برج خنک کن یا برج خنک کننده مدار بسته از انواع کولینگ تاور با سیکل بسته می باشد که در ترنسلیت انگلیسی به نام close cooling tower نیز معرفی می گردد. برج های خنک کننده مدار بسته عملکردی بسیار شبیه با کندانسورهای تبخیری یا اواپراتیو کندانسور دارند و عمدتاً در خنک کاری آب، روغن و یا اسید مورد کاربرد قرار می گیرند. برج های خنک کننده مداربسته تماماً دارای استراکچری مکعبی شکل بوده و در دو تیپ فی و فایبرگلاس(کامپوزیت) تولید و طراحی می شودند.

برج های خنک کننده مدار بسته دارای یک کویل سرمایشی عموماً از متریال مس، استیل،گالوانیزه گرم و یا آلومینیوم می باشند. آب با چرخش در این کویل های برودتی در یک سیکل چرخشی کاملاً بسته خنک می شود که این موضوع اهمیت بسیاری برای طراحان سیستم سرمایشی دارد. برج خنک کن مدار بسته قالباً با توجه به میزان متراژ کویل دارای میزان انتقال حرارت معینی می باشند. ظرفیت برودتی کولینگ تاور مدار بسته در واقع بر گرفته شده است از میزان سطح انتقال حرارت موجود در کویل برودتی. 

نحوه عملکرد برج خنک کننده مدار بسته 

آب در یک چرخش در کولینگ تاور مدار بسته با تماس غیر مستفیم هوای خنک و خشک محیط بیرون خنک می شود. تبادل حرارت بین آب گرم و هوای سرد سبب جابجایی گرما از آب به هوا می شود. در این روش انتقال حرارت تبخیری داخل کولینگ تاور اتفاق نمی افتد. این موضوع سبب جلوگیری از افزایش میزان املاح موجود در آب گردشی می شود.

عدم افزایش املاح موجود در آب یا اصطلاحاً TDS موجب جلوگیری از رسوب و گرفتگی و مشکلات رسوب گرفتگی در آینده خواهد گردید. در واقع هدف اصلی  انواع برج خنک کن نیز همین دو موضوع می باشد. اولی کاهش میزان آب مصرفی کولینگ تاور و کاهش هزینه های ناشی از آن و دومی جلوگیری از حجم رسوب گرفتگی و خوردگی ناشی از کیفیت پایین آب گردشی. 

هوا توسط یک سیستم هوارسانی متمرکز در قسمت بالایی به داخل کولینگ تاور مکش می شود. این هوا در تماس با جداره خارجی لوله های سرمایشی سبب جابجایی حرارت از آب به خود می شود. این نوع انتقال حرارت راندمان پایینی دارد و به منظور افزایش راندمان یک سیکل گردشی مدار باز ترکیبی به سیستم اضافه می شود.

سیکل پاششی مدار باز ترکیبی که به انتقال حرارت کمک به سزایی می نماید قالباً فقط در فصول گرم وارد چرخه خنک کاری میشود. این سیکل کمکی پاشش آب(شاور آب) سبب کاهش دمای آب داخل کویل تا نزدیکی دمای مرطوب می گردد. 

انواع برج های خنک کننده مدار بسته 

• برج های خنک کننده مدار بسته خشک یا هوا خنک:

برج خنک کن مدار بسته خشک که در اصطلاح برج خنک کن خشک نیز نامیده می شود یکی از انواع رایج برج خنک کن مداربسته محسوب می شود. برج خنک کن خشک دارای یک کویل دارای فین های تبادل حرارتی می باشد که عمدتاً جهت افزایش سطح تبادل می باشد. لوله های اصلی این مدل کویل ها از متریال مس یا استنلس می باشد.

در واقع برج خنک کن مدار بسته عملکردی شبیه درای کولر یا کندانسور هوا خنک می باشد و فقط به واسطه هوای خشک محیط خنک می کنند. این موضوع سبب می شود که خروجی سیال در برج های خنک کن مدار بسته خشک در فصول تابستان بالاتر از 45 درجه سانتی گراد باشد. 

• برج های خنک کننده مدار بسته هیبریدی یا ترکیبی: 

برج خنک کن هیبریدی پر کاربردترین نوع کولینگ تاور مدار بسته می باشد که بدلیل کاهش آب تا نزدیکی دمای مرطوب مزیت مهمی نسبت به نوع خشک دارد. برج خنک کننده هیبریدی دارای سیکل پاششی آب مدار باز کمکی می باشد. این سیکل پاشش آب در فصولی که دمای خشک یا مخسوس اقلیم بیرون بالای 30 درجه می باشد به کمک دستگاه می آید. این پاشش آب کمکی در واقع محیط اطراف کویل را شرجی می نماید تا هوای اطراف کویل به حالت اشباع درآید.

از طرفی دیگر تماس آب خنک با سطح و جداره خارجی لوله های مسی سبب افزایش راندمان کولینگ تاور مدار بسته می شود. راندمان کولینگ تاور مدار بسته تابعی است از  دمای خروجی آب سرد و دمای ورودی آب گرم. راندمان برج های هیبریدی از برج های خنک کننده مدار بسته خشک به مراتب بیشتر می باشد. برج های خنک کننده هیبریدی دمای آب را تا نزدیکی دمای مرطوب کاهش می دهند و همین موضوع موجب افزوده شدن کارایی این مدل برج خنک کاری گردیده است. 

قیمت برج خنک کننده مدار بسته:

برج خنک کن مدار بسته وابسته به عوامل متعددی دارای قیمت های متفاوتی می باشد. آنالیز قیمت برج خنک کن مدار بسته گاهاً وابسته به عوامل بسیاری می باشد. مهمترین عوامل دخیل در قیمت کولینگ تاور مدار بسته عبارتند از جنس کویل، ظرفیت برج، جنس بدنه و نوع متریال جانبی به کار رفته در تولید این تجهیز. مهمترین عامل تعیین کننده قیمت در واقع همان جنسیت کویل و ضخامت به کار رفته در ساخت کویل می باشد. ضخامت کویل نباید از مقدار معینی بیشتر باشد. افزایش ضحامت کویل سبب کاهش راندمان برج خنک کننده می گردد. به منظور طراحی صحیح برج خنک کننده بهتر است به عوامل اصلی در کارکرد این تجهیز دقت بیشتری نمود تا قیمت نهایی دستگاه.

به بیانی ساده تر افزایش ضخامت کویل سبب ایجاد تداخل در فرآیند نفوذ حرارتی و هدایت گرمایی می شود. بهترین ضخامت برای کویل های مسی معادل 0.9 میلی متر و برای کویل های استنلس استیل همان ضخامت 2.11 میلی متر (رده ده) بهترین پیشنهاد می باشد. به منظور استعلام هر چه بهتر یک برج خنک کننده مدار بسته علاوه بر عوامل فوق باید دقت نمود که کدامین نوع برج را انتخاب نموده اید. برج های خنک کننده هیبریدی به مراتب قیمت بالاتری نسبت به انواع کولینگ تاور خشک دارند. به منظور اطلاع از شرایط کلی برج خنک کننده مدار بسته به آدرس رسمی سایت دماگستر https://dama-goostar.ir مراجعه فرمایید. 

بهترین گزینه در انتخاب برج خنک کننده استفاده از نرم افزار محاسبات برج خنک کننده در لینک مذکور می باشد.

تعمیر و نگهداری برج خنک کننده مدار بسته

در بررسی دوره تعمیرات و آورهال برج های خنک کننده مدار بسته باید به دو نکته اساسی دقت نمود. نکته اول اینکه به هر میزان که امکان دارد دوره تعمیر و نگهداری و شستشوی برج خنک کن مدار بسته را کاهش دهید. این موضوع می تواند سبب بهبود عملکرد سایر تجهیزات داخلی کولینگ تاور گردد و همچنین سبب تثیبت شرایط کارکرد این تجهیز گردد. موضوع دوم نیز تدوام در سرویس برج خنک کننده می باشد. سرویس برج خنک کننده سبب جلوگیری از شکل گیری رسوبات سخت در اجزای داخلی برج می گردد. در بیانی دیگر سرویس منظم دوره ای باید در طی دوره های 6 ماه تا 12 ماه صورت پذیرد. این موضوع از ایجاد آسیب های جبران ناپذیر خودداری می نماید. 

موضوع مهم دیگر در بحث نگهداری کولینگ تاور های هیبریدی همین موضوع کنترل کیفیت آب چرخشی در مدار باز می باشد. کنترل کیفیت آب مدار باز پاششی از ایجاد رسوبات سخت و نا مرغوب بر روی جداره خارجی کویل جلوگیری می کند. در واقع سرویس منظم و کنترل کیفی دو عامل اصلی در نگهداری صحیح یک برج خنک کننده به شمار می آید. آمارها و داده های تهیه شده در باب این موضوع حاکی از تایید گفته های اخیر می باشد.

ساپورتهای نگهدارنده پالتروژن پروفیل هایی از متریال فایبرگلاس بوده که جهت نگهداری پکینگ و قطره‌گیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. بکارگیری پالتروژن در تولید برج خنک کننده فایبرگلاس امروزه از اهمیت بالایی برخوردار گردیده است. ساپورتهای نگهدارنده پکینگ که از متریال پالتروژن تولید می شود از مقاومت بسیار بالایی در برابر آب برخوردار است. استفاده از الیاف سوزنی در بافت پالتروژن سبب افزایش مقاومت ایستایی این پروفیلها در تحمل بارهای نرمال یا عمودی می گردد.

