در چه مناطقی از برج خنک کننده خشک می توان استفاده کرد؟

برج های خنک کن علاوه بر تقسیم بندی از نظر شکل ظاهری، متریال و جنس و نحوه برخورد هوا با آب، از نظر کلیات خنک کاری نیز دارای شرایط متفاوتی هستند.

برج خنک‌ کننده خشک (Dry Cooling Tower)

برج خنک کننده خشک (Dry Cooling Tower) به برج خنک کننده ‌ای می‌ گویند که در داخل آن کویل‌های فین‌دار به کار رفته است. آب گرم وارد این کویل‌ ها شده و همزمان فن برج، هوا را از روی کویل‌ ها عبور داده و آب را خنک می ‌نماید. این نوع کولینگ تاور به نام ایرکولر شناخته می ‌شود و در صنایع نفت و پتروشیمی کاربرد فراوان دارد.

کولینگ تاور خشک از نظر عملکرد مشابه ایرکولر است، با این تفاوت که برج خنک کن خشک در بسیاری از موارد به صورت بتنی و یا در ابعاد بزرگ ساخته می شود. برج خنک کن خشک، در حال حاضر بیشتر در نیروگاه ها کاربرد دارد.

قطعات اصلی سازنده برج خنک کننده خشک

اصلی ترین اجزای سازنده یک دستگاه برج خنک کننده فایبرگلاس خشک شامل بدنه و ساختار نگهدارنده، کویل، سیستم هوارسان (پروانه، الکتروموتور) است که به شرح هر کدام در ذیل می پردازیم.

• بدنه: بدنه یک برج خنک کننده خشک، استراکچر اصلی نگهدارنده برج محسوب شده که شامل قسمت ‌ها یا قطعات مختلفی چون لوور، تشتک، فن استک، پنل، شاسی نگه دارنده کویل است. بدنه فایبرگلاس مقاومت بسیار بالایی برابر اشعه نور خورشید، رطوبت محیط، پوسیدگی، خوردگی دارد. همچنین بدنه فایبرگلاس دارای مزایایی مانند وزن سبک، جابجایی راحت، تعمیرات آسان میباشد.

• کویل: مهم ترین بخش سیستم مدار بسته در خنک کن برج‌ های خشک به شمار می‌ آید. هدف کویل تشکیل سطح نفوذ انتقال حرارت است. مواردی همانند متریال سازنده کویل، تعداد ردیف‌ های مبدل، تراکم فین، تعداد لوله درهر ردیف روی راندمان برج خنک کن خشک تاثیرگذار می ‌باشد.

• سیستم هوادهی: قطعات برج خنک کننده خشک در این بخش بسیار اهمیت دارد که شامل فن، موتور، سیستم انتقال قدرت یا کاهش دور می ‌گردد. وظیفه اصلی این قطعات سازنده ایجاد جریان القایی داخل هوا و تماس هوا با سطح جداره کوئل جهت تبادل حرارت می باشد. تنظیم مقدار هوادهی روی ظرفیت کولینگ تاور مدار بسته اثر دارد. قطر پروانه، دور فن، تعداد بلیدها بر میزان هوارسانی موثر است. فن نقش تامین فشار نسبی هوای اطراف و جابجایی هوا را عهده دار خواهد بود. الکتروموتور انرژی مکانیکی جهت تامین گشتاور مورد احتیاج فن را فراهم می ‌کند. کاهش دور نیز باید دور خروجی الکتروموتور را تا اندازه استاندارد دور پروانه برج خنک کننده پایین آورد.

نحوه عملکرد برج خنک کننده مدار بسته (خشک)

همانطور که از نام برج خنک کننده مدار بسته مشخص می باشد، این سیستم توسط هوا خنک می شود. عملکرد برج خنک کننده خشک به این ترتیب است که آبگرم توسط پمپ و از طریق لوله کشی به کویل آن ارسال و درون لوله های مسی با مسیری رفت و برگشتی (کویل) جریان می یابد.

اطراف لوله ها از ورقه های (پره یا فین) نازک آلومینیومی برای افزایش سطح انتقال حرارت استفاده شده است. از قسمت بیرونی لوله ها نیز هوا با مکش فن جریان یافته و در اثر برخورد با سطح ورقه ها و لوله های آبگرم، گرمای آن را گرفته و سبب کاهش درجه حرارت آب در خروجی دستگاه می شود.

