننده جریان مخالف ، هوا از قسمت زیرین برج و به شکل عمودی از پایین به بالا و توسط مکش فن ، جریان می یابد. آب داغ نیز پس از افشانده شدن از نازل ها از قسمت بالایی برج خنک کننده جریان مخالف وارد و در اثر نیروی گرانش از بالا به پایین جریان می یابد و همانند برج خنک کننده جریان متقاطع که توضیح داده شد، این دو جریان در پکینگ به هم رسیده و مبادله گرمایی انجام می دهند.

علت استفاده از نازل ها در این نوع این است که دو جریان در خلاف جهت یکدیگر هستند و آب باید با فشار افشانده شود تا بر جریان هوای رو به بالا غلبه کرده تا بتواند رو پایین حرکت کند. بنابرین در برج خنک کننده جریان مخالف از نازل های تزریق آب استفاده شده ولی در نوع جریان متقاطع استفاده نمی شود.

مقایسه ساختار پکینگ در دو نوع جریان متقاطع و جریان مخالف :

۲ . دسته بندی از نظر مدار باز یا مدار بسته بودن (آب خنک یا هوا خنک بودن)

از میان ۱۰ نوع از انواع برج های خنک کننده که در این تقسیم بندی به طرز کار ، مزایا و معایب آنها اشاره می کنیم این تقسیم بندی و مقایسه از همه مهمتر است.

۲ . ۱ . برج خنک کننده مدار باز یا همان آب خنک

تمام برج های خنک کننده ای که در آن آب با هوا تماس مستقیم داشته و قسمتی از آب تبخیر می گردد با نام مدار باز شناخته می شوند که باید آبی به مرور زمان به عنوان آب جایگزین وارد مدار آن گردد.

بنابرین در این نوع از برج ها مصرف آب وجود دارد. این برج ها با نام برج خنک کننده مرطوب یا تبخیری نیز شناخته می شوند و این نوع نسبت به نوع مدار بسته راندمان و کاربرد بیشتری دارد که ساختار کامل و مزایا و معایب آن را می توانید در متن زیر مطالعه کنید.

۲ . ۲ . برج خنک کننده مدار بسته یا همان هوا خنک

اگر آب داغ درون لوله هایی جریان یابد و هوا از اطراف لوله ها توسط فن عبور داده شود، در این صورت هوا با آب تماس فیزیکی نداشته و به اصطلاح به آن برج خنک کننده مدار بسته (یا برج خنک کننده خشک یا هوا خنک) گفته می شود که بیشتر به جای کاربرد واژه برج از نام های دیگری مانند مبدل حرارتی هوا خنک یا درای کولر (Dry Cooler) برای نام گذاری آن استفاده می شود.

علت جلوگیری از برخورد مستقیم آب با هوا ، جلوگیری از تبخیر آب و نیز ایجاد آلودگی در آب و انتقال آن به هوا است که با توجه به شرایط آب و هوای پروژه، راندمان مورد نیاز، قیمت و … یکی از دو سیستم برج خنک کننده مدار باز و یا برج خنک کننده مدار بسته مورد استفاده قرار می گیرد که ساختار کامل آن را می توانید در متن زیر مطالعه کنید..

۳ . دسته بندی از نظر جنس بدنه

۳ . ۱ . فایبرگلاس

۳ . ۲ . فلزی

انواع برج خنک کننده از نظر جنس بدنه به انواع کامپوزیتی ، فلزی ، بتنی و … دسته بندی می شوند که امروزه در ظرفیت های کمتر از ۱۲۰۰ تن تبرید، نوع کامپوزیتی به علت مزایای فراوان کامپوزیت نسبت به فلز، کاربرد گسترده تری دارد. همچنین در ظرفیت های بالاتر از ۱۲۰۰ تن تبرید به صورت بتنی باید طراحی و ساخته شود.

۴ . دسته بندی از نظر جنس شکل ظاهری

۴ . ۱ . برج مکعبی

۴ . ۲ . برج مدور یا گرد

انواع برج خنک کننده از نظر شکل ظاهری نیز به دو نوع گرد و مکعبی دسته بندی می شوند که معمولا با توجه به جانمایی دستگاه در محل پروژه یکی از این دو مدل انتخاب و ساخته می شود. برج های خنک کننده خشک یا کولینگ خشک یکی از انواع انتقال حرارت هستند. آنها به دلیل روش خاص خود برای انتقال گرما کاربرد بسایاری دارند

۵ . انواع برج خنک کننده از نظر نحوه مونتاژ

۵ . ۱ . نوع یک تکه یا یکپارچه

۵ . ۲ . نوع چند تکه

برج هایی با ابعاد بسیار بزرگ به صورت چند تکه ساخته شده (به منظور حمل و نقل آسان به محل مورد نظر) و در محل نصب مونتاژ می گردند. با این کار هزینه های حمل و نقل کمتر شده و دستگاه بدون مشکل در محل مورد نظر مستقر می گردد. چنانچه در پروژه ای با مشکلات بزرگ بودن دستگاه مواجه باشیم، باید به صورت چند تکه طراحی و ساخته شود و یا بجای استفاده از یک برج از دو یا چند برج کوچکتر استفاده شود تا همان ظرفیت خنک کاری را داشته باشد.

ما در این مقاله سعی نمودیم تا ۱۰ نوع از انواع کولینگ تاورها را معرفی و تا حدودی طرز کار ، مزایا و معایب آنها را نسبت به هم مقایسه کنیم. ممکن است کولینگ تاورها از سایر ابعاد نیز نسبت به هم مقایسه شوند

که ما به مهمترین آنها پرداختیمیک ماشین بزرگ سردکننده بوده که وظیفه اصلی اش خنک کردن آب می‌باشد و انواع رایج آن مرطوب، هیبریدی، مکعبی و مخروطی می باشد. انواع مختلف برج خنک کننده در شرایط مختلف به کار برده می‌شود که هر یک از انواع کولینگ تاور نیز ویژگی های خاص خود را دارند.

دلایل زیادی بر انتخاب نوع برج خنک کننده (برج خنک‌کن) تأثیر می‌گذارد که مهمترین آن ها عبارتند از شرایط محیطی، دمای خروجی آب، میزان مصرف انرژی و نوع جریان دهی هوا. در قسمت فوقانی برج خنک کننده طبیعی ، سیستم توزیع آب برج خنک کننده قرار دارد که آب گرم را در سطح برج خنک کننده توزیع می‌ کند.