بکارگیری فایبرگلاس و حذف متریال فی در داخل کولینگ تاور امروزه کاربرد فراوانی دارد. اولین گام سازندگان در تولید برج خنک کننده ساخت قطعات فایبرگلاس بدنه می باشد. دومین گام مهم در راستای کاهش زنگ زدگی و خوردگی قطعات داخلی بکارگیری پالتروژن در ساپورتهای نگهدارنده داخلی دستگاه می باشد. ساپورت های پالتروژنی قالباً به شکل پروفیل های زرد رنگ یا قوطی هایی با سایز معین و مشخص می‌باشد. این قوطی ها توسط درپوشهای پلیمری به بدنه فایبرگلاس پیچ و مهره می‌گردد.

مزایای اصلی و مهم پالتروژن در برج خنک کننده

•     کاهش میزان خوردگی و زنگ زدگی در اجزای داخلی
•     افزایش کیفیت آب درگردش با کاهش میزان ترکیبات رسوبی ناشی از خوردگی
•     افزایش مقاومت در برابر وزن آب و عدم فورم پذیری در مقابل فشارهای جانبی
•     مقاومت شیمیایی بالا و قابلیت شستشو و رسوب زدایی با اسید
•     سبک بودن و کاهش وزن خشک کولینگ تاور
•     قابلیت تعویض آسان در هر دوره سرویس اساسی
•     کاهش هزینه های تولید و افزایش سرعت تولید
•     قابلیت اتصال با پیچ و مهره و عدم جوشکاری ساپورتهای نگهدارنده

توضیح بیشتر در مورد روش تولید پالتروژن (نوعی فایبرگلاس)

پالتروژن یک فرآیندی است در تولید قطعات فایبرگلاس که امروزه کاربرد فراوانی دارد. قطعات تولید شده توسط فرآیند پالتروژن عموماً به صورت المان‌های طولی می‌باشند. المان‌های پالتروژن به صورت قوطی، نبشی، پروفیل و میلگرد تولید می‌شود. الیاف مورد استفاده در تولید قطعات فایبرگلاس با فرآیند پالتروژن نوع سوزنی می‌باشد. الیاف‌های به کار رفته در تولید این المان‌ها به صورت نواری کنار یکدیگر قرار می‌گیرد. قطعات پالتروژنی برج خنک‌کننده امروزه به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر رسوب و زنگ زدگی کاربرد بسیاری پیدا کرده است. قطعات پالتروژن به عنوان ساپورت‌های نگهدارنده پکینگ و لوله‌های ورودی و قطره گیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل بالا بودن تنش‌های نرمال و تحمل میزان بالای بار همچنین مزیت بزرگی نیز دارند.

بیشترین مستندات بخش استانداردهای مرتبط با برج خنک کننده فایبرگلاس حاکی از تایید این قطعات می‌باشد. استفاده از قطعات پالتروژنی در برج خنک‌کن یا کولینگ تاور امروزه توسط بیشتر سازندگان رایج شده است. علاوه بر تحمل دمای بالا قابلیت اسیدشویی یکی از مزایای مهم این محصول می باشد. پروفیلهای پالتروژن برج خنک کننده به رنگ زرد و عموماً در ابعاد قوطی 3 و 4 مورد استفاده قرار می گیرد. اتصالات قطعات پالتروژنی عموماً به شکل پیچ و مهره ای می باشد و این موضوع سبب عملکرد بهتر برج خنک کننده شده است. استفاده از اتصالات پیچ و مهره ای در قطعات پالتروژن همچنین سبب افزایش طول عمر سایر قطعات گردیده است.

کاهش دور برج خنک کننده (Speed Reducer) وظیفه انتقال قدرت و کاهش دادن دور موتور به پروانه را برعهده دارد. کاهش دور یا اصطلاحاً کاهنده سرعت در کولینگ‌تاور عموماً در ظرفیت‌های بالا به کار برده می‌شود. سیستم انتقال قدرت گشتاور خروجی موتور را به فن انتقال می دهد. به دلیل چرخش سریع موتور این سیستم کاهنده، سرعت خروجی دینام را در ورودی فن کاهش می‌دهد. فن یا پروانه برج خنک کننده نمی‌تواند با سرعت‌های بالا چرخش کند. به دلیل افزایش لرزش و نیروهای مقاومتی در پروانه از کاهنده دور موتور استفاده می‌کنیم. کاهنده دور سرعت چرخشی موتور را از 1400rpm به بازه 700 تا 200 دور بر دقیقه(rpm) تغییر می‌دهد. طراحی کاهش دور برج خنک کننده وابسته به پارامتر سرعت نامی فن می‌باشد.

کاهش دور وابسته به نوع برج خنک کننده و شرایط طراحی در انواع مختلفی طراحی و تولید می‌شود. برج خنک کننده یا کولینگ تاور دارای انواع مختلفی میباشد. وابسته به ظرفیت، نوع کولینگ‌تاور(فی یا فایبرگلس) و قطر فن‌های بکار رفته در برج‌خنک‌کننده سیستم انتقال قدرت تغییر می‌کند. سیستم کاهنده سرعت دارای انواع مختلفی می‌باشد که رایج ترین آن‌ها سیستم تسمه پولی و گیربکس می‌باشد. این بخش یکی از مهمترین تجهیزات سیستم هوادهی و انتقال قدرت در  برج خنک کننده به شمار می‌آید. وظیفه سیستم کاهش دور انتقال گشتاور مکانیکی از مولد دینام به پروانه برج خنک کننده (تحت سرعت زاویه‌ای استاندارد) می‌باشد.

نگاهی به تعاریف متداول در طراحی سیستم کاهش دور برج خنک کننده

دور:

یکی از یکاهای فیزیکی در محاسبه سرعت زاویه‌ای در یک جسم (سرعت چرخش یک جسم) دور نامیده می‌شود. این پارامتر فیزیکی با یکاهایی همچون دور بر دقیقه یا rpm نشان داده می‌شود. rpm  مخفف round per minute می‌باشد که معادل فارسی آن دور بر دقیقه است. این پارامتر نماینگر این است که این جسم در هر دقیقه چند بار حول یک نقطه معین  360 درجه چرخش می‌نماید.

سرعت نامی پروانه:

یکی از پارامترهای طراحی در سیستم هوادهی برج خنک کننده دور نامی پروانه می‌باشد که با توجه به قطر پروانه معین می‌گردد. سرعت نامی پروانه‌های آکسیال کولینگ تاور عموماً بین 900rpm و 200rpm در برج خنک‌کننده طراحی می‌شود.

نسبت انتقال:

نسبت سرعت زاویه‌ای ورودی پروانه یا فن به سرعت زاویه‌ای خروجی الکتروموتور را نسبت دور یا نسبت انتقال در برج خنک کننده می‌نامند. این پارامتر مهم تاثیر بسزایی در طراحی قطر تسمه و پولی و یا انتخاب نوع گیبرکس دارد. تعیین نسبت کاهش سرعت مطابق فرمول زیر صورت می‌پذیرد.

اهمیت و وم کاربرد کاهش دور در برج خنک کننده

سیستم کاهش دور و کاهنده سرعت چرخشی در کولینگ تاور یکی از مهمترین اجزا و قطعات برج خنک کننده می باشد که در بخش هوادهی و هوارسانی مشغول انجام وظیفه می باشد. اهمیت این بخش زمانی مشخص خواهد شد که با نصب اصولی و استاندارد سبب افزایش طول عمر پروانه و سهولت در چرخش فن خواهد گردید. کاهش دور همچنین سبب کاهش فشار و تنش به موتور به دلیل لرزش یا شدت نیروهای توربولانسی فن می گردد که این موضوع همچنین سبب افزایش طول عمر الکتروموتور نیز می گردد. در گاهی موارد نیز جهت اتصال غیر مستقیم پروانه به موتور از الکتروگیربکس های مخصوص با نسبت دور معین استفاده می شود.

کاهش دور در واقع تجهیزی جهت کاهش سرعت زاویه ای چرخش پروانه تا میزان استاندارد دور مناسب فن یا پروانه می باشد. سیستم کاهش دور در برج خنک کننده عموماً با استفاده از افزایش قطر پولی یا چرخ دنده متصل به پروانه سبب کاهش دور فن در کولینگ تاور می گردد. به هر میزان فن یا پروانه برج خنک کننده سایز و اندازه بزرگتری داشته باشد مطابق با قوانین فن ها باید دارای دور چرخشی یا سرعت چرخشی کمتری بوده و از این جهت نسبت قطر پولی پروانه به فولی فن نیز افزایش می یابد.

همانطور که می دانید سرعت زاویه ای یک جسم صلب در تمامی نقاط آن یکسان است. سیستم کاهش دور در اصل با افزایش شعاع چرخش یک جسم صلب سبب کاهش میزان سرعت خطی نوک دایره خواهد شد و این موضوع سبب کاهش گشتاور و در نتیجه کاهش میزان اومگا (در فیزیک واحد دور) یا دور چرخشی می گردد.

محاسبه نسبت دور در سیستم کاهش سرعت برج خنک کننده

کاهش سرعت گیربکسی به صورت اتصال چرخ دنده های کوچک به چرخ دنده های بزرگ با نسبت قطر معین سبب کاهش دادن دور موتور به اندازه نسبی معین در ورودی به هاب پروانه سبب تنظیم سرعت استاندارد چرخش پروانه یا فن برج خنک کننده می شود. سیستم کاهنده تسمه ای نیز با بزرگتر کردن قطر پولی فن نسبت به فولی سر موتور سبب کاهش دور خروجی موتور در ورودی فن با نسبت دور معین می شود. هر پروانه متناسب با قطر خارجی و میزان هوادهی (Air Flow) نیازمند چرخش با سرعت زاویه ای معینی می باشد که متناسب با دور موتور برای رسیدن به دور مورد نیاز چرخش پروانه باید از سیستم انتقال قدرت یا گیربکس با نسبت انتقال مشخص استفاده نمود.

