طراحی برج خنک کننده

Post category:مفاهیم و محاسبات برج خنک کننده / مقالات

طراحی برج خنک کننده بر اساس پارامترهای اصلی از جمله دمای ورود آب گرم به کولینگ تاور، دمای خروج آب سرد از کولینگ تاور، دبی آب و حداکثر دمای مرطوب محل نصب دستگاه صورت می‌پذیرد. در طراحی برج خنک کن عوامل دیگری نیز از جمله ارتفاع محل نصب، دمای خشک، رطوبت نسبی، کیفیت آب، میزان تداخل و میزان گردش مجدد نیز می‌‌تواند تأثیرگذار باشد. در این مطلب از سری مقالات کارا فناور اطلس پارسی، قصد داریم تا درباره طراحی کولینگ تاور و پارامترهای موثر در آن مواردی را بیان کنیم. در ضمن این نکته قابل ذکر است که در این مقاله منظور از طراحی، طراحی ترمودینامیکی است و طراحی مکانیکی آن بحث مفصل دیگری دارد.

در صورت نیاز به محاسبه آنلاین ظرفیت به مطلب محاسبه برج خنک کننده و جهت محاسبه آنلاین مصرف آب به مطلب محاسبه مصرف آب برج خنک کننده مراجعه فرمایید.

طراحی برج خنک کننده: گام به گام به برج خنک کننده ایده آل

طراحی یک برج خنک‌ کننده ایده‌آل نیازمند در نظر گرفتن عوامل و مراحل مختلفی است که در ادامه این مطلب، گام به گام به بررسی مراحل طراحی برج خنک‌ کننده می‌پردازیم:

گام 1: تعیین نیازهای سیستم

شناسایی بار حرارتی: محاسبه مقدار حرارتی که باید خنک شود. این بار معمولاً بر اساس ظرفیت، سیستم‌های متصل به برج خنک کننده محاسبه می‌شود.
انتخاب نوع برج خنک‌ کننده: برج‌های خنک‌ کننده می‌توانند طبیعی یا مکانیکی باشند؛ همچنین می‌توانند به صورت مدار باز یا مدار بسته طراحی شوند.

گام 2: انتخاب مشخصات برج خنک کن

ظرفیت برج خنک کن: تعیین ابعاد و ظرفیت برج بر اساس بار حرارتی مشخص شده انجام می‌گیرد. این کار شامل محاسبه جریان آب و دماهای ورودی و خروجی به کولینگ تاور است.
انتخاب مواد: انتخاب مواد مناسب برای ساخت کولینگ تاور که معمولاً شامل فلزات ضد زنگ یا مواد پلاستیکی مقاوم در برابر شرایط محیطی است.

گام 3: محاسبه عواملی چون دما و رطوبت

دما و رطوبت محیطی: بررسی شرایط دما و رطوبت در محل نصب برج؛ زیرا این عوامل تأثیر زیادی بر عملکرد برج خنک کننده دارند.
دمای مرطوب: محاسبه دمای مرطوب منطقه برای طراحی مناسب سیستم خنک کننده.

گام 4: طراحی اجزای داخلی

تعیین نوع پکینگ: انتخاب نوع پکینگ برای افزایش سطح تماس بین آب و هوا.
طراحی سیستم توزیع آب: طراحی نازل‌ها و سیستم‌های توزیع آب برای توزیع یکنواخت آب در سطح پکینگ.

گام 5: تحلیل هیدرولیک و هواشناسی

محاسبه فشار آب: اطمینان از اینکه آب با فشار کافی به بالای برج خنک کننده رسیده و به طور یکنواخت در آن توزیع می‌شود.
تحلیل جریان هوا: بررسی نحوه‌ی ورود و خروج هوا از برج و تضمین بهره‌وری بالا.

گام 6: بررسی اثرات صوتی و زیست‌محیطی

کنترل صدا: انتخاب مواد و طراحی مناسب برای کاهش نویز تولید شده توسط برج خنک کننده.
تأثیرات زیست‌ محیطی: ارزیابی تأثیرات محیطی و رعایت استانداردهای مربوطه.

گام 7: آزمایش و بهینه‌سازی

آزمایش عملکرد: پس از نصب، عملکرد برج خنک‌ کننده را تحت شرایط واقعی آزمایش کنید و بهینه‌سازی‌های لازم را انجام دهید.
نظارت و نگهداری: تعیین زمان‌های مناسب برای نظارت و نگهداری برج خنک کننده به منظور حفظ کارایی و جلوگیری از مشکلات آینده.

با طی این 7 مرحله می‌توانید به طراحی برج خنک‌ کننده‌ای دست پیدا کنید که هم از نظر کارایی و هم از نظر هزینه، بهینه و کارآمد باشد.

