فشار استاتیکی در برج خنک کننده

۱۳۹۶/۱۲/۰۹

فشار استاتیکی در برج خنک کننده به مفهوم ایجاد فشار مثبت یا منفی درون دستگاه برای به جریان انداختن هوا می باشد. فشار استاتیکی یکی از مهمترین فاکتور ها در طراحی برج خنک کن می باشد ، هر چه میزان فشار استاتیکی در برج خنک کننده افزایش یابد میزان دبی هوا نیز افزایش می یابد. در برج خنک کننده موانعی برای عبور هوا وجود دارد مانند پکینگ ها ، قطره گیر ها ، لوور ها و قطعات فیزیکی دیگری که از میزان فشار استاتیکی می کاهند و برای غلبه بر مقاومت آن ها و به جریان انداختن هوا نیاز به فشار استاتیکی بالاتری می باشد.

 

فشار استاتیکی در کولینگ تاور

فشار استاتیکی در کولینگ تاور

 

تعریف فشار استاتیکی در برج خنک کننده

 

سیاره ما زمین قطر متوسطی در حدود ۷۹۱۴ مایل یا شعاعی برابر ۳۹۵۷ مایل دارد. در واقع روی زمین را لایه نسبتا نازکی از هوا پوشانیده است. مشخصا فشار در سطوح نزدیک به زمین بیشترین است و این فشار ناشی از وزن هوای بالای آن می باشد. در ارتفاعات بالاتر هرچه ارتفاع ستون هوای بالای آن کم می شود فشار هوا نیز کاهش می یابد. در سطح دریا فشار اتمسفریک یا فشار بارومتریک برابر ۲۹٫۹۲ اینچ جیوه می باشد. در ارتفاع ۱۵ مایلی یا ۷۹۲۰۰ که تنها ۰٫۴ درصد از شعاع زمین است، فشار اتمسفری تنها ۱ اینچ جیوه یعنی ۳ درصد فشار سطح دریا می باشد. به هر حال تا ارتفاعی حدود ۵۰۰ مایل بالاتر نیز هوا با غلظت کم وجود دارد، ارتفاعی که تنها ۱۳ درصد از شعاع زمین می باشد.

هوا یک مخلوطی فیزیکی و نه شیمیایی از این گازها است. به طور معمول هوا مقداری هم بخار آب در خود دارد، که این چگالی هوا را کاهش می دهد. هوا به طور عمده از نیتروژن ( در حدود ۷۸ درصد حجمی ) و اکسیژن ( در حدود ۲۱ درصد حجمی ) به علاوه کمتر از ۱ درصد از گازهای دیگر تشکیل شده است. استاندارد هایی که در مهندسی فن استفاده می شود کمی متفاوت است، در اینجا چگالی مورد استفاده برای هوا lbm/ft3 0.075 می باشد. این در واقع چگالی هوای خشک در فشار جوی ۲۹٫۹۲ inHg یا mmHg  است.

 

فشار استاتیکی در برج خنک کننده

فشار استاتیکی در برج خنک کننده

 

در شکل یک سیلندر با پیستونی که می تواند بالا یا پایین حرکت کند نشان داده شده است. همچنین مانومتر لوله ای U شکل نیز که فشار صفر را نشان می دهد، مشهود است. یعنی فشار در پایین پیستون برابر فشار بارومتری هوای محیط است. هنگامی که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، هوای واقع در زیر آن فشرده می شود و مانومتر فشاراستاتیکی مثبت را نسبت به فشار جوی ( فشاری که صفر در نظر گرفته شده است ) ثبت خواهد کرد.

حال این هوای متراکم شده دارای انرژی پتانسیلی برای انبساط به حالت اولیه می باشد. در مقابل، اگر پیستون بالا برود، هوای واقع در پایین پیستون منبسط می گردد و مانومتر فشار استاتیکی منفی نسبت به فشار جوی ثبت می نماید. این هوای منبسط شده نیز دارای انرژی پتانسیلی برای انقباض به حالت اول است. این توضیح فشار استاتیکی مثبت و منفی برای هوای ساکن بود.

 

فشار استاتیکی در برج خنک کن

فشار استاتیکی در برج خنک کن

 

فشار استاتیکی مثبت و منفی نیز برای هوای متحرک نیز همانند هوای ساکن وجود دارد. فنی که به درون سیستمی می دمد ( شامل مقاومت هایی از قبیل پکینگ ها، قطره گیر ها، لوور ها، دمپر ها و کویل های گرمایش و سرمایش ) فشار استاتیکی مثبت ایجاد می کند، فشار استاتیکی در برج خنک کننده بوسیله فن برج خنک کننده بوجود آمده و برای غلبه بر مقاومت های مختلف به کار می رود. همینطور فشار استاتیکی در برج خنک کننده با فن مکشی ، فشار استاتیکی منفی است که برای غلبه بر مقاومت سیستم به کار می رود.