فرمول محاسبه نسبت انتقال در گیربکس و تسمه پولی: نسبت انتقال قدرت در سیستم کاهش سرعت برج خنک کننده = سرعت چرخشی موتور تقسیم بر دور پروانه یا فن کولینگ‌تاور

به بیانی خلاصه تر با محاسبه نسبت دور در گیبرکس و تسمه پولی در واقع نسبت قطر پولی پروانه به قطر پولی یا فولی سرموتور را محاسبه نموده‌ایم. به عنوان مثال در سیستم فولی تسمه نوع دو تسمه با نسبت دور 1 به 3 در طراحی انتقال قدرت اگر اندازه فولی سرموتور 10 سانتی متر باشد اندازه پولی پروانه یا فن 30 سانتی متر خواهد بود.

اطلاعات بیشتر در محاسبات برج خنک کننده

انواع سیستم کاهنده سرعت یا انتقال قدرت در برج خنک کننده

• سیستم انتقال قدرت کوپل مستقیم یا دایرکت درایو

در بسیاری از موارد در ظرفیت های پایین هوادهی و قطرهای کوچک پروانه، دور نامی پروانه بالاتر از 700 rpm خواهد بود که در این صورت از الکتروموتور با دور پایین (700 یا 900) به صورت کوپل مستقیم یا دایرکت درایو استفاده می شود. این بدین معنی است که از شافت موتور مستقیماً جهت چرخش پروانه استفاده می شود که در این حالت دور یا سرعت چرخشی پروانه با دور موتور برابر خواهد بود. در انواع برج خنک کننده با ظرفیت پایین تر از 60 تن تبرید عموماً سیستم انتقال قدرت به صورت کوپل مستقیم (Direct Drive) می باشد.

• سیستم انتقال قدرت تسمه و پولی یا تسمه‌ای

کاهنده دور تسمه ای یا تسمه و پولی شامل سه بخش اصلی می باشد. بخش یا قسمت اول فولی یا پولی سر پروانه می باشد که از یک محور یا شافت ، بلبرینگ و قسمت تسمه خور تشکیل می شود. بخش دوم پولی سر موتور می باشد که دارای یک جا شافتی جهت اتصال به شفت موتور می باشد. بخش سوم تسمه می باشد که از گریدهای مختلف و سایزهای مختلف در انواع سیستم کاهش دور تسمه ای در برج خنک کننده استفاده می شود.

• سیستم کاهش دور گیبرکسی

روش انتقال قدرت باگیربکس در برج خنک کننده یکی از رایج ترین انواع سیستم کاهنده دور مورد استفاده در بخش هوادهی کولینگ تاور می باشد. گیربکس یا جعبه دنده مجموعه ای متشکل از دنده های فی می باشد که دنده کوچکتر به شافت موتور و دنده بزرگتر همیشه به هاب پروانه اتصال می یابد. گیربکس های به کار رفته در برج خنک کننده به عنوان یک سیستم کاهش دور عموماً دارای دو مشخصه اصلی می باشند. در انتخاب گیربکس برج خنک کننده ابتدا باید دور نامی فن یا پروانه را در قطر آن محاسبه نمود سپس با استفاده از دور ورودی موتور و توان موتور گیربکس را انتخاب نمود.

پنج گام اساسی در انتخاب سیستم کاهش دور برج خنک کننده

• محاسبه توان الکتروموتور یا مولد مکانیکی در تأمین گشتاور مورد نیاز جهت چرخش پروانه

• تعیین و مشخص نمودن دور نامی (سرعت چرخشی نامی) یا استاندارد فن یا پروانه در کولینگ تاور

• محاسبه نسبت دور یا دور خروجی با استفاده از دور نامی مطابق فرمول ذکر شده

• نوع سیستم هوادهی (آکسیال یا سانتریفوژ) و محاسبه فشار دینامیکی و استاتیکی مورد نیاز فن

• نوع برج خنک کننده یا کولینگ تاور و جهت عبور جریان هوا و انتخاب نوع گیبرکس یا تسمه پولی با توجه به شرایط طراحی

انواع کاهش دور تسمه ای برج خنک کننده

• کاهش دور تسمه‌ای طرح V ساده

کاهنده دور نوع تسمه ساده (V belt) پرکاربردترین نوع کاهنده تسمه و پولی می باشد که تسمه های این مدل با دو نوع عرض کوتاه b و عرض زیاد a مورد کاربرد قرار می گیرد. تسمه نوع b بیشترین کاربرد را در انواع برج خنک کننده دارد . سایزهای تسمه b54  و b65 و سایزهای بزرگتر عموماً در سیستم های کاهش دور دو تسمه، سه تسمه و بالاتر مورد کاربرد قرار می گیرد.

• کاهش سرعت تسمه‌ای دندانه دار

کاهش دور تسمه ای دنده دار بیشتر در موتورهای بسیار قوی همانند موتور ماشین (تسمه تایم) به کار برده می شود. بیشتر ماشین آلات صنعتی که از موتورهای بسیار قوی با گشتاورهای بالا استفاده می کننده از سیستم کاهنده دور دنده ای جهت انتقال قدرت بین اجزا مختلف خود استفاده می نمایند.

کاربرد هرزگرد در سیستم کاهش دور تسمه پولی در برج خنک کننده

کاهنده‌های تسمه‌ای عموماً به دلیل چرخش محور موتور حول افق فقط تحت تنش‌های کششی ناشی از چرخش محور موتور قرار می‌گیرد. این نیروی کششی و ضربه زننده توسط موتور عمدتاً توسط هرزگرد یا بلبرینگ چرخان دمپ می‌گردد. در واقع هرزگرد در نقطه مقابل فولی موتور قرار می‌گیرد و نیروهای کششی حول محور ساعتگرد موتور را طی یک چرخش مع دفع می‌نماید. هرزگرد برج خنک کننده مزیت‌های بیشماری در کارکرد کولینگ تاور خواهد داشت که مهمترین آنها عبارتند از:

مهمترین مزایای استفاده هرزگرد در سیستم انتقال قدرت برج خنک کننده

• افزایش طول عمر بلبرینگ در قسمت پولی پروانه یا فن

• افزایش طول عمر موتور با کاهش نیروی وارد بر شفت

• کاهش میزان سطح ارتعاشات حاصل از انتقال قدرت موتور به پروانه

• کاهش میزان سطح دسیبل صدای تولیدی کولینگ تاور

انواع تسمه بکار رفته در سیستم کاهش دور برج خنک کننده

تسمه ها در دو نوع کلی دنده‌دار و ساده تقسیم بندی می‌شود. تسمه‌های ساده در سیستم انتقال قدرت تسمه پولی کاربرد بیشتری دارند. با توجه به سرعت چرخش پایین فن یا پروانه نوع دنده‌دار کاربردی ندارد. تسمه نوع دنده‌دار اکثراً در موتورهای صنعتی مثل موتور خودرو کاربرد دارد. تسمه تایم یکی از رایج‌ترین انواع تسمه دنده‌دار می‌باشد. تسمه نوع V یا همان تسمه ساده خود به دو دسته معمول A و B تقسیم می‌شود. تفاوت بین تسمه‌های مختلف در عرض آنها می‌باشد. عرض تسمه‌ها هر چه حروف به A نزدیک می‌شود باریکتر می شود. تسمه های نوع b در برج خنک کننده کاربرد بیشتری دارد.

تسمه های بکار رفته در کولینگ تاور معمولاً از نوع b می‌باشد. به دلیل استفاده از فولی‌های پروانه بدون دندانه نوع تسمه ها ساده می‌باشد. قدرت و قوام تسمه وابسته به تعداد لایه‌های بکار رفته در ساخت تسمه متفاوت می باشد. تسمه‌های کره‌ای از کیفیت بیشتری در مقابل سایر برندها برخوردار است. تسمه‌های اندونزی، تایوان و چین نیز در رده‌های بعدی کیفی تسمه‌ها قرار دارد. نوع تسمه تأثیر بسیاری بر کارکرد صحیح سیستم انتقال قدرت تسمه‌ای دارد. تسمه پروانه های بکار رفته در کولینگ تاورهای دما گستر از نوع کره ای با روکش مخصوص می‌باشد.

برج های مکش مکانیکی از یک یا چند فن برای تولید جریان هوای برج استفاده می کنند. باید حرارتی آنها تمایل به پایداری بیشتری دارد و کمتر تحت تاثیر متغیرهای سایکرومتری قرار می گیرد.هرگونه تغییر جوی با بار گرمایی برعهده توان و ظرفیت ها و سیکل خاموش و روشن شدن آنها است . این گونه برج ها به برج های مکش اجباری (شکل 10.4) و مکش القایی(شکل 10.5) تقسیم می شوند.فن برج مکش اجباری در ورودی جریان هوا قرار می گیرد و هوا را به داخل می دهد ولی فن برج حضور فن وسیله ای را نیز برای تنظیم جریان هوا فراهم می کند تا تغییرات جوی و بار دریایی را جبران کند، مسئولیت جبران مکش القایی در خروجی جریان هوا قرار می گیرد و هوا را به محیط بیرونی میدهد.

برج های مکش اجباری دارای هوای ورودی پرسرعت و هوای خروجی کم سرعت هستند و بیش از اندازه قابلیت باز گردش دارند. بنابراین، این برج ها از پایداری عملکردی کمتری نسبت به برج های مکش القایی برخوردارند، قرار گرفتن فن برج در مسیر هوای ورودی می تواند موجب یخ زدگی فن تحت شرایط هوای سرد یا باز گردش هوای مرطوب شود.

