محاسبه دبی آب در برج خنک کننده، به معنی مقدار حجم آب در گردش در برج خنک کننده در واحد زمان که به وسیله پمپ به جریان می‌افتد، است. معمولاً مقدار دبی آب در برج خنک کن با واحد (m3/hr) مترمکعب در ساعت یا گالن بر دقیقه (gpm) نشان داده می‌شود.
میزان دبی آب در برج خنک کن بر اساس پارامترهای مختلف از جمله مقدار سطح انتقال حرارت، میزان دبی هوا در برج خنک کننده و یا نوع پکینگ و طراحی کولینگ تاور مشخص می‌گردد و در نهایت در طراحی هر برج خنک کننده یک مقدار دبی به عنوان دبی (Nominal) تعریف می‌شود. در این مقاله از کارا فناور اطلس پارسی، قصد داریم تا به بررسی بیشتر نحوه محاسبه مقدار دبی آب کولینگ تاور بپردازیم.
بررسی نحوه محاسبه مقدار دبی آب در برج خنک کننده
اشاره کردیم که هنگام طراحی برای هر کولینگ تاور، یک مقدار دبی اسمی تعریف می‌شود. در هنگام راه اندازی برج خنک کن باید حتماً دبی نزدیک به دبی اسمی در برج خنک کننده به جریان بیافتد تا برج خنک کننده عملکرد مناسبی داشته باشد.
اگر دبی به جریان افتاده از دبی اسمی طراحی کمتر باشد، آب در برج خنک کننده به درستی توزیع نمی‌شود و در نتیجه هوا از نواحی دیگر فرار کرده و دستگاه عملکرد خود را از دست می‌دهد. در صورتی که دبی به جریان افتاده از دبی اسمی بیشتر باشد، این دبی بیش از اندازه فرصت تبادل جرم و حرارت میان آب و هوا را نمی‌دهد و به اصطلاح برج خنک کننده را خفه می‌کند، پس حتماً دبی در گردش باید به دبی اسمی نزدیک باشد.
“در طراحی هر برج خنک کننده یک دبی اسمی طراحی می‌گردد که برای عملکرد مناسب دستگاه، دبی آب در برج خنک کننده باید نزدیک به دبی اسمی طراحی شده باشد.”
بیان شد که دبی آب، تابع سطوح انتقال حرارت است. دبی آب (water loading) به معنی بار آب در واحد سطح است؛ به این مفهوم که در هر سطح مربع از پکینگ چه مقدار آب توزیع می‌گردد. به طور مثال در برج خنک کننده 400 تن مدل RF، سطح انتقال حرارت با قطر 4.9 متر برابر 18.8 متر مربع است. همچنین دبی اسمی در برج خنک کن مذکور برابر 1410 گالن بر دقیقه یا 385 متر مکعب در ساعت است. با تقسیم دو عدد فوق به پارامتر بار آبی میرسیم که این مقدار برابر با 20 متر مکعب در ساعت در متر مربع خواهد بود. با بررسی مدل‌های دیگر این طراحی به این نتیجه میرسیم که مقدار بار آبی ثابت است و از جمله پارامترهای اصلی طراحی در این نوع برج خنک کننده است.
دبی آب در برج خنک کن با افزایش قدرت پمپ قابل افزایش است که برای افزایش دبی آب باید به اتصالات برج خنک کن نیز توجه نمود. معمولاً بر اساس استاندارد مقدار سرعت آب درون اتصالات برج خنک کننده 2.5 تا 3 متر در ثانیه در نظر گرفته می‌شود.
برای تعیین مقدار حجم آب در گردش در برج خنک کننده، به طور مثال در یک لوله 4 اینچ مقدار سطح را در مقدار سرعت ضرب نموده به عدد 0.02 متر مکعب در ثانیه میرسیم که برابر است با 72 متر مکعب در ساعت یا 320 گالن بر دقیقه که با طراحی برج خنک کننده و مقدار اعلام شده در مشخصات فنی متناسب است.
محاسبه دبی آب برج خنک کننده
در حالت کلی دبی آب در برج خنک کننده به مقدار حجم آب در گردش در برج خنک کننده در یک واحد زمان گفته می‌شود که به وسیله پمپ به جریان می‌افتد. برای هر برج خنک کننده هنگام طراحی برج، یک مقدار دبی اسمی تعریف می‌شود. در زمان راه اندازی اگر بخواهیم برج از عملکرد خوبی برخوردار باشد، باید دبی به دبی اسمی که هنگام طراحی تعیین شده نزدیک باشد.
دبی اسمی در برج خنک کننده در واقع میزان فلو مجاز گردش آب در یک دستگاه کولینگ تاور با ظرفیت معین است. در واقع همانطور که واضح است دبی اسمی کولینگ تاور وابسته به سایز اتصالات، سرعت چرخش و فشار مجاز آب، تعداد و نوع نازل برج خنک کننده تعیین می‌گردد.