پارامترهای موثر طراحی برج خنک کننده

حداکثر دمای مرطوب محل نصب

در طراحی تمام سیستم‌‌های تبخیری، دمای مرطوب یکی از مهم‌ترین پارامترهای طراحی بشمار می‌آید. برای بدست آوردن حداکثر دمای مرطوب تابستان یا باید آن را از جداول سازمان‌‌های استاندارد استخراج کنید و یا با داشتن حداکثر دمای خشک تابستان و رطوبت نسبی از روی جدول سایکومتریک به حداکثر دمای مرطوب برسید یا در مطلب دمای مرطوب شهرهای ایران به صورت آنلاین دمای مرطوب 450 شهر ایران را بدست آورید.

“اصول طراحی برج خنک کننده امریست بسیار تخصصی، اشتباه در طراحی موجب تحمیل هزینه‌های بسیاری خواهد شد. اگر کولینگ تاور کمتر از ظرفیت انتخاب شود که سیستم دچار نقص عملکرد خواهد شد، اگر کولینگ تاور بزرگتر از ظرفیت مورد نیاز باشد که مصرف انرژی و آب بیهوده به دنبال خواهد داشت. بنابراین اکیداً توصیه می‌شود که جهت طراحی از افراد و شرکت‌های صاحب دانش فنی کمک گرفته شود.”

دمای ورود آب گرم به برج خنک کن و دمای خروج آب سرد از برج خنک کن

دمای ورود و خروج آب از برج خنک کن یکی دیگر از پارامترهای مهم در طراحی است. انتخاب این دماها بر بار حرارتی برج خنک کننده تأثیرگذار خواهد بود. اختلاف دمای آب ورود و خروج را به اصطلاح (Range) و اختلاف دمای خروج از کولینگ تاور و دمای مرطوب را اَپروچ (Approach) گویند. میزان (Approach) در کمترین حالت می‌‌تواند 3 درجه سانتیگراد باشد. یعنی برج خنک کننده قادر خواهد بود تا میزان 3 درجه بالاتر از دمای مرطوب آب را خنک کند. هر چه میزان (Range) بیشتر باشد، بار حرارتی برج خنک کننده بیشتر و هر چقدر میزان (Approach) کمتر باشد، بار حرارتی برج خنک کننده بیشتر خواهد شد. بنابراین دمای ورود و خروج بر بار حرارتی تأثیرگذار است.

دبی آب در حال گردش در برج خنک کننده

پارامتر دیگری که در طراحی تأثیر دارد، دبی آبی است که درون کولینگ تاور وارد می‌‌شود. دبی آب در حقیقت میزان آب در واحد زمان است که باید از یک دما به دمای خنک‌تر برسد. دبی آب در گردش با اتصالات دستگاه کولینگ تاور متناسب است، معمولاً دبی آب درون اتصالات متناسب با سرعت 2.5 متر بر ثانیه طراحی می‌گردد، پس با ضرب مساحت سطح مقطع می‌توان دبی را تخمین زد. جهت تبدیل واحدهای دبی به یکدیگر به مطلب تبدیل واحد دبی آب مراجعه فرمایید.

جهت محاسبه ظرفیت کولینگ تاور در ساده‌‌ترین حالت با داشتن اعداد بالا بروی نمودار انتخاب برج خنک کننده حرکت کنید و تناژ برج خنک کننده مورد نیاز را بدست آورید. در مسير (A) در محل تقاطع دمای مرطوب و منحنی قرمز رنگ (Range) را به دست می‌آوريم. سپس به صورت عمودي به بالا حرکت کرده تا در مسير (B) و در منحنی‌های آبي رنگ (Approach) را پيدا کنيم. حال با حرکت افقی در مسير (C) و در منحنی‌های سبز رنگ دمای مرطوب مورد نظر را بدست می‌آوريم. در نهايت در مسير (D) و با حرکت عمودی به سمت پايين محل تقاطع با خط افقی (E) مربوط به دبی را بدست می‌آوريم. حال خط مدلی از برج خنک کننده که از بالای اين نقطه عبور می‌کند، مدل انتخاب شده خواهد بود.

امروزه تمامی مهندسان طراحی برج‌های خنک کننده تلاش می‌کنند که ساخت قطعات و تجهیزات را که از جنس فلز هستند تا حد امکان کاهش دهند و کولینگ تاورها را از جنس فایبرگلاس یا پلی پروپیلن که ویژگی‌های کاربردی مانند ضد رسوب و گرفتگی و همچنین مقاومت بالا در برابر خوردگی دارند، استفاده کنند.

انجام عملیات ساخت برج خنک کننده به دقت بالایی نیاز دارد و افرادی هم که در زمینه طراحی و تولید برج خنک کننده فعالیت دارند باید دانش، تخصص و کارایی لازم را در زمینه مهندسی مکانیک، شیمی و مهندسی برق را داشته باشند.

برای محاسبات دقيق‌تر در طراحی و ساخت برج خنک کننده، با شرکت بادران تهویه صنعت تماس حاصل فرمایید و از طریق نرم افزار محاسبات را تأیید کنید. مطالب مرتبط محاسبه آب جبرانی برج خنک کن ومحاسبات برج خنک کننده را نیز می‌‌توانید از بخش مقالات سایت دنبال کنید. جهت اطلاعات بیشتر می‌‌توانید به مقاله برج خنک کننده سایت ویکی پدیا مراجعه نمایید.