معمولا برج های  مکش اجباری مجهز به فن سانتریفیوز هستند. هرچند نیازمند به اسب بخار بسیای بیشتری از فن پروانه ای هستند فن سانتریفیوژ می تواند به خوبی در مرا۔ ابرابر فشار زیادی استانیک  کانال ها عمل کند . بنابراین چنین فی می تواند در محفظه ای قرار گیرد و باعث ورودی و خروجی شود یا با گردش هوا به حداقل رسدسرعت هوای خروجی برج های مکش القایی 3تا 4 برابر سرعت هوای ورودی آنهاست . سرعت هوای ورودی تقریبا 5 مایل در ساعت (8Km/hr) است بنابراین، تمایلی برای تشکل منطقه کار فشار در ورودی هوا وجود ندارد و اگر وجود داشته باشد بسیار کم است علت آن چیزی جزعملکرد فن نیست. پتانسیل باز گردش هوا در برج های مکش القایی به صورت خود راه انداز نسبت و به شرایط باد غالب بستگی دارد.مکان فی در مسیر هوای خروجی باعث حفاظت عالی در برابر یخ زدگی اجزای مکانیکی می شود. پذیرش گسترده چنین فن هایی در تاسیسات کوجک 15gpm و تاسیسات بزرگ 2650m/min است.برج های ترکیبی با مکش طبیعی و دودکش های کوتاه است.

با این وجوده اورسی داخلی  مشخص می کند که آنها به فن های مکش مکانیکی هم مجهزند تا به جریان هوا کمک کنند. از این رو آنها را برج های مکش طبیعی تقویت شده با فن نامند.هدف از طرح چنین برج هایی به حداقل رساندن اسب بخار مورد نیاز جریان هوا و کاهش هزینه  دودکش هاست. عملکرد فن فقط در بار های گرمای زیاد ضروری است. اگر تشکیل گرده ی آب برج قابل قبول نیست. تخلیه مرتفع<<برج مکش طبیعی تقویت شده با فن >> می تواند مناسب باشد.

4- ویژگی جریان هوا:

ویژگی جریان هوا برج های خنک کننده بر اساس رابطه ی  نسبتی جریان هوا و آب درب تقسیم بندی می شوند:

در برج های جریان مع (شکل10.8) هوا از میان صفحات داخلی برج به طور عمودی به طرف بالا و برخلاف جریان آب که رو به پایین است، حرکت می کند، به واسطه نیاز به محفظه های گسترده ورودی و خروجی، استفاده از سیستم های پاششی فشار قوی و افت فشار زیاد هوا، بعضی از برج های کوچکتر جریان مع از نظر فیزیکی بزرگتر (بلندتر) می باشند و نیازمند هد بیشتر پمپ و از همتایان جریان متقابل خود قدرت فن بیشتری را به کار می گیرند با این وجود، در برج های بزرگتر جریان مع، استفاده از سیستم های توزیع کم فشار ثقلی و قابلیت دسترسی فضاهای محفظه و ورودی هوا، تمایلی برای متعادل ساختن این وضعیت و حتی مع کردن آن وجود دارد. ماهیت محصور برج جریان مع باعث محدود شدن در معرض قرار گرفتن آب در مقابل نور مستقیم خورشید و کاهش رشد جلبک و خزه می شود .

برج های جریان متقابل (شکل 10.9) دارای شکلی از صفحات داخلی برج هستند که از طریق آن ها هوا به طور افقی جریان می یابد و آب به سمت پایین سقوط می کند. آب گرم سیستم که باید خنک شود به تشک فوقانی برج در بالای صفحات داخلی وارد شده و به واسطه نیروی ثقل او افشانک ها بر روی سطوح داخلی برج ریخته و در نهایت وارد تشتک تحتانی برج میشود که در نتیجه نیاز به سیستم توزیع پاششی- فشاری را مرتفع می سازد و سیستم ثقلی را برای راحتی  تعمیر و نگهدارای به کار می گیرد با استفاده صحیح از شیرهای کنترل جریان، برنامه نظافت ونگه داری سیستم توزیع برج جریان متقابل می تواند در حالی که برح دائما کار می کند، به صورت قسمتی تکمیل شود

نازل برج خنک کننده با ایجاد یک جریان تلاطمی سبب پاشیده شدن جریان آب برج میشود و از این رو به این دوش پاشش آب گاهی اوقات افشانک (اسپری کننده) نیز می‌گویند. به عبارتی ساده‌تر مرکز اصلی سیستم پاشش و توزیع  آب در برج خنک کننده، نازل(Nozzle) نامیده می‌شود. نازلها می توانندهم در یک سیستم پاشش آب ثابت (Constant Water Distribution) تحت عنوان افشانک(Spray Nozzle) به کاربرده‌ شود و یا در یک سیستم پاشش آب چرخشی یا دوار (Rotary Water Distribution) مورد استفاده قرار گیرد که در آن صورت تحت عنوان آب پخش کن (Sprinkler) نامگذاری می‌گردند.

نازل = مرکز و قلب سیستم پاشش و توزیع جریان آب داغ در کولینگ‌تاور

نازل برج خنک کننده چگونه عمل می‌کند؟

شیپوره در دانش سیالات با افزایش سرعت و فشار ، سبب پاشیده شدن و پخش شدن جریان آب گرم ورودی برج بر روی سطوح خنک کننده می‌شود. نسبت تغییر سرعت و فشار در خروجی و ورودی جریان سیال وابسته به نسبت سطح مقطع ورودی به خروجی تغییر می‌نماید. طبق رابطه برنولی در سیالات با کاهش سطح مقطع خروجی ، فشار و در نتیجه سرعت خطی جریان آب نیز افزایش می‌یابد. افزایش سرعت خطی جریان خروجی قطرات آب از باعث افزایش انرژی جنبشی جریان آب و در نتیجه پاشش و توزیع جریان آب بر روی سطوح تبادل حرارت خواهد شد.

نازل برج خنک کننده چیست؟

وظیفه افشانک در کولینگ‌تاور توزیع  جریان آب گرم تحت شعاع معین بر روی پکینگ‌مدیا میباشد. پس از پاشیدن آب این سیال در تماس با هوای القایی ایجادشده فن برج خنک کننده قرار می‌گیرد. توزیع آب در دوش‌ها توسط یک مکانیزم خاص و با استفاده از ایجاد تلاطم در جریان آب صورت می‌پذیرد. در بسیاری از انواع نازل برج خنک کننده این تلاطم توسط قطعات پروانه‌ای شکل (روتور)صورت می‌پذیرد. کاهش سطح مقطع و ایجاد تلاطم در جریان آب سبب از هم گسیختگی جریان آب و در اصطلاح اسپری شدن قطرات خروجی می‌شود. به همین دلیل به این مدل مهپاش‌ها ، نازل اسپری برج خنک‌کننده (Spray Nozzle) نیز گفته می‌شود.

آب گرم و داغ توسط فلنچ‌های ورودی به بخش سیستم توزیع آب هدایت می‌گردد. سیستم تقسیم کننده آب ثابت شامل نازل، بست کمربندی ، واشرهای اورینگ ، درپوش ، کرپی و لوله‌های انشعابی می‌باشد. توزیع کننده آب وابسته به نوع کولینگ تاور (مکعبی یا مخروطی) می‌تواند از نوع مربع پاش یا دایره پاش طراحی گردد. همچنین به منظور عملکرد صحیح افشانک باید دقت نمود که فشار ورودی جریان آب به کولینگ‌تاور در بازه استاندارد خود قرار داشته باشد. در شکل زیر نحوه انشعاب گذاری سیستم توزیع آب به وسیله نازل مربع پاش برج خنک کننده را مشاهده می‌نمایید.

تاریخچه نازل برج خنک کننده

افشانک کولینگ‌ تاور در گذر زمان از نظر طراحی، سایز و جنس تولیدی دچار تغییر و تحولات بسیاری بوده است. اولین نسل از این تجهیزات پاششی با یک مکانیزم ساده سطح مقطعی وظیفه توزیع جریان آب را برعهده داشت. این مدل امروزه تحت عنوان اوریفیس یا پلکانی مورد کاربرد قرار می‌گیرد. عملاً ایجاد تلاطم در مکانیزم داخلی شیپوره به منظور توزیع گسترده آب در خروجی در این نسل از نازل برج خنک کننده دیده نمی‌شود. اولین نمونه‌های این مدل تحت عنوان افشانک مانند دوش حمام با شعاع پاشش کم و فشار زیاد وظیفه توزیع آب در کولینگ تاور بتنی و چوبی را برعهده داشت.

نازل‌های پرفشار برج خنک کن به دلیل عملکرد ضعیف جای خود را به مدلهای کم فشار و با شعاع پاشش زیاد دادند. اولین نمونه‌های این تجهیزات عموماً از متریال‌های فی همانند چدن و برنج تولید و عرضه می‌گردید. با مرور زمان و با پیشرفت صنعت پتروشیمی و تزریق پلاستیک شرکت دما گستر ، نازل برج‌خنک‌کننده را از متریال پلیمری تولید و عرضه گردانید. مزیت اصلی و مهم افشانک‌های پلیمری یا پلاستیکی نسبت به انواع فی در سبک بودن، عدم واکنش‌پذیری با آب و رسوب‌پذیری کمتر بود. در واقع سیستم های توزیع آب پلیمری  آخرین نسل از دوش‌های پاشش آب در کولینگ‌تاور می‌باشد. متریال این نوع از نازلهای برج خنک کننده قالباً از متریال PP یا ABS می‌باشد.

نحوه عملکرد نازل برج خنک کننده

جریان آب گرم ورودی به کولینگ تاور از قسمت فلنچ ورودی وارد سیستم توزیع و پاشش آب می‌گردد. این قسمت شامل لوله‌هایی است که آب گرم را در قسمت‌های مختلف پاشش می‌نماید. نازل برج خنک‌کننده در قسمت‌های مختلف لوله‌های انشعابی قرار گرفته و در فواصل معین نصب می‌گردد. جریان آب ورودی از خروج تعداد معینی نازل شروع به پاشش بر روی سطوح خنک کننده یا پکینگ مدیا (Packing Media) می‌نماید. این پاشش آب در شعاع معینی توسط تعداد معینی نازل سبب پوشش کامل سطح پکینگ‌ها و در نتیجه سرد شدن آب در برج می‌شود.

