انواع برج خنک کننده (cooling tower) در چند دهه گذشته، به عنوان بخش جدایی ناپذیر تمامی صنایع مهم جهان مورد استفاده قرار گرفته است. درواقع کافیست وضعیت وجود برج خنک کننده را در میان صنایع مختلف جهان مورد بررسی قرار دهیم. از صنایع سنگینی همچون: فولاد، نورد آهن، خودروسازی، رنگرزی، ریخته گری و کاغذ سازی گرفته تـــــــــا صنایع فوق سنگینی همانند: پالایشگاه های نفت، بنزین و گاز، صنایع پتروشیمی و نیروگاه های برق و انرژی، همه و همه از وجود برج خنک کننده در ظرفیت های مختلفی بهره میگیرند.

اما به راستی چرا کولینگ تاور ها تا این میزان دارای محبوبیت هستند؟!. بایستی بدانید که برج خنک کننده با خنکسازی مستمر آبهای داغ صنعتی، موجب میشوند که:

1. در مصرف آب صرفه جویی شود.
2. کمتر به سفره های منابع آب طبیعی فشار بیاید.
3. راندمان پروسه‌ی تولید با خنکسازی منظم آب از سوی برج خنک کننده، همواره میتواند بالا باشد.
4. و همچنین با جلوگیری از داغی آب، از تشکیل رسوبات و مستهلک شدن دستگاه های گرانقیمت جلوگیری میکنند.

حالا بهتر میتوان درک کرد که چرا بیش از نود و پنج درصد از کارخانجات تولیدی و صنایع سرتاسر دنیا از برج خنک کننده برای خنک کاری مستمر آبهای پرحرارت صنعتی استفاده می کنند!!

کاربردهای برج خنک کننده

با توجه به عملکرد خاص انواع برج خنک کننده در خنکسازی مستمر آبهای داغ چرخه‌ی صنعت، این تجهیزات دارای کاربردهای بسیار متنوعی می باشند. از جمله کاربردهای پراهمیت برج خنک کننده میتوان به موارد زیر اشاره داشت:

• قابلیت استفاده از کولینگ تاور در تمامی کارگاه های تولیدی و صنایع سبک، نیمه سبک و سنگین
• اتاق های هوارسان بیمارستانها و مراکز بهداشتی
• قابلیت هماهنگی عالی برج خنک کننده و انواع چیلرهای جذبی و تراکمی
• استفاده در عمده‌ی سیستم های تهویه متبوع
• امکان بکارگیری از برج خنک کننده در انواع صنایع سنگین: نورد فولاد، ذوب اهن، قالب گیری، نساجی و ...
• برطرف سازی نیازهای آب سرد مصرفی کندانسور آبی
• بکارگیری گسترده در صنایع فوق سنگین دولتی و نیمه دولتی کشور و جهان. (شرکتهای پتروشیمی، پالایشگاه های نفت و گاز و...)
• استفاده‌ی راهگشایانه از کولینگ تاور در نیروگاه های سیکل ترکیبی، انرژی و برق
• تکنولوژی و سیستم هواکش و تهویه هوا در کاربریهای مختلف. (نظیر: اماکن ورزشی، استخرها، پاساژهای تجاری، انواع تالار و مهمانخانه، فضاهای اقامتی بین راهی و ...)
• خنک کننده بدنه و آب دستگاه های پرحرارت صنعتی. (بویلر، کوره های صنعتی، کوره های القایی، دیگ های بخار و...)
• استفاده از برج خنک کننده در خطوط تولید صنایع نیمه سنگین. (تولید لوازم کارگاهی، ساخت لوله، تولید لوازم و مبلمان شهری، تجهیزات برق شهری و...)
• تولید چوب، سیمان و دیگر متریالهای ساختمانی به صورت عمده

بنابراین پرواضح است که از کولینگ تاورها در تمامی صنایع سبک و سنگین، کارخانجان تولیدی، کاربری های متنوع و سیستمهای هوارسان استفاده میشود. اینجاست که دلیل اهمیت روز به روز برج خنک کننده در گسترش و افزایش راندمان تولیدات مشخص میشود.

