در حالت کلی برج های خنک کننده از لحاظ نحوه خنک کردن آب به سه گروه تقسیم می گردند. خشک ، مرطوب یا خیس و هیبریدی. برج خنک کننده هیبریدی ( hybrid cooling tower ) ترکیبی مناسب از خنک کننده تر و خشک را است که تاثیر مثبتی بر محیط زیست دارد و ملزومات زیست محیطی را دارا می باشد. یکی از بزرگترین مصرف کنندگان آب، سیستم خنک کننده نیروگاه های سوخت فسیلی است.آب به عنوان یک منبع طبیعی حیاتی شناخته شده است، با استفاده از راه حل های خنک کننده هیبریدی به طور چشمگیری می توان سالانه آب مصرفی را کاهش داد. در این مطلب از سایت پیکاتک به بررسی برج خنک کننده هیبریدی می پردازیم.
برج خنک کننده هیبریدی چیست ؟
برج خنک کننده هیبریدی ترکیب مناسب از برج خنک کننده خشک و برج خنک کننده مرطوب در یک دستگاه می باشد. معمولا در قسمت فوقانی قسمت خشک و در قسمت تحتانی قسمت مرطوب قرار گرفته است. استفاده از برج خنک کننده هیبریدی تبخیر و اتلاف آب را کاهش می دهد و با کاهش مصرف برق آسیب کمتری به محیط زیست وارد می نماید. این نوع برج های خنک کننده به جهت طراحی دارای ارتفاع بلندی بوده و دارای سیستم لوله کشی دقیق می باشند.
در برج خنک کننده هیبریدی پروانه در قسمت فوقانی قرار گرفته است و هوا در ارتفاع بلند برج به جریان می اندازد. در قسمت خشک مسیری از کویل قرار گرفته است که آب سیستم ابتدا در آن به جریان درآمده همزمان هوا از روی کویل ها عبور کرده و دمای آب را تا نزدیکی دمای خشک کاهش می دهد. سپس همین آب در قسمت پایین اسپری شده و با مکانیزم تبخیر به نزدیک دمای مرطوب می رسد و از قسمت حوضچه برج خنک کننده به سیستم پمپ می شود.
برج خنک کننده هیبرید با اصول خنک کننده مرطوب کار می کند، در حالی که آن را با ماژول خنک کننده خشک تکمیل می کند. هدف از این ماژول کاهش دمای آب خنک کننده با استفاده از هوای اطراف قبل از ورود آب به بخش مرطوب است. هوای داغ قسمت خنک کننده خشک با هوای مرطوب اشباع شده از بخش مرطوب مخلوط شده است، که نتیجه آن حذف بخار در قسمت خروجی می‌باشد.
مزایا و معایب برج های هیبریدی
مزایا
این برج ها کاهش تبخیر آب و در نتیجه کاهش خروج بخار را به دنبال دارند که مخصوصا در آب و هوای مرطوب سرد و در زمستان از یخ زدن و آلودگی محیطی جلوگیری می شود. حذف بخار به خصوص در مناطق شهری، مناطق صنعتی و نزدیک به جاده هایی با قابلیت انجماد بسیار سودمند است. برج خنک کننده هیبریدی مصرف آب را کاهش می دهند و میزان خنک کاری مورد نیاز مشتری را فراهم می کند.
- کاهش مصرف آب
- کاهش تبخیر آب و در نتیجه کاهش خروج بخار
معایب
مساله اصلی برج خنک کن هیبرید هزینه اولیه ساخت بسیار بالا و در عین حال ابعاد بزرگتر از برج خنک کن مدار بسته و مدار باز است.
کاربرد
کاربرد این برج خنک کننده در صنایع زیر است :
- صنایع انرژی
- صنعت پتروشیمی
- صنایع شیمیایی
- مهندسی صنایع و متالورژی
- صنعت پلاستیک و لاستیک
- صنعت کاغذ
- صنعت تولید ( پردازش مواد غذایی ، پالایشگاه های شکر )
نحوه عملکرد برج خنک کننده هیبریدی
نحوه کاهش مصرف آب در کولینگ تاور هیبرید بدین ترتیب است که در این نوع برج خنک کننده، سیال یا آبی که نیاز به خنک کاری دارد ابتدا به بخش بالایی کولینگ تاور وارد می شود. در این بخش آب یا سیال مورد نظر، ابتدا در کویل ها و توسط هوای محیط تا حدی خنک می شود. این مرحله از خنک کاری در بسیاری از فصول سال کمک می نماید تا میزان خنک کاری مورد نیاز توسط تبخیر تا حد قابل توجهی کم شود.