بهترین عملکرد نازل برج خنک کننده در زمانی صورت می پذیرد که سطوح پوشالی یا پدهای سلوی به طور کامل تحت پوشش کامل جریان آب قرار گیرد. به فرآیند خیس شدن کامل پکینگها در کولینگ تاور همپوشانی نیز گفته می‌شود. به هر میزان افشانک عملکرد و پاشش بهتری داشته باشد همپوشانی بهتر صورت می‌پذیرد. عملکرد صحیح سیستم توزیع آب موجب می شود که در عمل فضای خالی کمتری (Void Space) دیده شود. راندمان افشانک برج خنک کننده در اصل نسبت اختلاف فشار (خروجی - ورودی) به فشار ورودی دوش‌ها قلمداد می‌شود . به هر میزان که راندمان پاششی افزایش یابد،  پاشش جریان آب در خروجی این مدل دوشهای صنعتی بهینه‌تر خواهد بود.

طراحی نازل برج خنک کننده 

به منظور طراحی نازل در یک سیستم خنک کاری رعایت چند نکته اساسی ضروری می باشد. پارامتر اول در طراحی افشانک کولینگ تاور شعاع پاشش می‌باشد. به منظور رسیدن به شعاع پاشش مورد نیاز در طراحی سیستم توزیع آب رعایت دو نکته اساسی اامی می باشد. نکته اول فشار کاری برای رسیدن به شعاع توزیع آب مورد نظر در طراحی و نکته دوم فاصله خروجی سر نازل تا سطوح خنک کننده می باشد. با رعایت فاصله استاندارد افشانک از سطوح تبادل حرارت یا پکینگ و همچنین تامین فشار کاری لازم استاندارد ، دوش‌های ثابت برج خنک کننده به شعاع پاشش در نظر گرفته شده در طراحی خواهد رسید.

پارمتر دوم در طراحی نازل یا شیپوره پاشش آب نسبت تغییر سطح مقطع خروجی به سطح مقطع ورودی می باشد. این نسبت تغییر سطح مقطع در افشانک کولینگ تاور در واقع مهمترین پارامتر طراحی می باشد. نسبت سطح مقطع نازل  توسط نرم افزارهای مهندسی ANSYS و FLOWENT انجام می پذیرد .

مطالب بیشتر در بخش طراحی و محاسبات برج خنک کننده

نحوه تولید نازل برج خنک کننده

تولید این بخش از سیستم توزیع آب در برج خنک کن به دو روش متدوال صورت می پذیرد. 1-روش تزریق پلاستیک 2- روش تراشکاری . در نگاهی دقیق تر باید بیان کرد در سیستم های پاشش آب ثابت افشانک‌ها از سایز 1/2 تا سایز 3 اینچ تولید می‌شود. قالباً از متریال پلیمری PP- ABS-PVC  توسط روش تزریق پلاستیک تولید می گردد. به منظور تولید دوشهای ثابت ابتدا طراحی این تجهیز توسط نرم افزار سه بعدی سالیدورک (Solid work) صورت می‌پذیرد. طرح برنامه نویسی سه بعدی افشانک به صورت یک قالب ماشین‌کاری در می‌آید. قالب بر اساس طرح سه بعدی نازل برج خنک کننده در داخل دستگاه تزریق پلاستیک قرار داده می شود.

پس از تزریق مواد اولیه گرانول و یا پلی پروپیلن R60 ، R220  و پلی اتیلن HDPE در داخل قیف دستگاه تزریق پلاستیک و پس از فرآیندهای حرارتی داخل دستگاه تزریق پلاستیک مواد از داخل قیف به قسمت قالب اولیه تزریق شده و پس از خنک سازی قسمت قالب ، نازل از قسمت قالب خارج می گردد.در روش دوم که بیشتر جهت تولید نازل برج خنک کننده دوار مورد استفاده قرار می گیرد. نقشه کامل اسپرینکلر یا آب پخش کن بعد از عملیات ریخته گری توسط تراشکار نهایی می گردد. روش دوم تولید نازل  قالبا برای تولید آب پخش کن یا اسپرینکلر کولینگ تاور (با متریال فی) کاربرد دارد. 

چگونگی نصب نازل برج خنک کننده

به منظور نصب نازل در سیستم پاشش آب برج خنک کننده باید دقت نمود نوع سیستم پاشش آب ثابت می‌باشد یا چرخشی. درصورتی که سیستم پاشش آب برج خنک کننده چرخشی باشد (برج خنک کن مخروطی) از نازل چرخشی یا پروانه ای به عنوان هد آب پخش کن یا اسپرینکلر استفاده می شود. انتخاب سایز اسپرینکلر وابسته به سایز ورودی و خروجی و دبی آب در گردش متغیر می‌باشد. معمولا فشار کاری آب پخش کن برج خنک کننده (اسپرینکلر) بین 2 الی 2.5 بار می باشد . اسپرینکلر عموماً بر روی لوله ورودی به صورت مستقیم قرار می گیرد و توسط پیچ خودکار و یا رزوه اتصال می یابد .جهت آب بند کردن اسپرینکلر یا آب پخش کن و لوله ورودی برج خنک کننده از چسپ های مخصوص استفاده می‌شود.

لوله‌های خروجی اسپرینکلر عمدتاً بین 4 تا 6 عدد می باشد. این لوله‌ها قبل از نصب سوراخ کاری شده و دارای درپوش می‌باشند. پس از اتصال لوله‌های خروجی اسپرینکلر آب با چرخش این تجهیز بر روی سطوح خنک کننده از سوراخ‌های خروجی لوله تخلیه می‌گردد. رعایت فواصل و قطر سوراخ در لوله های خروجی اسپرینکلر یا آب پخش کن از اصول مهم نصب این تجهیز گردش آب در برج خنک کننده می‌باشد. در صورتی که سیستم پاشش آب در کولینگ تاور از نوع ثابت باشد از یک سری بست‌های کمربندی و گاهاً مغزی جهت اتصال نازل برج خنک کننده به لوله های ورودی کولینگ تاور استفاده می‌شود. به منظور آب بندی کامل افشانک به بست کمربندی و یا مغزی توصیه می‌گردد و از نوار تفلون و اورینگ (واشر پلاستیکی) نیز استفاده گردد.

منظور از شعاع پاشش و فشار کاری نازل برج خنک کننده چیست؟

شعاع پاشش: منظور از شعاع پاشش نازل در برج خنک کننده همان میزان سطح پوشش خروجی این دوش پاشش آب می باشد . در اصطلاح مهندسی به میزان سطحی که نازل پاشش آب انجام می دهند شعاع پاشش نازل گفته می شود. به عنوان مثال یک نازل دایره پاش در برج خنک کننده با شعاع پاشش 50 سانتی متر دایره ای به قطر 50 سانتی متر را تحت پوشش خود قرار می دهد . در واقع شعاع پاشش همان میزان همپوشانی آب در خروجی افشانک بر روی سطوح خنک کننده می باشد. شعاع اسپری آب در افشانک یا دوش پاشش آب رابطه مستقیمی با قطر دهانه خروجی نازل دارد . هرچه میزان قطر دهانه خروجی نازل بیشتر باشد میزان سطح پوشش افشانک برج خنک کننده نیز بیشتر خواهد بود.

فشار استاندارد: فشار کاری افشانک در اصل فشار استاندارد مورد نیاز جهت پاشش صحیح می باشد .در واقع فشار کاری نازل سبب توزیع مناسب جریان آب می گردد . فشار کاری افشانک برج خنک کننده رابطه مستقیمی با شعاع پاشش و فاصله نازل از سطح پکینگ مدیا دارد . فشار کاری در واقع حداقل فشار لازم افشانک برج خنک کن جهت پاشش و توزیع صحیح آب می باشد. فشار کاری عموماً وابسته به نوع ثابت یا دوار بودن بین بازه 0.7 بار تا 3 بار متغیر می باشد. در برخی موارد فشار ورودی دوش‌های پاشش برج خنک کننده بر اساس واحد PSI نیز معین می گردد.

مشخصات فنی انواع نازل برج خنک کننده

افشانک همانند بسیاری از اجزای داخلی برج خنک کننده فایبرگلاس دارای شاخصه های اساسی می‌باشد که براساس این شاخصه‌ها در دسته‌بندی‌های متفاوتی قرار می‌گیرد. پارامترهایی که سبب تمایز در این تجهیز می‌گردد عبارتند از:

• شعاع پاشش
• فشار کاری
• نحوه پاشش آب
• سایز ورودی
• سایز خروجی
• جنس و متریال

انواع نازل برج خنک کننده

• نازل مهپاش برج خنک کننده

مهپاش عبارتی است که به افشانک یا شیپوره با شعاع پاشش کم و توزیع آب پودری نسبت داده می‌شود. مهپاش به عبارتی ساده‌تر جریان آب ورودی از کولینگ تاور را به صورت مه (Mist) وارد هوا می‌نماید. وظیفه مهپاش در واقع  افزایش رطوبت نسبی موجود در هوا می‌باشد .مهپاش قالباً در برج‌های خنک کننده یا کندانسورهای تبخیری مورد کاربرد قرار می‌گیرد. مهپاش همچنین در انواع ایرواشر جهت افزایش رطوبت نسبی محیط نیز مورد کاربرد قرار می‌گیرد.

• نازل قطره پاش برج خنک کننده

مدلی از دوشهای پاششی که درصد معینی از جریان آب را به صورت قطره‌های ریز آب بر روی سطوح خنک‌کنندگی کولینگ‌تاور پاشش می‌نماید. نازل برج خنک کننده قطره پاش (Cooling Tower Dropper Nozzle) عموماً دارای شعاع پاشش بین 20 الی 60 سانتیمتر می‌باشد. از انواع افشانک قطره‌پاش می‌توان به نازل حونی، چپقی، خورشیدی و فانوسی اشاره نمود.