اجزای تشکیل دهنده برج خنک کننده

• بدنه دستگاه (میتواند از جنس فایبرگلاس، بتن یا استیل باشد)
• پکینگ برج خنک کننده: به گونه های مختلف فیلمی یا اسپلش تولید میگردد.
• مبدل حرارتی
• پمپ بخش آب (آب داغ را در ابتدای کار به بالای کولینگ تاور هدایت میکند)
• صافی
• درب بازرسی (به منظور تعمیر و بازرسی از داخل دستگاه قرار داده میشود)
• شیر هواگیری
• شیر تنظیم آب
• حوضچه بالایی
• نردبان (به جهت دسترسی بخش های فوقانی برج خنک کننده)
• کرکره‌های هوا
• فن (عملیات مکش و دهش جریان هوای بیرونی را در تمامی مدلهای کولینگ تاور مدارباز و مداربسته بر عهده دارد)
• پروانه
• ستونی‌ های برج خنک کننده
• گلویی کولینگ تاور
• قطعات پشتیبان یا ساپورت‌های نگهدارنده
• دیواره‌های فرعی
• فن دک
• بیسین (یا همان تشتک ها که در نهایت آب خنک شده به درون آن ریخته میشود. سطح آب تشتک ها نباید از یک مقدار استانداردی کاهش یابد)
• کویل مسی (به جای پکینگ در مدلهای مداربسته و هیبریدی استفاده میشود. و عملیات خنکسازی را به سمت دفع حرارت غیرمستقیم سوق میدهد)
• سیستم توزیع آب (این بخش برج خنک کننده خود شامل قطعاتی همچون: روتور، نازلهای ثابت، اسپرینکلر، اتصالات قلنج و پیچ و مهره، لوله ها، افشانک آب و... می باشد.)

انواع برج خنک کننده (نوع انتقال حرارت)

کولینگ تاورها بر اساس نوع انتقال حرارت و مکانیزم عملکرد خنک کنندگی، به 4 دسته کلی: «برج خنک کننده مدارباز»، «سیستم کولینگ مداربسته»، «برج خنک کننده هیبریدی» و «کولینگ تاور خشک» تقسیم می شوند. اساس تفاوت این مدلها بر مبنای تماس مستقیم یا غیرمستقیم جریان آب و هوا می باشد که موجب ایجاد تفاوت های بنیادینی شده است.

برج خنک کننده مدارباز

در برج خنک کننده مدارباز، تماس مستقیم آب و هوا با فراهم آوردن شرایط زیر اتفاق می افتد:

• ایجاد سطح گسترده ای از آب داغ بر روی پکینگ ها به صورت باز
• و وارد آوردن هوای خنک محیط بیرونی به درون دستگاه از طریق فن ها

بدین ترتیب عملیات تبخیر میان آب و هوا ایجاد شده و آب داغ بخش قابل توجهی از گرمای خود را از دست میدهد. البته در برج خنک کننده مدارباز همواره به دلیل همین فرآیند تبخیر، بخشی از آب بخار میشود. فلذا نیاز است که آب جبرانی به درون دستگاه تزریق شود تا راندمان عملکردی برج خنکساز همچنان بالا باشد. این نوع کولینگ تاور، درواقع به صورت مستقیم به تبادل حرارت میان هوای محیط (خنک) و سیال (داغ) اقدام میشود. همچنین باید گفت که عملکرد بی نقص سیستم توزیع آب و نازلها، یکی از مهمترین گام ها برای انجام صحیح فرآیند تبخیر در برج خنک کننده تبخیری یا مدارباز می باشد.