در واقع دبی اسمی یکی از مهمترین فاکتورهای انتخاب برج خنک کننده است. در هنگام انتخاب برج خنک کننده باید دبی آب در گردش سیستم طراحی شده از دبی اسمی برج خنک کننده در نهایت 10 الی 15 درصد متغیر باشد.
به ازای یک ظرفیت معین از کولینگ تاور، با افزایش میزان دبی آب در گردش در برج خنک کن دمای آب خروجی از برج خنک کننده به دمای مرطوب محیط نزدیک‌تر خواهد شد. بنابراین در نواحی با رطوبت بالا (نواحی شرجی)، معمولاً باید از مقدار جریان آب در گردش بیشتری نسبت به دبی جرمی در سیستم استفاده کرد.
نحوه محاسبه دبی اسمی آب برج خنک کننده
به منظور محاسبه دبی اسمی برج خنک کننده باید به نکات اساسی توجه کرد. نکات مهمی مثل انتخاب صحیح پمپ، سایز لوله کشی و اتصالات داخلی بین برج خنک کن و دستگاه‌های گرمازا که تأثیر زیادی از دبی آب در گردش دارد. محاسبات اشتباه پمپ سیرکولاتور و همچنین انتخاب نادرست سایز لوله کشی باعث می‌شود تا مشکلات زیادی از جمله فشار به پمپ و ایجاد کاویتاسیون بوجود آید.
نکات مهم در محاسبه دبی اسمی آب برج خنک کننده
- ظرفیت برج خنک کننده
ظرفیت کولینگ تاور در واقع بیانگر این است که چه میزان حرارت باید از آب در یک واحد زمانی مشخص گرفته شود تا دمای مطلوب حاصل گردد. به عبارتی دیگر رابطه بین ظرفیت و دبی آب کولینگ تاور، یک رابطه مستقیم است. به این ترتیب که با افزایش ظرفیت برودتی دبی آب درگردش، در برج خنک کننده نیز افزایش خواهد یافت.
- قطر اتصالات ورودی برج خنک کننده
قطر اتصالات ورودی برج خنک کننده در واقع بیانگر میزان سطح عمودی عبور آب در کولینگ تاور است. هر سایز اتصالات ورودی برج خنک کننده، دارای محدوده استانداردی در گذر جرمی آب است.
- سرعت و فشار استاندارد آب ورودی برج خنک کننده
سرعت و فشار استاندارد چرخش آب در برج خنک کننده در واقع بیان کننده پارامتر مهمی در برج است. در واقع در صورت کاهش یا افزایش سرعت و فشار استاندارد آب، مشکلات بسیاری در نحوه عملکرد برج خنک کننده ایجاد خواهد شد. سرعت خطی مجاز آب در گردش در برج خنک کننده باید بین 2 الی 6 فوت بر ثانیه در نظر گرفته شود.
معایب افزایش و کاهش سرعت و فشار از حالت استاندارد
- الف) کاهش سرعت و فشار جریان آب در برج خنک کننده
کاهش سرعت و فشار جریان آب در گردش در برج خنک کننده (کاهش دبی برج خنک کننده) باعث تبدیل جریان آب از حالت آشفته به حالت آرام می‌گردد. در این حالت عدد رینولدز در آب به شدت دچار افت شده و در عمل، راندمان برج خنک کننده کاهش پیدا می‌کند.
- ب) افزایش سرعت و فشار جریان آب در برج خنک کننده
افزایش سرعت و فشار جریان ورودی در برج خنک کننده یا به عبارتی افزایش دبی آب کولینگ تاور، سبب کاهش میزان زمان جهت انتقال حرارت در کولینگ تاور می‌شود. به بیان ساده‌تر، اگر دبی آب برج از میزان معینی (محدوده دبی اسمی) گذر کند، نتیجه آن اختلال در عملکرد صحیح برج خنک کننده خواهد بود. براساس همین سرعت خطی مجاز آب در گردش در کولینگ تاور و باتوجه به سایز اتصالات به راحتی می‌توانیم دبی آب در گردش برج خنک کننده را طراحی نمود.
سخن پایانی
در پایان به این نتیجه میرسیم که دبی کولینگ تاور عامل تعیین کننده تعداد و نوع نازل‌ها در کولینگ تاور است. دبی برج خنک کن در واقع تاثیر مستقیم بر روی اتصالات ورودی و خروجی آب دارد. به این معنی که هرچه میزان دبی برج خنک کن افزایش یابد، سایز و قطر فلنچ‌ها و انشعابات داخلی برج خنک کننده نیز تغییر خواهد کرد.
شرکت کارا فناور اطلس پارسی (بادران تهویه صنعت)
تلفن تماس: ۰۲۱۲۶۷۰۹۹۱۸ / ۰۲۱۲۶۷۰۹۳۶۸ / ۰۲۱۲۲۶۴۵۸۹۰ / ۰۲۱۲۶۶۰۲۷۷۶
تماس فوری / واتس اپ:۰۹۲۱۳۶۰۲۶۹۰
وب سایت رسمی:Badrantahvieh.net
ایمیل:badran.tahvieh@gmail.com
گروه تلگرام:Cooling tower