• نازل اسپری کننده برج خنک کن

نوعی دیگر از افشانک نیز که درصد بالایی از جریان آب را به صورت اسپری پاشش و توزیع می نماید مدل اسپری پاش(Cooling Tower Spray Nozzle) نام دارد. اسپری‌کننده‌ها عمدتاً دارای شعاع پاشش 60 الی 120 سانتیمتر میباشد. اسپری کننده ها قالباً دارای راندمان بالاتری نسبت به انواع مدل قطره پاش و مهپاش می‌باشد. از انواع اسپری افشانک برج خنک کن می‌توان به نوع مربع پاش(دک اسپری)، مدل 2H  و مدل بالتیمور اشاره نمود.

انواع نازل برج خنک کننده به لحاظ فشار کاری

•  کم فشار:  فشارکاری کمتر از 1.2 بار
• تحت فشار: فشارکاری بین 1.2 بار تا 3 بار

انواع نازل برج خنک کننده به لحاظ نوع عملکرد

• افشانک پاشش آب ثابت
• افشانک پاشش چرخشی یا دوار

انواع نازل برج خنک کننده به لحاظ نوع پاشش آب

• افشانک مربع پاش کولینگ تاور
• افشانک دایره پاش کولینگ تاور

قیمت نازل برج خنک کننده

 قیمت نازل وابسته به نوع، شکل ظاهری، سایز ورودی و خروجی و جنس (میزان متریال مصرفی) متغیر می‌باشد. همانطور که واضح است یکی از آیتم‌های اصلی تأثیرگذار در قیمت افشانک برج خنک کننده ، نوع این تجهیز می‌باشد . قیمت دوش های پاششی کولینگ تاور چرخشی عمدتاً از انواع سیستم ثابت بالاتر می‌باشد. دلیل بالاتر بودن قیمت آب پخش کن دوار نسبت به سایر افشانک‌های برج خنک کن در جنس متریال آن می‌باشد. قیمت نازل چرخشی در سه حالت برنجی ، آلومینیوم و چدن بسیار متفاوت می‌باشد. قیمت نازلهای پلمیری بسیار پایین تر از انواع فی می‌باشد. پایین‌ترین  قیمت در نازل متعلق به مدل PP و ABS در کولینگ تاور می‌باشد.

قیمت دقیق افشانک مربع پاش یا دک اسپری وابسته به نوع گرید مواد به کار رفته تعیین می‌گردد. بالاترین قیمت دوشهای پاشش آب متعلق به آب‌پخش‌کن یا اسپرینکلر برنجی می‌باشد. قیمت آب پخش‌کن برنجی در واقع از قیمت انواع نازل ثابت بالاتر می‌باشد. قیمت نازل برج خنک کننده چرخشی (اسپرینکلر) وابسته به سایز آب پخش کن متغیر می‌باشد. به هر میزان سایز افشانک افزایش یاید قیمت آن نیز وابسته به متریال مصرفی در تولید این قطعه افزایش خواهد یافت. به منظور بررسی دقیق قیمت نازل برج خنک کننده پیشنهاد می شود در ابتدا ، نوع، سایز و جنس این تجهیز را مطابق با مشخصات فنی کاتالوگ فنی انتخاب نمایید. پس از انتخاب این تجهیز با کارشناسان واحد فروش شرکت دماگستر تماس حاصل نمایید.

قطره‌ گیر یا چکه‌ گیر برج خنک کننده(Drift Eliminator)در واقع تله ای است جهت گیر انداختن قطره‌ های آب مکش شده به سمت خروجی هوا در برج‌ خنک‌ کننده.وظیفه اصلی این بخش جلوگیری از دریفت یا پرت‌شدن قطره های آب به سمت پروانه(فن‌مکنده) می‌باشد. در واقع کلمه Drift Eliminator در زبان انگلیسی از دو بخش اصلی تشکیل می‌شود. بخش اول کلمه (Drift) دریفت به معنی پرتاب قطره های ریز آب خروجی افشانک برج خنک‌کننده به سمت فن و بخش دوم کلمه (Eliminator) المیناتور یعنی جلوگیری کننده می باشد.

انواع کاربری چکه گیر یا قطره گیر

قطره گیر علاوه براستفاده در برج خنک کننده در انواع ایرواشر(شستشو دهنده هوا) و کندانسورهای تبخیری نیز به کار برده می‌شود. به دلیل داشتن نقش محافظتی یکی از مهمترین قطعات جانبی برج خنک کننده محسوب می‌شود.المیناتور یا همان چکه گیر در حد فاصل محل قرارگیری سیستم پاشش آب و خروجی هوا در برج خنک کن یا ایرواشر به صورت عمودی (تخت) و افقی(ایستاده) قرار می گیرد. به منظور افزایش کارایی قطره گیر عموماً در برخی موارد از دو یا چندلایه چکه گیر جهت ممانعت از خروج قطره های آب استفاده می‌شود.

ارتفاع استاندارد قطره گیرهای بکاررفته در برج خنک کننده و ایرواشر بین 13 الی 20 سانتیمتر متغیر می‌باشد و با توجه به نوعیت قطره گیر (لانه زنبوری یا تیغه ای) متفاوت می‌باشد. میزان دریفت یا پرتاب قطره های آب به سمت پروانه بیشتر به لحاظ مصرف انرژی(مصرف آب) حائز اهمیت نمی‌باشد بلکه استفاده از المیناتور در مجرای خروجی هوا در دستگاه‌هایی که با پاشش آب سروکار دارند(همانند برج خنک کننده) بیشتر نقش محافظتی از قطعاتی را برعهده دارد که در تماس با هوای خروجی می‌باشند. برخی از این قطعات عبارتند از موتور، فن یا پروانه برج خنک‌کننده و سیستم انتقال قدرت.

نحوه عملکرد قطره گیر برج خنک کننده

هنگامی که پروانه یا فن(Fan) در برج خنک‌کننده جریان هوا را با فشار معین از قسمت لوور(کرکره ورودی هوا) به سمت بالا مکش می‌نماید، نرخ کمی از قطره های ریز خروجی نازل برج خنک کننده (Nozzle) به دلیل نیروی مکش پروانه به سمت خروجی فن‌دک(Fan Deck) هدایت می‌شود. این قطره های ریز آب در برخورد با صفحات و تیغه‌های قطره‌ گیر برج خنک‌کننده نیروی خود را ( نیروی مکش‌القایی فن) از دست داده (گیر افتاده) و به واسطه نیروی ثقلی وزن خود به سمت پایین( پکینگ‌مدیا) برگشت می‌شود . به بیان ساده قطره‌ گیر برج خنک کننده نوعی تله (Trap) در مسیر قطرات آب مکش شده به سمت پروانه می‌باشد که از خروج این قطرات کوچک و ماکروسکوپیک آب (Drift) جلوگیری می‌نماید.

کاربرد و محل قرارگیری قطره گیر برج‌ خنک کننده

قطره گیر یا چکه گیر در انواع برج خنک‌کننده مکعبی و مخروطی (مدارباز) و همچنین در ظرفیتهای مختلف انواع کولینگ تاور مداربسته هیبریدی نیز مورد کاربرد قرار می گیرد. این تجهیز علاوه بر برج خنک کن در انواع ایرواشر(Air Washer) نیز به کار برده می‌شود و هدف آن جلوگیری از عبور قطرات و بخار آب به بیرون دستگاه می‌باشد و با ایجاد یک سطح تماس سبب کندانس یا شبنم شدن بخشی از قطرات و رطوبت موجود در هوا می‌گردد و از این رو به این قطعه شبنم گیر نیز گفته می‌شود. حائز اهمیت بودن قطره‌گیر بیشتر به واسطه تأثیر مستقیم این قطعه بر میزان مصرف آب برج خنک کننده و ایرواشر می‌باشد. اتفاقاً به منظور کاهش میزان مصرف آب در محاسبات برج خنک کننده استفاده از قطره گیر یا شبنم گیر به شدت توصیه می‌گردد.

در برج خنک‌کننده مکعبی محل قرارگیری قطره گیر در قسمت بالایی نازل (افشانک) و قبل از قسمت فن‌استک یا فن‌دک می‌باشد. قطره های خروجی از نازل در برج خنک‌ کننده مکعبی توسط قطره گیر به سمت پایین برگشت داده می‌شود.در یک برج خنک کننده مخروطی نیز قطره گیر یا المیناتور در قسمت بالایی لوله های خروجی اسپرینکلر یا آب پخش کن بر روی لوله توسط بست اتصال می‌یابد و قطره ها و بخارات خروجی آب از سوراخ های سیستم پاشش آب دوار پس از برخورد به این نوع قطره گیر ها به سمت پایین منحرف می‌گردد. در یک اصطلاح عامیانه به قطره‌گیر برج خنک کننده مخروطی یا مدور به صورت خلاصه المیناتور نیز گفته می‌شود.

جنس قطره گیر برج خنک کننده

انواع قطره گیر برج خنک کننده مکعبی در دو تیپ لانه زنبوری یا سلولار(Cellular) و تیغه ای(Blade Type) تولید و عرضه می‌گردد. به دلیل تماس دائمی قطره گیر یا شبنم گیر برج خنک‌کن با جریان هوای مرطوب و قطرات آب، این تجهیز عموماً از متریال‌های پلیمری تولید می‌گردد. متریال اصلی قطره گیر برج خنک کننده عموماً یا PVC (پلی‌ونیل‌کلراید) می‌باشد و یا در برخی گونه‌ها از متریال PP(پلی‌پروپیلن) در تولید و طراحی قطره گیر استفاده می‌شود.