می توان کویل و یا فن را به صورت مورب، افقی و عمودی طراحی و تولید نمود که در کل اصول کاری همه موارد ذکر شده شبیه یکدیگر می باشد. در این نوع برج، جریان هوا با جریان آب هیچ گونه تماس مستقیمی نداشته و در نتیجه تبخیر آب نیز در این سیستم وجود ندارد و مصرف آب در این سیستم صفر است.

شرایط دمایی برج خنک کننده خشک

موضوع مهم در بحث شرایط دمایی برج خنک کن خشک و طراحی و انتخاب کولینگ تاور خشک، عدم امکان رسیدن به دماهای نزدیک Wet Bulb است.

به عنوان اگر دمای حباب خشک در تابستان معادل 45 درجه سانتیگراد باشد، با استفاده از برج خنک کننده خشک می توان سیال را تا حدود 53 درجه خنک نمود. البته در هوای سرد فصل های پاییز، بهار و زمستان، امکان کاهش بیشتر دما وجود خواهد داشت.

در مورد مزیت برج خنک کننده خشک می توان به عدم مصرف آب و همچنین سازگاری با اقلیم های خشک و کم آب اشاره نمود. در مقابل، هزینه اولیه ساخت کولینگ تاور خشک بالا بوده و امکان رسیدن به دماهایی در نزدیکی وت بالب (Wet Bulb) را فراهم نمی کند.

امروزه با بحرانی تر شدن مسئله کمبود آب، بسیاری از صنایع نیز به فکر استفاده از برج خنک کننده خشک و کولینگ تاور مدار بسته با سیستم کنترل هوشمند افتاده اند. در صورتی که این اقدام به نحوه صحیح انجام شود، می تواند تاثیر قابل توجهی در کاهش مصرف آب ایجاد نماید.

یکی از اقدامات اثر بخش برای کم کردن مصرف آب کولینگ تاور، استفاده از آب تصفیه شده فاضلاب و استفاده از آن به عنوان آب میکاپ برج خنک کننده است. با این روش می توان با استفاده از پساب حاصل از فاضلاب، بخش قابل توجهی از آب برج خنک کننده را نیز تامین نمود.

مزایا و معایب برج خنک کننده خشک

برج ‌های خنک کننده خشک دارای مزایا و معایبی است که در زیر به بررسی آنها می پردازیم.

مزایای برج خنک کن خشک

در کولینگ تاور خشک، آب تبخیر نمی ‌شود و بنابراین نیاز به آب جبرانی ندارد، در نتیجه آب سیستم رسوب نمی ‌گیرد. استفاده از آن در محل ‌هایی که دسترسی به آب وجود ندارد و یا هزینه آب بسیار بالا است، مقرون به صرفه خواهد بود. زمانی که نیاز به خنک کاری آب بسیار گرم است، می ‌توان ابتدا با استفاده از برج خنک کننده خشک، دمای آب را بدون تبخیر تا حدود دمای خشک رساند و سپس به وسیله برج خنک کننده مرطوب، دمای آن را به دمای مرطوب رساند. به دلیل عدم گردش آب درون برج خنک کن خشک، فرسایش و زنگ زدگی به حداقل می‌رسد که این امرباعث طولانی شدن عمر دستگاه می ‌شود.

در برج خنک کننده خشک، تبخیر آب و مصرف آب وجود ندارد. اما در برج خنک کننده مرطوب، آب تبخیر می شود. بنابراین از برج خنک کن خشک در هر مکانی که اولاً دمای آب ورودی بالا باشد و ثانیاً آب بسیار کمیاب و گران باشد، استفاده می شود.

کاربردهای برج خنک کننده خشک

این سیستم دارای محدوده عملکرد متفاوت از حدود 5 تا 2000 کیلووات می باشد. این سیستم سطوح نویز متفاوتی داشته و باید برای نصب در خارج استفاده شود. این برج را برای صنایع خورشیدی، صنعت پلاستیک، خنک کننده مرکز داده، خنک کننده کارخانه، نیروگاه و بسیاری از کاربردهای دیگر می توان استفاده کرد.

این نوع برج برای مکان هایی که منابع آب محدود است، شگفت انگیز عمل می کند. آنها به راحتی می توانند به از بین بردن گرمای اضافی بدون آسیب رساندن به محیط بیرون کمک کنند و ایمنی شما و ایمنی دستگاه های شما را در تمام طول سال تضمین نمایند.

سخن پایانی

برج خنک کننده ی خشک برای مناطق کویری خشک و سرد مناسب می باشد به این علت که برخلاف برج خنک کننده ی مرطوب، مصرف آبی ندارند.