نیروگاه ها ، وسایل تهویه مطبوع بزرگ و بعضی صنایع مقدار زیادی گرمای بلا استفاده تولید می کنند که اغلب به آب خنک کنی که از استخر یا رودخانه نزدیک می آید دفع می شود. ولی در بعضی موارد تامین آب برج خنک کن محدودیت دارد یا آلودگی گرمایی بسیار نگران کننده است. در چنین مواردی ، گرمای بلا استفاده را باید به اتمسفر دفع کرد، همراه با آب خنک کنی که گردش می کند و به عنوان محیط انتقال گرما بین گرماده و گرماگیر (اتمسفر) عمل می کند. در روشی ، برای این منظور از برج خنک کننده خیس استفاده می شود. برج خنک کننده خیس یا مدار باز با تبخیر آب کار می کنند. در این مقاله به بررسی برج خنک کننده خیس می پردازیم.
برج خنک کننده خیس چیست ؟
این تجهیز با نام «برج خنک‌کننده مدار باز» (Open circuit cooling tower) نیز شناخته میشود. اساس کار این برج همانطور که اشاره شد، تبخیر آب است. آبی که قرار است خنک شود از واحد به برج پمپ میشود. تبخیر آب در هوای ورودی باعث کاهش دمای آن می‌گردد. قسمت پرشده نقش زیادی در افزایش سطح و زمان تماس دارد. برج خنک کننده خیس یا برج خنک کننده مرطوب در اصل همان برج خنک کن معمولی است که در آن تبخیر صورت می پذیرد و دمای آب را می تواند تا نزدیکی دمای مرطوب برساند. بنابراین این نوع برج های خنک کننده را برج خنک کننده مرطوب می نامند.
در برج های خنک کننده مرطوب آب درون دستگاه به گردش در می آید از طریق نازل ها به روی سطوح انتقال حرارت ( پکینگ ) توزیع می شود همزمان هوا که به وسیله پروانه و نیروی محرکه الکتروموتور به جریان افتاده است با آب تماس پیدا می کند و موجب تبخیر آب می شود، آن بخشی از آب که تبخیر می شود گرمای نهان تبخیر خود را از مابقی جریان آب دریافت می کند و باعث خنک شدن آب می شود.
مشخصات فنی برج خنک کننده خیس
برج خنک کننده مرطوب به دلیل عملکرد مقرون به صرفه بخش جدایی ناپذیر تجهیزات صنعتی می باشد. مفهوم اصلی برج خنک کننده این است که گرمای بی مصرف صنایع را از تجهیزات می گیرد و باعث خنک شدن آن ها می شود ، همچنین برج خنک کننده مرطوب با نام برج خنک کننده مدار باز نیز نامیده می شود. برج خنک کننده با خنک کردن آب و فرستادن آن به تجهیزات صنعتی موجب عملکرد صحیح آن ها شده و این گرما را از طریق تبخیر به اتمسفر منتقل می کند.
در حالی که بسیاری نگران خطرات زیست محیطی برج خنک کننده هستند اما بخارات خروجی از برج خنک کننده به هیچ عنوان برای طبیعت مضر نیست و تنها حاوی گرما و بخار آب می باشد. تنها مسئله ای که مطرح است گرمای ناشی از فعالیت کارخانجات است که به وسیله برج خنک کننده به محیط زیست وارد می شود و موجب گرمایش جهانی و منطقه ای می گردد.
طرز کار برج خنک کننده خیس
این دستگاه اساسا کولر تبخیری نیمه محصور است. در برج خنک کننده مدار باز هوا از پایین وارد برج میشود و از بالای آن خارج میشود. آب گرم از کندانسور به بالای برج پمپ میشود و بر روی جریان هوا پاشیده میشود. هدف از این کار این است که مساحت بزرگی از آب در معرض هوا قرار بگیرد و وقتی قطره های آب تحت تاثیر وزن خود سقوط می کنند کسر کوچکی از آب (معمولا چند درصد) تبخیر می شود و آب باقی مانده را خشک می کند.
دما و محتوای رطوبت هوا در این فرآیند افزایش می یابد. آب خنک شده در پایین برج جمع می شود و به کندانسور پمپ می شود تا گرمای بلا استفاده اضافی را بگیرد. آب جبرانی باید به سیکل افزوده شود تا جایگذین آبی شود که بر اثر تبخیر و کشش هوا هدر میرود. برای به حداقل رساندن آبی که همراه با هوا خارج میشود.