المیناتور یا قطره گیر برج خنک‌کننده مخروطی نیز عموماً از دو متریال PP و فایبرگلاس FRP نیز تولید می‌شود.هر سه متریال PVC ، PP و FRP مقاومت مناسبی در برابر رسوب، خوردگی و پوسیدگی در برابر آب دارند و در واقع دلیل اصلی انتخاب این سه گرید از مواد در ساخت قطره‌گیر برج خنک کننده نیز دلایل فوق می‌باشد.

قطره گیر های تیغه ای و لانه زنبوری توسط دستگاه اکسترودر (تزریق و فرم‌دهی پیوسته) تولید می‌گردد و سپس توسط چسب گرانول مخصوص و اسپیسر(فاصله پرکن) مونتاژ می‌گردد. قطره گیر های تیغه‌ای در طولهای مشخص اکسترود می‌شود و سپس توسط فاصله پرکنهای 10تایی و 12تایی در کنار یکدیگر قرار می‌گیرد. عرض ایجاد شده توسط هر ست کامل قطره گیر تیغه‌ای معادل با عرض 33 سانتی متر می‌شود که به صورت نر و مادگی در همدیگر کلاف می‌شود. ترزیق ورقهای تیغه‌ای شکل قطره گیر های تیغه ای در ضخامت بین 500 الی 800 میکرون تنظیم می‌گردد و ورقهای تولیدشده به صورت تک کوهانه و دو کوهانه تولید و عرضه می‌گردد.

گرید گرانول به کار رفته در قطره گیر های تیغه‌ای از متریال پلی‌پروپیلن گرید کوپلیمر با بالاترین درصد شفافیت و ضربه‌پذیری می‌باشد که در درجه حرارت بین 150 تا 200 درجه تحت فرآیند ذوب و فرمدهی به حالت ورقه‌های سینوسی درمی‌آید. گرید گرانول پی‌وی‌سی به کار رفته در تزریق قالب های بلوکه‌ای شکل قطره‌گیر لانه زنبوری از گریدهای مختلف در رنگهای مشکی، طوسی و سفید می‌باشد. گریدهای پی‌وی‌سی روشن‌تر نسبت به گریدهای تیره از انعطاف‌پذیری بیشتر و مقاومت بیشتری برخوردار می‌باشد.

مزایای استفاده از قطره گیر در برج خنک کننده

• جلوگیری از مصرف بی‌رویه آب توسط دریفت(Drift) یا پرتاب قطرات در قطره گیر

• جلوگیری از ورود قطرات به قسمت فن و آسیب به پروانه، موتور و سیستم هوادهی برج خنک کن

• افزایش طول عمر قطعات سیستم هوادهی با کاهش میزان دریفت در برج خنک کننده

• کاهش میزان TDS با کاهش دادن میزان پرت آب در کولینگ تاور

• عدم رسوب‌پذیری و خوردگی در مقابل آب و رطوبت موجود در هوا

• مقاومت بالا در برابر آفتاب سوختگی و تابش اشعه یووی در گرید پلی پروپیلن

• مقاومت بالا در برابر اسیدشویی و بخارات اسید موجود در هوا (اسکرابر)

انواع قطره گیر برج خنک کننده

۱- قطره گیر لانه زنبوری برج خنک کننده:

این مدل قطره گیر در انواع برج خنک‌کننده مدار باز و  برج خنک‌کننده مدار بسته  مورد استفاده قرار گرفته و در واقع پرکاربردترین نوع آن محسوب می‌شود. نام قطره گیر لانه زنبوری برگرفته از ظاهر و شکل هندسی شش ضلعی منظم(شبیه لانه ی زنبور) این تجهیز می‌باشد.قطره گیر لانه زنبوری عموماً از ورق‌های PVC با ضخامت بین ۵۰۰ الی ۸۰۰ میکرون تولید می‌شود. این ورق‌های پلی‌ونیل‌کلرید توسط چسب‌های گرانول مخصوص در دستگاه قالب به یکدیگر اتصال داده می‌شود. در واقع قطره گیر لانه زنبوری به دلیل ساختار شبکه‌ای خود دارای راندمان بسیار بالا در جلوگیری از Drift در برج خنک کننده دارد. عبور قطرات آب پس از استفاده از المیناتور حدود ۰.۰۰۲ درصد قطرات کل آب می‌باشد.

این مدل شنبم گیر های برج خنک کاری به دلیل راندمان بالا در انواع برج خنک کننده مکعبی و حتی مخروطی نیز مورد کاربرد قرار میگیرد. در برج های خنک کن مدور یا استوانه ای از نمای برش خورده بلوکهای قطره گیر سلولار جهت چیدمان در نزدیکی بخش فن استک استفاده می‌شود. جهت نگهداری قطره گیر در این حالت از ساپورتهای مهارشده بر روی بدنه (پنل) استفاده می‌شود.

در برخی از حالات از نصفه قطره‌گیر در لوور برج خنک کننده مورد استفاده قرار گرفته می شود که در این حالت به دلیل تابش مستقیم نور خورشید پس از مدت کوتاهی متریال پی وی سی خرد شده و قطره گیر بکار رفته در لوور برج خنک‌کننده از بین خواهد رفت. بنابراین اکیداً توصیه میشود از لوورهای نوع پی‌وی‌سی(لانه زنبوری) در برجهای خنک‌کننده جریان‌مخالف و جریان‌متقاطع استفاده ننمایید. در جایگزینی کاربرد لوورهای لانه زنبوری از انواع لوور فایبرگلاس تیغه ای در برج خنک‌کننده استفاده نمایید.

انواع قطره گیر لانه زنبوری برج خنک کننده

قطره‌گیرهای لانه زنبوری در سه گرید مختلف از متریال PVC قابل تولید و عرضه می‌باشد. براساس میزان درصد پلی‌اورتان به‌کاررفته در گرانول مواداولیه ساختار تولید این تجهیز در سه گرید سفید،طوسی و مشکی ارائه می‌شود. چکه‌گیر لانه‌زنبوری عموماً در عرض ۳۰ سانتی‌متر و ۶۰ سانتی‌متر و در ارتفاع ۱۳ سانتی‌متر به شکل بلوکی تولید و عرضه می‌شود.

مشخصات فنی قطره گیرهای لانه زنبوری برج خنک کننده:

ضخامت ورق: بین 400 الی 800 میکرون

ابعاد بلوک: 120 در 30 سانتیمتر در ارتفاع 13 سانتیمتر

متریال بکاررفته: گرانول پی وی سی (پلی ونیل کلرید)

کاربری: برج خنک کننده - ایرواشر - کندانسور تبخیری- فیلتر هوای ورودی (لوور)

گام یا فاصله بین هر دو فراز و نشیب در ساختار سلولی: 19 میلیمتر

قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده گرید۳:

گرید مشکی قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده در واقع از آسیاب مواد اولیه گرانول خام و بدون کاربرد درصدی پلی‌اورتان تولید می‌گردد. این گرید از محصولات در واقع بسیار ترد و شکننده، و همچنین در مقابل گرما تحمل دمایی پایینی دارد. از گرید مشکی قطره‌گیر عموماً در محیط‌های بدون تابش مستقیم نور خورشید و در کاربری‌های ساده در انواع برج‌خنک‌کننده مدارباز استفاده می‌شود.

قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده گرید۲:

گرید طوسی‌رنگ قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج‌خنک‌کن در واقع دارای ۲۰ درصد مواد پلی‌اورتان به صورت مخلوط در گرانول می‌باشد. این قطره‌گیر در مقایسه با گرید ۳ از انعطاف بیشتری برخوردار بوده و تحمل دمایی این تجهیز ۵۵ الی ۶۰ درجه سانتی گراد می‌باشد. قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده گریدطوسی همچنین بدلیل داشتن مواد Unti UV مقاومت بسیار بالایی در برابر تابش مستقیم اشعه‌یووی(نورخورشید) دارد. از این مدل قطره‌گیر در انواع برج خنک‌کننده مدارباز و هیبریدی به کار برده می‌شود.

قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج‌خنک‌کننده گرید ۱:

گرید سفیدرنگ قطره‌گیر لانه‌زنبوری برج خنک‌کننده دارای ۶۰ درصد پلی‌اورتان(Poly Urtan) می‌باشد. این مدل در واقع دارای انعطاف و طول عمر بسیار زیادی نسبت به دو گرید طوسی و مشکی رنگ می‌باشد. چکه‌گیر لانه‌زنبوری گرید ۱ دارای ساختار شبکه‌ای (Cellular)می‌باشد.

۲- قطره‌گیر تیغه‌ای برج خنک‌کننده:

چکه‌گیر تیغه‌ای(Blade Type Eleminator) یکدیگر از انواع شبنم‌گیر برج‌خنک‌کننده می‌باشد که بیشتر از متریال PP(پلی‌پروپیلن) تولید می‌شود. این مدل شبنم‌گیر دارای ساختار تیغه‌ای شکل می‌باشد که توسط اسپیسر(Spacer) یا فاصله پرکن به یکدیگر اتصال می‌یابد.قطره‌گیر تیغه‌ای برج خنک‌کننده در مقایسه با نوع سلولار یا لانه‌زنبوری دارای ارتفاع ۱۵ سانتیمتر میباشد و نیازمند فضای بیشتری در زمان نصب در کولینگ‌تاور دارد.

قطره‌گیر تیغه‌ای برج‌خنک‌کننده دارای قدرت عبور قطرات تا ۰.۰۰۵ درصد می‌باشد بنابراین راندمان پایین‌تری نسبت به چکه‌گیر لانه‌زنبوری دارد ولی از طرفی عموماً از متریال PP یا پلی‌پروپیلن تولید و طراحی می‌شود بنابراین مقاومت‌دمایی بیشتری نسبت به انواع شبنم‌گیر PVC برج خنک‌کننده دارد. همچنین مدل لانه‌زنبوری به دلیل مقاومت شیمیایی بالا (Chemical Resistance) دارای قابلیت اسیدشویی و رسوب‌زدایی می‌باشد که این بدین معنی است که در هر دوره تعمیرات و بازرسی توسط اسیدشویی می تواند تمامی رسوب ایجاد شده توسط جریان آب و رطوبت هوا را از بین برد.

