انواع برج خنک کننده

برج خنک کننده جریان القایی

انواع برج خنک کننده ( Cooling Tower ) از لحاظ مسیر جریان آب و هوا، نحوه ساخت و روش انتقال حرارت تقسیم بندی می شوند. کولینگ تاور ها دارای اشکال مختلفی هستند، گاه شکل آن ها به صورت گرد، مکعب و یا هذلولی می باشد، گاه پروانه در قسمت کنار یا در قسمت بالا قرار گرفته و یا به طور کل فاقد پروانه می باشد. ممکن است تفاوت هایی در توزیع آب داخل دستگاه است که می تواند به صورت دورانی، اسپری نازل و یا ثقلی باشد. در این مطلب به دسته بندی کولینگ تاور می پردازیم و ضمن معرفی هر کدام، معایب و مزایای آن را توضیح خواهیم داد، در ادامه از نظر مدار آب بررسی و اشکال آن را معرفی می نماییم.

انواع-برج-خنک-کننده
انواع-برج-خنک-کننده

بررسی انواع برج خنک کننده

کولینگ تاور از نظر جریان هوا به دسته بندی زیر تقسیم می شوند:

  • جریان طبیعی
  • جریان مکانیکی
  • جریان اجباری
  • جریان القایی
  • جریان مرکب
طراحی-کولینگ-تاور
طراحی-کولینگ-تاور

برج خنک کننده چیست؟ برج خنک کننده دستگاهی است که گرمای بوجود آمده در فرآیند ها، ماشین ها و دستگاه های صنعتی را از آب در حال جریان دریافت و از طریق تبخیر آن را به اتمسفر انتقال می دهد و مجددا آب خنک را به سیستم برمیگرداند.

انواع برج خنک کننده : کولینگ تاور جریان طبیعی

برج خنک کننده جریان طبیعی یا اتمسفری فاقد پروانه است و از هیچ قطعه ای برای به جریان انداختن هوا استفاده نمی کند. آب در داخل این برج ها فقط اسپری می شود و هوا هم به صورت طبیعی جریان پیدا می کند، بسیار ارزان هستند و عملکرد مطمئن ندارند و در مقابل باد و شرایط آب و هوایی به شدت تأثیر پذیر هستند.

در شکل بالا کولینگ تاور اتمسفریک ساده را مشاهده میفرمایید ، آب از طریق نازل ها توزیع می شود و همزمان هوا به صورت طبیعی در داخل برج به جریان می افتد.

برج خنک کننده جریان طبیعی
برج خنک کننده جریان طبیعی

برج خنک کننده هذلولی از نوع جریان طبیعی می باشد که از جنس بتن ساخته می شود و دارای ابعاد و ارتفاع بسیار بلندی است. معمولا در نیروگاه ها و یا کارخانجاتی که به آب خنک فراوان احتیاج دارند استفاده می شود. جریان هوا در این برج ها به دلیل اختلاف فشار در ارتفاع بوجود می آید. ساخت این نوع برج خنک کننده بسیار پرهزینه می باشد ولی عملکرد بسیار مطمئن دارد و برای صنایع حساس به کار می رود.

کولینگ تاور جریان مکانیکی

برج خنک کننده جریان مکانیکی از که از یک یا چند پروانه برای به جریان درآوردن هوا استفاده می نماید. این نوع دستگاه از عملکرد پایدار برخوردار است و کمتر تحت تأثیر باد و شرایط محیطی قرار می گیرد.

برج خنک کن جریان اجباری
برج خنک کن جریان اجباری

در این نوع برج خنک کننده از فن به عنوان محرک جهت ایجاد جریان هوا استفاده می شود. در شکل زیر مشاهده می کنید که هوا به وسیله فن از دو طرف دستگاه وارد شده و به سمت بالا خارج می شود.

کولینگ تاور جریان اجباری

برج خنک کننده جریان اجباری از نوع جریان مکانیکی می باشد، در این دستگاه پروانه یا پروانه ها در قسمت ورودی هوا به قرار دارند، سرعت ورود هوا بالا و سرعت خروج هوا پایین می باشد که موجب ایجاد ضعف در جلوگیری از گردش مجدد هوا می شود.

پروانه این نوع برج خنک کننده ها معمولا از نوع سانتریفیوژ می باشد، فشار استاتیکی بالایی دارد ولی برق زیادی مصرف می کند و سر و صدای بالایی دارد. پروانه این برج به دلیل قرار گرفتن در مسیر ورود هوا در آب و هوای سرد در معرض یخ زدن قرار دارد.