در برج خنک کن خیس در بالای مجرای پاشش آب کشش گیر ها را نصب میکنند. گردش هوا در این مدل توسط فن انجام میشود.بنابراین آن را به عنوان برج با کشش واداشته رده بندی میکنند. نوع دیگری که مقبولیت دارد با کشش طبیعی است ، که شبیه یک دودکش بزرگ است و مانند دودکش معمولی کار میکند.
هوا در برج مقدار زیادی بخار آب دارد، و لذا از هوای بیرون سبک تر است.در نتیجه ،هوای سبک در برج بالا میرود و هوای سنگین تر بیرونی فضای خالی را پر می کند، و جریان هوا از پایین به بالای برج برقرار میشود. آهنگ جریان هوا توسط شرایط اتمسفر یک کنترل میشود.برج های خنک کن با کشش طبیعی برای برقراری جریان هوا احتیاجی به قدرت خارجی ندارند، ولی هزینه ساخت آنها از نوع با کشش واداشته خیلی بیشتر است.
بهینه کردن عملکرد و ساخت برج خنک کننده مرطوب
برای بهینه کردن عملکرد و ساخت برج خنک کننده مرطوب یا خیس ایده برج خنک کن با حوضچه آب فشان شروع شد، که در آن آب گرم داخل هوا پاشیده میشود و هنگام سقوط در حوضچه توسط هوا خنک میشود. از بعضی حوضچه های آب فشان هنوز استفاده می شود ، اما مساحت مورد نیاز در آنها 25 تا 50 برابر مساحت است. اتلاف آب در آنها بر اثر کشش هوا زیاد است و در برابر گرد و خاک محافظت نمی شوند. همچنین می توانیم گرمای بلا استفاده را در حوضچه خنک کن ساکن، که اساسا استخر بزرگی است و در معرض اتمسفر قرار دارد ، جمع آوری کنیم . اما انتقال گرما از سطح حوضچه به اتمسفر خیلی کند است و در این حالت برای ایجاد سمایش یکسان مساحتی تقریبا 2 برابر حوضچه آب فشان مورد نیاز است.
مزایای برج های مدارباز
استفاده از دستگاه برج خنک کننده مرطوب و خنک کردن آب به روش تبخیری; بسیار ارزان تر از راه های دیگر خنک کردن می باشد و برای صنایع بسیار مقرون به صرفه می باشد. مزایایی برجهای مدارباز به شرح زیر است:
- راندمان بالای حرارتی
- کاهش دمای آب تا نزدیکی دمای مرطوب محیط
- بهای تمام شده پایین نسبت به برج های مداربسته
- بازده بالای انرژی
معایب برجهای مدارباز
معایب برجهای مدارباز به شرح زیر است:
- قابلیت نصب فقط درمحیط بیرون
- رسوب و گرفتگی در قسمت های مختلف
- رسوب و گرفتگی شدید در لوله های کندانسور دستگاه های خنک شونده
- رسوب و گرفتگی در لوله های ارتباطی بین کولینگ واتر و کندانسور
- تعمیر و نگهداری سخت مدل مدارباز به لحاظ تامین آب جبرانی ، رسوب زدایی و ...
کنترل میزان آب و مواد معدنی درون آب برج خنک کننده خیس
اگر آب خنک شده برای استفاده دوباره بخواهد به مدار بازگردد باید مقداری آب به آن اضافه شود چون بخشی از آن در هنگام خنک شدن تبخیر شده است. از آنجا که فرآیند تبخیر مداوم باعث افزایش مواد معدنی غلیظ شده و سایر جامدات در آب میشود باید از سیستم های کنترل حل جامدات و زداینده های مواد معدنی استفاده شود.مقداری از آب به دلیل قطره شدن و سبک بودن با هوای خروجی از دست می رود اما این مشکل با نصب ابزار هایی مانند الیمیناتور ها که قطرات آب را جمع می کند حل شده است. برای حفظ سطح آب به طور ثابت ،مقدار آبی که به مدار اضافه میشود باید برابر با مقدار آبی باشد که به هر دلیلی از سیستم خارج شده است مانند تبخیر ، تخلیه ، خروج آب به وسیله جریان خروجی باد ، نشت آب.
تعمیر برج خنک کننده
این عملیات شامل موارد زیر می‌باشد:
- بررسی تجهیزات پیش تصفیه آب مثل سختی گیر
- تمیز کردن نازل ها و اسپرینکلرها
- تمیز کردن سطوح خنک کننده و دیواره و زدودن خوردگی و آلودگی‌ها
- بررسی تجهیزات مکانیکی و الکتریکی اعم از پمپ، فن، تسمه، الکتروموتور و...
لینک های مرتبط :