پس از این مرحله آب به قسمت پایینی برج خنک کن هیبرید وارد شده و توسط نازل بر روی پکینگ پاشیده می شود. بدین ترتیب تا رسیدن دمای سیال به دمای ایده آل، تبخیر سطحی موجب خنک شدن آب خواهد شد.
نحوه کاهش مصرف آب در کولینگ تاور هیبرید بدین ترتیب است که در این نوع برج خنک کننده، سیال یا آبی که نیاز به خنک کاری دارد ابتدا به بخش بالایی کولینگ تاور وارد می شود. در این بخش آب یا سیال مورد نظر، ابتدا در کویل ها و توسط هوای محیط تا حدی خنک می شود. این مرحله از خنک کاری در بسیاری از فصول سال کمک می نماید تا میزان خنک کاری مورد نیاز توسط تبخیر تا حد قابل توجهی کم شود.
پس از این مرحله آب به قسمت پایینی برج خنک کن هیبرید وارد شده و توسط نازل بر روی پکینگ پاشیده می شود. بدین ترتیب تا رسیدن دمای سیال به دمای ایده آل، تبخیر سطحی موجب خنک شدن آب خواهد شد.
نکات برج خنک کننده هیبریدی
نکته بسیار مهم در برج های خنک کننده هیبرید این است که در فصول پاییز، زمستان و بهار، درصد قابل توجهی از انتقال حرارت و خنک کاری توسط سیستم هوا خنک صورت می پذیرد و به همین دلیل مصرف آب سالیانه برج خنک کننده هیبریدی نسبت به سایر مدل های کولینگ تاور کمتر است.
این مساله موجب شده که برج خنک کن هیبرید گزینه مناسبی برای مناطق نسبتا خشک باشد که امکان تامین آب در آنها بسیار دشوار است. در حقیقت برج خنک کننده کم مصرف هیبریدی، میزان تبخیر آب را کنترل کرده و تا جای ممکن با استفاده از سیستم هوا خنک به کاهش دمای سیال اقدام می کند.
تولید و ساخت کولینگ تاور هیبرید نیازمند آشنایی با علم مکانیک سیالات و انتقال حرارت بوده و انجام شبیه سازی و محاسبات اولیه در آن بسیار مهم است.
انواع برج خنک کننده هیبریدی
به طور کلی،سیستم های هیبریدی بر اساس مسیر های هوایی و آب در موازی ، سری و یا ترکیبی از موازی و سری اتفاق می افتد.سیستم های خنک کن هیبریدی به دو دسته تقسیم می‌شوند :
سیستم جریان موازی
در سیستم جریان موازی وضعیت ورودی مایع در هر بخش یکسان است;به عنوان مثال در سیستم جریان هوا موازی، شرایط ورودی هوا بخش های مرطوب و خشک از سیستم هیبریدی یکسان است.
سیستم جریان سری
یک سیستم جریان سری، به طور پیوسته سیال از طریق سیستم ترکیبی حرکت می کند;به عنوان مثال، دمای خروجی جریان آب سری یک بخش دمای جریان ورودی بخش زیر است.
اجزای تشکیل دهنده برج خنک کننده هیبریدی
اجزای تشکیل دهنده برج خنک کننده هیبریدی به شرح زیر است:
- پوسته بیرونی (مواد: FRP، فولاد، فولاد ضد زنگ، بتن)
- ساختار اصلی
- حوض آب
- فن استک
- حوضچه خنک کننده
- قطره گیر - مبدل های خنک کننده خشک
- ماژول های مخلوط
- فن با درایو
- سیستم توزیع آب از جمله اسپری های نازل