کولینگ تاور جریان القایی

برج خنک کننده جریان القایی از نوع جریان مکانیکی می باشد، در این نوع دستگاه پروانه یا پروانه ها در قسمت خروجی هوا قرار دارند و سرعت خروج هوا در ناحیه فن سرعت بالاتری نسبت به ورود هوا در ناحیه ورود دارد. به دلیل قرار گرفتن پروانه در قسمت خروج هوای گرم امکان یخ زدن پروانه در فصول سرد وجود ندارد. در این نوع دستگاه گردش مجدد هوا به خودی خود به وجود نمی آید. بسیاری از مدل های برج خنک کننده کوچک از نوع القایی هستند که در یک سایز کوچک به کمک پروانه قابلیت کاهش دمای مقدار مشخصی از دبی آب را دارند.

برج خنک کننده جریان القایی
برج خنک کننده جریان القایی

کولینگ تاور جریان مرکب

برج خنک کننده جریان مرکب از انواع برج خنک کننده است که ظاهری شبیه کولینگ تاور جریان طبیعی دارد ولی ارتقاع آن معمولا کمتر است و درون آن از یک یا چندیدن پروانه برای به جریان انداختن هوا استفاده شده است. در این نوع دستگاه در فصول سرد ممکن است پروانه ها خاموش باشند و ممکن است در صورت نیاز و در بار شدید پروانه ها شروع به کار کنند.

برج خنک کن جریان مرکب
برج خنک کن جریان مرکب

برج خنک کننده هیبریدی نوع دیگری از برج خنک کننده می باشد که در ترکیبی از دو برج خنک کننده خشک و مرطوب می باشد.

در این برج خنک کننده ابتدا آب با دمای بسیار بالا وارد کوئل شده و به وسیله هوای جریان یافته در برج خنک می شود و سپس آب بروی سطوح انتقال حرارت پاشیده شده و مانند برج خنک کن معمولی خنک می شود.

برج خنک کننده هیبرید
برج خنک کننده هیبرید

تقسیم بندی کولینگ تاور بر اساس مسیر جریان آب و هوا نسبت به هم

تقسیم بندی دیگری وجود دارد که با توجه به مسیر هوا و آب نسبت به هم درون برج خنک کننده است. این تقسیم بندی به دو دسته است:

  • جریان مخالف
  • جریان متقاطع

کولینگ تاور جریان مخالف

برج خنک کننده جریان مخالف مسیر جریان آب در جهت مخالف مسیر جریان هوا می باشد. معمولا جریان آب از بالا به پایین و مسیر جریان هوا از پایین رو به بالا است. در شکل برج خنک کن جریان مخالف را مشاهده می فرمایید.

کولینگ تاور جریان متقاطع

برج خنک کننده جریان متقاطع مسیر جریان آب و مسیر جریان هوا متقاطع می باشد. معمولا جریان آب از بالا به پایین و مسیر جریان هوا به صورت افقی است. در شکل برج خنک کن جریان متقاطع را مشاهده می فرمایید.

تقسیم بندی کولینگ تاور بر اساس مدار آب

تقسیم بندی دیگری بر اساس مدار جریان آب در انواع برج خنک کننده وجود دارد. در این تقسیم بندی به دو دسته است:

  • مدار باز
  • مدار بسته

کولینگ تاور مدار باز

برج خنک کننده مدار باز به همان برج خنک کن معمولی گفته میشود که آب در هنگام ورد به کولینگ تاور از لوله خارج شده و داخل دستگاه پاشیده می شود و با هوا در تماس است و به اصطلاح مدار باز است و کل مسیر آب داخل لوله نیست.

کولینگ تاور مدار بسته

در داخل برج خنک کننده مدار بسته کوئل به کار رفته است و آب سیستم از درون این کوئل ها عبور کرده و خنک  می شود. تنها تفاوت در عملکرد برج خنک کننده مدار بسته نسبت برج خنک کننده معمولی ، جلوگیری از تبخیر و رسوب گرفتن در آب سیستم می باشد، به نحوی که آب سیستم با دلیل عبور از داخل کوئل با هوا در تماس نیست، تبخیر نمی شود و ناخالصی وارد آن نمی شود ولی در برج خنک کننده مدار بسته همزمان در مدار دیگری آب به روی کوئل ها می ریزد، این آب در مجاورت جریان هوای به وجود آمده به وسیله فن، از روی سطح کوئل ها تبخیر می شود، بنابراین کوئل ها را خنک می کند.

شماتیک-برج-خنک-کن-مدار-بسته
شماتیک-برج-خنک-کن-مدار-بسته

تقسیم بندی کولینگ تاور بر اساس جنس سازه

تقسیم بندی دیگری بر اساس جنس سازه کولینگ تاور وجود دارد. در این تقسیم بندی برج های خنک کننده به چهار دسته:

تقسیم می گردند.