پس از خنک سازی سیال، آب به درون تشتک ها پاشش پیدا میکند. نهایتاَ نیز از طریق لوله های خروجی، آب خنک شده مجدداَ به چرخه تولید بازمیگردد و هوای گرم متراکم شده در دستگاه نیز به بیرون هدایت میشود.

برج خنک کننده مداربسته

این مدل از کولینگ تاورها با استفاده از ترکیب تجهیزات دفع گرما یا یک مبدل حرارتی، کل فرآیند خنک نمودن آب را از جو جدا میسازد. در مدل مداربسته هیچگونه تماس مستقیمی بین هوا و مایع (معمولا آب یا مخلوطی از گلیکول) وجود نداشته و برخلاف حالت مدار باز، برج خنک کننده غیرمستقیم دارای دو مدار سیال جداگانه است. از جمله مزایای مدل مداربسته میتوان به حفظ کیفیت مایعات سیال در پروسه خنک سازی، کاهش نیاز به نگهداری و تعمیر دستگاه و همچنین انعطاف عملیاتی بیشتر اشاره نمود.

بطور خلاصه در این فرآیند، گرما از مدار سیال داخلی بین دیواره های کویلها به مدار خارجی جریان می‌یابد و سپس با گرم کردن هوا و تبخیر بخشی از آب به جو منتقل می شود. بنابراین عملکرد برج خنک ساز غیر مستقیم بسیار شبیه به برجهای خنک کننده مدارباز هستند. تنها تفاوت این است که در برج مداربسته سیال به طور مستقیم در معرض جو یا جریان آب خارجی قرار نمی گیرد.

برج خنک ساز هیبریدی

پیش از پرداختن تخصصی به مدل هیبریدی، بایستی بدانید که هریک از مدلهای برج خنک کننده مرطوب و همچنین خشک، دارای ایرادهایی میباشند؛ درواقع برجهای مرطوب به دلایل مختلفی همچون نشتی، تبخیر و مکش بوسیله هوا، آب را هدر میدهند و همین عامل نیز در توزیع پراشکال آب موثر میباشند. همچنین در سوی دیگر، کاربری های قدرتمندی چون نیروگاه ها و سیکلهای ترکیبی که نیاز به خنک سازی مداوم آب دارند، در فصول گرما همواره درگیر مشکلات متعدد تاورهای خنک ساز خشک هستند!

بنابراین صاحبان صنایع برای برطرف ساختن این مشکلات، گاهاَ به سراغ مدلهای هیبریدی یا خشک و مرطوب می‌روند. ذکر این نکات ضروریست که برج های خنک کننده خشک - مرطوب توسط ترکیبی از برجهای خشک و مرطوب عمل می‌‌نماید. این تکنولوژی دارای «دو مسیر هوای موازی» و «دو مسیر آب سری» است و بخش فوقانی برج، بخش خشک است که شامل لوله‌های پره دار و بخش پائین برج نیز به صورت مرطوب بوده و دارای آکنه‌ها است.

خرید برج خنک کننده

در باب نتیجه گیری، نیاز است که به چندین موضوع مهم در رابطه با خرید برج خنک کننده اشاره کنیم:

• عملکرد کولینگ تاورهای مکعبی در قیاس با مدلهای کروی، به مراتب بهتر است.
• بهترین و مقرون به صرفه ترین جنس بدنه برای خرید برج خنک کننده، مدلهای فایبرگلاسی می باشد.
• بسته به متراژ محیط نصب و نیازهای پروژه، به سفارش دادن کولینگ تاورها بپردازید.
• اگر به راندمان عملکردی بسیار بالایی نیاز دارید، بهترین گزینه ممکن خرید سیستم کولینگ مدارباز با پکینگ برج خنک کننده فیلمی است. البته اگر در محیطی کم آب و خشک به فعالیت صنعتی مشغولید، حتماَ به سراغ سیستم کولینگ مداربسته و هیبریدی بروید.