فن برج خنک‌ کننده

فن برج خنک‌ کننده یا فن برج خنک کن (cooling tower fan) برای ایجاد جریان هوا با دبی و فشار استاتیکی مشخص در کولینگ تاور به کار گرفته می‌‌شود. پروانه برج خنک کننده یکی از مهمترین و اصلی‌‌ترین اجزاء در برج‌های خنک کن بوده که عملکرد دستگاه به شدت به آن وابسته است.

فن کولینگ تاور باید سبک بوده تا نیروی گشتاور محرکه کمتری برای به دوران درآوردن آن لازم باشد. همچنین باید دارای مقاومت مناسبی را در برابر تنش و خستگی داشته باشد. به همین منظور فن کولینگ تاور به صورت متداول از جنس استیل، آلومینیوم، فایبرگلاس و یا انواع پلاستک ساخته می‌‌شود. در این مقاله از کارا فناور اطلس پارسی، قصد داریم تا در مورد پروانه برج خنک کننده، انواع فن و محاسبات آن مطالبی را بیان کنیم.

محاسبه فن برج خنک کننده

در محاسبه‌ گر زیر می‌‌توان میزان دبی هوا، فشار استاتیک، قطر و مشخصات ابعادی فن‌ های کولینگ تاور را بدست آورد.

ویژگی‌های فن برج خنک‌ کننده

فن برج خنک کننده یا پروانه برج خنک کن قطعه‌‌ای اصلی در برج خنک کننده است که وظیفه آن به حرکت درآوردن هوا و ایجاد تبادل حرارت بوسیله عبور هوا از روی پکینگ‌‌ها می‌‌باشد.

انواع فن کولینگ تاور

فن‌‌ها معمولاً در دو نوع محوری و سانتریفیوژ در انواع مختلف برج خنک‌ کننده مورد استفاده قرار می‌‌گیرند که نوع سانتریفیوژ فشار استاتیکی بالاتر و نوع محوری دبی بالاتری تأمین می‌‌کنند.

فن محوری برج خنک‌ کننده دارای انواع مختلفی می‌‌باشد که در ادامه به بررسی هر یک از آنها می‌‌پردازیم.

• فن پلی آمید کولینگ تاور

معمولاً در کولینگ تاور برای فن‌‌هایی با قطر کمتر از یک متر، از پروانه‌‌هایی با بلیدهای پلی آمید استفاده می‌‌شود که هم بسیار سبک است و هم مناسب دوران در دورهای بالا می‌‌باشد. قسمت هاب این پروانه از جنس آلومینیوم یا پلی پروپیلن است.

این نوع پروانه معمولاً به صورت کوپل مستقیم نصب شده و در 900 دور در دقیقه یا 700 دور دقیقه راه‌‌اندازی می‌‌شود.

• فن آلومینیومی کولینگ تاور

فن‌‌هایی با جنس آلومینیوم وجود دارند که هم استحکام بالایی داشته و هم بسیار سبک هستند. همین عوامل باعث می‌‌شوند که در صنعت ساخت فن، به صورت گسترده مورد استفاده قرار گیرد. این پروانه‌‌ها از بلیدهای آلومینیوم اکسترود شده، ساخته شده‌ که بالانس فن کولینگ تاور را به راحتی میّسر می‌نماید.

آلومینیوم در محیط مرطوب زنگ نمی‌‌زند و تنها لایه‌‌ نازکی از اکسید آلومینیوم روی سطح آن ایجاد می‌شود. تصویر بالا سطح مقطع بلید آلومینیومی که به صورت ایرفویل است را نشان می‌دهد.

قسمت مرکزی فن کولینگ تاور (هاب) از جنس چدن است که شفت‌‌ها از جنس فولاد گالوانیزه هستند. بر حسب نیاز می‌‌توان متریال هاب و شفت‌‌ها را از استنلس استیل تهیه نمود که برای موارد خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.

زاویه فن (پروانه) برج خنک‌ کننده به راحتی قابل تغییر است. افزایش زاویه بلیدها موجب افزایش دبی هوا می‌‌شود، ولی مقدار بیشتری انرژی مصرف کرده و آمپر بیشتری نیز از موتور می‌‌کشد. در هنگام تغییر زاویه تیغه، باید مقدار مصرف آمپر موتور را زیر نظر داشت.

• فن فایبرگلاس کولینگ تاور

این نوع فن، از بلیدهایی از جنس فایبرگلاس ساخته شده است. سطح مقطع بلیدها، ایرفویل است و بلیدها تو خالی (Hollow Blade) هستند که به همین دلیل، از نظر وزنی، سبک است. فایبرگلاس در مقابل رطوبت بسیار مقاوم است، بنابراین از این نوع پروانه در کولینگ تاور استفاده می‌‌شود. این نوع پروانه فن برج خنک‌ کننده، سنگین‌ تر از نوع آلومینیومی می‌‌باشد، ولی مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارد.

تعمیر و نگهداری فن برج خنک‌ کننده

تعمیر و نگهداری فن می‌تواند بعلت مشکلات دسترسی دشوار باشد. در زمانی که برج خنک کن کار می‌‌کند، گیربکس را نمی‌‌توان دید یا لمس کرد. بنابراین با تنظیم یک شتاب سنج از راه دور بر روی گیربکس، مانیتورینگ معمولی انجام می‌‌شود.

