برج خنک ‌کننده چیلر جریان متقاطع

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 10 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.آب‌ گرم پس از ورود به برج خنک کننده صنعتی مدارباز، به سمت بالای دستگاه پمپاژ می‌شود. سپس این آب بر روی سطوح خنک کننده یا همان پکینگ مدیا، پاشیده می‌شود.

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

1 . 1 . 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.

1 . 2 . 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 :

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

از میان 10 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.

2 . 1 . 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.

2 . 2 . 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. نوع مدار بسته نسبت به مدار باز دارای مزایا و برتری ها و همچنین معایب و مشکلاتی است که برای مقایسه آنها پیشنهاد می کنیم که متن زیر را مطالعه بفرمایید.

3 . دسته بندی از نظر جنس بدنه

3 . 1 . فایبرگلاس

3 . 2 . 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 1200 تن تبرید، نوع کامپوزیتی به علت مزایای فراوان کامپوزیت نسبت به فلز، کاربرد گسترده تری دارد. همچنین در ظرفیت های بالاتر از 1200 تن تبرید به صورت بتنی باید طراحی و ساخته شود. تعویض پکینگ برج خنک کننده کولینگ تاور باید به طور اصولی و در فواصل زمانی مناسب و منظم انجام شود تا بتوان در فصول گرم سال بهترین راندمان را از عملکرد کولینگ‌تاور انتظار داشت

4 . دسته بندی از نظر جنس شکل ظاهری

4 . 1 . برج مکعبی

4 . 2 . 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.

5 . انواع برج خنک کننده از نظر نحوه مونتاژ

5 . 1 . نوع یک تکه یا یکپارچه

5 . 2 . 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 10 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 پرداختیم.

انواع مبدل های حرارتی از جمله انواع برج خنک کننده ، مبدل های هوا خنک ، نوع پوسته و لوله و … و نیز انواع دستگاه های سرمایشی مانند چیلر در شرکت ما و متناسب با نیاز و درخواست های هر مشتری ، مطابق با استانداردهای روز و به صورت منحصر به فرد برای هر پروژه طراحی و تولید شده و به طور مستقیم و  بدون واسطه از کارخانه و با قیمت مناسب به فروش می رسند. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع دستگاه های خنک کننده، انتخاب مناسب ترین دستگاه برای پروژه خود و نیز استعلام قیمت آنها با مهندسان ما تماس بگیرید.

برج خنک کننده جریان‌ متقاطع یا برج‌خنک‌کن کراس‌فلو (Cross Flow Cooling Tower) نوعی سیستم مدارباز جهت خنک نمودن آب محسوب می‌شود. برج خنک‌کن جریان متقاطع برای اولین بار توسط شرکت ابارا در ژاپن برای خنک‌کردن آب در مناطق شرجی ارائه گردید و به همین دلیل در صنایع برودتی تحت عنوان برج خنک کننده ابارا نیز شناخته می‌شود.

در برج خنک کننده جریان متقاطع جریان آب از بالای برج به سمت پایین پاشیده شده و هوا از قسمت پایین توسط یک فن یا پروانه در جهت عمود بر جریان آب دهش یا مکش‌شده و در این ارتباط جریان آب در سطح عرضی کولینگ تاور خنک می‌گردد. نوع ساختار برج خنک کننده کراس فلو به شکل هندسی مستطیل می‌باشد و جریان هوا از دو طرف توسط لوور یا دریچه های ورودی سرتاسری به داخل کشیده می‌شود.

چرا برج خنک کننده جریان متقاطع؟

وظیفه دفع گرمای حاصل از تجهیزات‌صنعتی گرمازا را به عهده دارد و از آنجا که خود نوعی مولد سرمایش تبخیری محسوب می‌شود سبب افزایش رطوبت محیط می‌گردد و درنتیجه با افزایش رطوبت هوا ظرفیت‌برودتی کولینگ تاور نیز کاهش می‌یابد. باتوجه به مطالب ذکرشده، برج‌خنک‌کننده مخالف دستگاه مناسبی برای خنک‌کاری آب در مناطق مرطوب به حساب نمی‌آید.

در این طور مناطق از چیلرها جهت خنک‌سازی آب در یک سیکل تراکمی یا جذبی استفاده می‌شد. به دلیل مشکلات متعدد از جمله هزینه‌بالای خرید چیلر و تعمیر و نگهداری سخت این تجهیز شرکت ابارا تصمیم به طراحی برج‌خنک‌کننده ابارا یا کراس فلو با سیستم گردش‌هوا به صورت متقاطع شد.

پس از تکمیل این طراحی در واقع هوای محیط‌های مرطوب که دارای رطوبت زیادی بودند در تمامی لایه‌ها به صورت یکنواخت در تماس با آب قرار می‌گرفت و راندمان برج‌های خنک‌کن با تغییر نوع گردش هوای ورودی بسیار افزایش پیدا کرد.

به بیانی علمی‌تر و واضح‌تر برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع سبب تماس هوای‌تازه در تمامی سطوح و لایه‌های پکینگ با جریان‌آب می‌شود و دیگر همانند برج‌خنک‌کننده جریان‌مخالف هوا خاصیت رطوبت‌گیری خود را در لایه‌های بالاتر از دست نخواهد داد.

نحوه کارکرد برج خنک کننده جریان متقاطع یا کراس‌فلو

برج‌خنک‌کننده کراس‌فلو همانطور که از نام آن مشخص است با ورود جریان هوا به صورت عرضی در سراسر سطوح خنک‌کننده(پکینگ ها) سبب برخورد هوا و آب به صورت عمودی و درنتیجه کاهش دمای آب می‌شود. راندمان تبخیر پکینگ اسپلش برج خنک کننده نسبت به سایر پکینگ ها پایین تر میباشد.

به دلیل ورود هوا به صورت عرضی در تمامی لایه‌های پکینگ‌مدیا هوای‌تازه در ارتباط با آب قرار خواهدگرفت و از این رو اگر هوای‌تازه ورودی به برج‌خنک‌کن دارای رطوبت بالایی باشد قابلیت خوبی است که برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع از هوای تازه بهترین استفاده را می‌نماید.

درواقع به دلیل همین عملکرد ورودی جریان هوا از برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع بیشتر در مناطق با اقلیم رطوبتی و مرطوب (شرجی) استفاده می‌شود. ورودی هوا در برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع از دو طرف این دستگاه طراحی‌شده و به دلیل نحوه چگونگی ورود هوا این لوورهای مکش هوا به صورت سرتاسری در دو طرف برج‌خنک‌کاری تعبیه می‌گردد.