از آنجا که کولینگ تاور در واحدهای ساختمانی در تابستان مورد بهره‌ برداری قرار می‌‌گیرد، می‌توان با اعمال سرویس‌‌های دوره‌ای منظم در فصل زمستان‌، انتظار عملکرد منظم و مناسبی را در طول فصل تابستان داشت.

“فن یکی از اجزای اصلی کولینگ تاور است که نقش مهمی در ایجاد جریان هوا درون دستگاه و افزایش تبادل حرارت میان آب و هوا دارد”

دلایل لرزش در کولینگ تاور

مشکلات ناشی از لرزش در کولینگ تاور که عمدتاً به پروانه مربوط هستند، می‌توانند ناشی از موارد زیر باشد:

به هم خوردن بالانس، به هم خوردن زاویه بلیدها، شکسته شدن پروانه، مشکلات درایو، عدم تعادل شفت، مشکلات اتصال به پروانه، رزونانس شفت، سایش تسمه، رزونانس تسمه، خرابی گیربکس، خرابی سیستم کاهش دور تسمه برج خنک‌ کننده

در کولینگ تاور معمولاً از سیستم‌ های کاهش دور تسمه یا گیربکس برج خنک‌ کننده استفاده می‌کنند که هر دو به نظارت روزانه نیاز دارند تا عملکرد قابل اعتماد و بدون دردسری را تضمین کنند.

سیستم‌‌های تسمه‌ ای از محبوبیت بیشتری برخوردار هستند، چرا که عملکرد آنها کم هزینه‌ تر، ساده‌ تر می‌باشد. ولی استفاده از گیربکس برای سایزهای بزرگ پروانه غیر قابل اجتناب است.

قوانین حاکم بر فن برج خنک کننده

روابط زیر برای کلیه فن‌‌ها صادق می‌‌باشد.

• مقدار دبی هوا با سرعت دوران فن تغییر می‌‌کند
• مقدار دبی هوا با زاویه بلیدها نسبت به صفحه افقی تغییر می‌‌کند
• مقدار فشار استاتیک با مربع نسبت ظرفیت تغییر می‌‌کند
• توان فن با مکعب نسبت ظرفیت تغییر می‌‌کند
• در دبی ثابت، مقدار توان و فشار استاتیک فن با چگالی هوا تغییر می‌‌کند

عمکلرد دمایی برج خنک‌ کننده

تعیین عمکلرد دما در برج خنک‌ کننده، به مقدار نرخ جریان جرمی هوایی که از میان پکینگ‌‌ها عبور می‌‌کند بستگی دارد. البته این هوا بوسیله فن برج خنک‌ کننده به جریان می‌‌افتد. مقدار دبی حجمی هوا را با Q نشان می‌‌دهند.

محاسبه عملکرد فن کولینگ تاور

مقادیر مورد نیاز در محاسبه عملکرد فن در برج خنک‌ کننده به شرح ذیل می‌‌باشند.

• Q = مقدار دبی هوا – cfm
• A = سطح مقطع – sq ft
• V = سرعت متوسط – ft per sec
• g = شتاب جاذبه زمین – ft per sec per sec
• D = چگالی آب درگیج سیال – lb per cu ft
• d = چگالی هوا – lb per cu ft
• hs = افت فشار استاتیک در سیستم – inches of water
• hv = فشار سرعت – inches of water
• ht = اختلاف فشار کل – inches of water
• vr = توان بازیابی سرعت در فن استک – percent

فرمول‌های محاسبه عملکرد فن در برج خنک کننده

• مقدار سرعت متوسط هوا از فرمول زیر بدست می‌‌آید.

• مقدار فشار سرعت نیز با رابطه زیر بدست می‌‌آید.

• در صورتی که از فن استک با قابلیت بازیابی سرعت استفاده شود، فشار سرعت از رابطه زیر بدست می‌‌آید.

• مقدار توان استاتیک اسب بخار فن از رابطه زیر بدست می‌‌آید.

• در این رابطه اگر مقدار فشار کل قرار گیرد، توان کل بدست خواهد آمد. بنابراین می‌‌توان بازدهی استاتیک را از رابطه زیر بدست آورد.

• مقدار بازدهی کل فن هم از این رابطه بدست می‌‌آید.

• باید توجه کرد مقدار توان ورودی پس از انتقال به درایو شفت تقریباً معادل 95 درصد توان الکتروموتور می‌‌باشد.

فن در برج خنک‌ کننده دارای اهمیت بالایی می‌‌باشد، زیرا هوا را به صورت مکانیکی درون دستگاه به جریان می‌‌اندازد. پروانه باید بتواند بر فشار استاتیکی سیستم غلبه کند و مقدار دبی مورد نظر را تامین نماید.

با استفاده از سیستم کنترل هوشمند اینورتر می‌‌توان سرعت دوران پروانه را بر مبنای دمای آب خروجی متغیر کرد که این سیستم باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش مصرف آب می‌‌گردد. در غیر اینصورت می‌‌توان از ترموستات فن برج خنک‌ کننده استفاده نمود که تنها فرمان روشن یا خاموش را به الکتروموتور ارسال می‌نماید.

“جهت اطلاعات بیشتر در مورد پروانه فن کولینگ تاور و قیمت فن برج خنک کننده با شرکت بادران تهویه صنعت تماس حاصل فرمایید”