اسپیسر(Spacer) در واقع ایجادکننده فاصله بین تیغه های قطره گیر یا المیناتور نوع تیغه ای محسوب می شود که به همین دلیل به این تجهیز فاصله پرکن نیز گفته می شود. فاصله پرکن های بکار رفته در قطرهگیر عموماً از متریال پلی پروپیلن یا PP با روش تزریق پلاستیک توسط دستگاه های زیر 200 گرم تولید میگردد. اسپیسرهای تولیدشده به صورت نری و مادگی در یکدیگر کلاف می گردد و در انواع 10 تایی -11 تایی و 12 تایی در کنار یکدیگر قرارمیگیرد. وظیفه اسپیسر ایجاد فاصله استاندارد بین هر دو تیغه قطره گیر در برج خنک کننده یا ایرواشر می باشد.

انواع قطره گیر تیغه ای برج خنک کننده

• قطره گیر تیغه‌ای نوع تک کوهانه

این مدل قطره گیر بیشتر در انواع برج خنک کننده مکعبی جریان مخالف کاربرد دارد و ارتفاعی معادل با 15 سانتی متر دارد و کاربرد فراوانی در گرفتن قطرات آب در خروجی فن دارد. این مدل قطره گیر به صورت افقی روی لوله و اتصالات بخش پاشش آب قرار می گیرد. قطره گیرهای تیغه ای تک کوهانه عموماً دارای مقطعی به شکل کوه یا کوهان می باشند که دلیل نامگذاری این تجهیز نیز به همین خاطر می باشد.

• قطره گیر تیغه‌ای نوع دو کوهانه

این مدل المیناتور یا قطره گیر به صورت حروف انگلیسی دبلیو W می باشد و دارای دو برآمدگی در مقطع سطح خود می باشد. این مدل قطره گیر بیشتر در انواع ایرواشر و کندانسورهای تبخیری به صورت عمودی نصب به کار برده می شود. متریال تولیدی این تجهیز از پلی پروپیلن گرید R می باشد که در رنگ های آبی و سفید قابل عرضه می باشد.

۳- المیناتور فایبرگلاس پره ای برج خنک کننده

المیناتور برج خنک کننده در واقع نوعی چکه گیر در برج خنک‌کننده محسوب می‌شود که وظیفه جلوگیری از پرتاب قطره های خروجی از لوله‌های اسپرینکلر یا آب پخش کن را در برج خنک کننده مخروطی برعهده دارد. المیناتور معمولاً به خاطر ظاهر پره‌ ای شکل خود به المیناتور پره‌ای نیز معروف می‌باشد.

این المیناتور ها در برج خنک کننده مخروطی فقط به‌کاربرده می‌شود. محل نصب المیناتور در بالای لوله‌های خروجی اسپرینکلر می‌باشد و توسط بست بر روی لوله خروجی اتصال می‌یابد. المیناتور برج خنک کننده عموماً از متریال فایبرگلاس FRP یا پلی‌پروپیلن PP تولید و به‌کاربرده می‌شود.

ضخامت تیغه‌های المیناتور یا قطره گیر برج خنک کننده مخروطی بین ۶۰۰ الی ۸۰۰ میکرون می‌باشد. این نوع به صورت تیغه ای با عرض ۱۵ الی ۲۵ سانتیمتر بر روی لوله‌های خروجی اسپرینکلر از ظرفیت ۳۰ تن‌تبرید الی ۱۲۵۰ تن‌تبرید قابل نصب می‌باشد. خروجی دریفت (Drift) با اضافه شدن المیناتور به کمتر از ۰.۰۰۸ درصد قطره های آب کاهش پیدا میکند.

قیمت قطره گیر برج خنک کننده

قیمت قطره گیر وابسته به حجم و میزان خرید متفاوت می‌باشد. قیمت چکه گیر در برج خنک کننده وابسته به نوع آن (تیغه‌ای یا لانه زنبوری) و همچنین وابسته به نوع متریال به کار رفته متفاوت می‌باشد .قیمت شبنم گیر تیغه ای نسبت به قیمت لانه زنبوری در برج خنک کننده بیشتر می‌باشد. متریال بکار برده شده در مدل تیغه‌ای (PP) سبب تفاوت قیمت بین مدل لانه زنبوری با تیغه ای در برج خنک کننده گردیده است. برآورد دقیق قیمت این تجهیز با توجه به عوامل زیر قابل تغییر می‌باشد.

• الف) نوع شبنم گیر بیشترین تأثیر در قیمت این تجهیز در برج خنک کننده را ++دارد.
• ب) متریال و جنس نیز بعد از نوعیت تاثیرگذارترین آیتم در برآورد نهایی قیمت قطره گیر کولینگ تاور محسوب می شود.
• ج) ضخامت و وزن همچنین میتواند تأثیر بسزایی در قیمت این محصول داشته باشد.
• د) قیمت روز متریال اولیه گرانول و پلی‌پروپیلن و یا الیاف و رزین (در المیناتور برج خنک کننده) طبیعتاً سبب افزایش و کاهش قیمت خواهد شد.

***بنابراین تعیین قیمت روز چکه گیر برج خنک کننده در واقع وابسته به عوامل متعددی است که به منظور بررسی دقیق توصیه می‌شود با کارشناسان شرکت دما گستر تماس حاصل نمایید. کارشناسان شرکت دما گستر به صورت آنلاین استعلام درخواستی شما خریدار گرامی پاسخ خواهند داد.

در دستگاه تقطیر خورشیدی برای تقطیر و تصفیه آب از انرژی خورشیدی استفاده می شود. انواع عمده این نوع دستگاه مخروطی شکل و مانند جعبه یا چاله است. نوع جعبه ای این دستگاه پیچیده و انواع چاله ای آن نسبتا ساده است. در دستگاه های تقطیر خورشیدی، آب ناخالص وارد ظرف مخصوصی شده در آنجا نور خورشید از پلاستیک شفاف عبور می کند و آب را تبخیر می کند. بخار آب در بالای دستگاه متراکم شده و آب حاصل از اطراف به پائین می چکد و در آنجا جمع آوری و خارج می شود. سیستم پاستوریزه خورشیدی برای ضد عفونی کردن آب با قراردادن آب در دمای بالای ۶۰ درجه سانتیگراد برای مدت معینی از تابش و انرژی خورشیدی استفاده می شود. توسط انرژی خورشیدی، ضد عفونی آب روش دیگری برای گند زدائی کردن آب با استفاده از نور خورشید است. برای وضوح مسأله، ظرف شفاف پرشده سه چهارم آب به مدت بیست ثانیه به شدت تکان داده شود. درب آن بسته و در مقابل نور خورشید قرار می گیرد. با تکان دادن ظرف هوارسانی به آب صورت می گیرد و ضد عفونی می شود. با تابش انرژی خورشید به داخل ظرف اشعه یو وی - آ UV - A ) باعث می شود اکسیژن محلول به شدت از خود واکنش نشان دهد. این نوع واکنش اکسیژن از

تولید مثل میکروارگانیزم ها جلوگیری می نماید. ضمن گرم شدن ظرف حاوی آب، موجودات زنده مضر نیز به کمک حرارت نابود می شوند. در بهره گیری از انرژی زمین گرمایی، آب موجود در بسترهای زیرسطحی که به عنوان آب سردکننده در چگالنده تأسیساتی قابل استفاده است، در نواحی آب و هوایی خشک و نیمه خشک، به مقدار قابل توجهی داغ است و حتی می تواند به ۷۰ درجه سانتیگراد برسد. بنابراین افزودن برج های خنک کن در سیستم های نمک زدا می تواند برای مشکل میعان در سردسازی چگالنده ها یک راه حل اساسی باشد. به عبارت دیگر، برج های خنک کن با مواد فیلم فشرده کاربرد گسترده ای در گرفتن و محو بارهای حرارتی بزرگ و انتقال این حرارت به اتمسفر دارند و در فرایندهای متعدد صنعتی همچون واحدهای مولد نیرو، پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی و سیستم های تهویه مطبوع ظهور می یابند. در حقیقت، نوع خاصی از فیلم فشرده به کار رفته در برج خنک کن به آن دلیل که فرایندهای انتقال حرارت و جرم را بین آب و هوا کنترل می کند، نقش مهمی در عملیات واحد صنعتی ایفا می نماید. عملکرد برج خنک کن، عموما توسط نسبت ( KaV / L ) بیان می گردد که در هندبوک اشری[۱] گزارش شده است. این کسر را نسبت مشخصه برج یا تعداد واحدهای انتقال (NTU) می نامیم. در اینجا V acK وL، به ترتیب ضریب انتقال جرم، مساحت سطح بر واحد حجم برج، حجم و نرخ شارش جرمی آب می باشند.

 پژوهشگران متعددی روی این موضوع از طریق تحلیل نظری و تجربی فرآیندهای انتقال حرارت و جرم تحقیق کرده اند. بدکرا و همکاران [۲] به صورت تجربی بر روی عملکرد یک برج خنک کن مکانیکی جریان ناهمسو با بستر آکنه مطالعه کردند که در آن بستر از مواد فیلمی فشرده استفاده می شد. نتایج تحقیق آنان به صورت مشخصات برج، دمای آب خروجی و بهره سیستم به عنوان توابعی از کمیت نسبی جریان آب به هوا، LG ارائه گردید. آنها اگرچه هیچگونه رابطه ای را در کارشان پیشنهاد ندادند، نتیجه گرفتند که عملکرد برج همزمان با افزایش نسبت LG کاهش می یابد. میلوسلاولویک و هیکیلا [۳] یک اندازه گیری تجربی را بر روی دو برج خنک کن پایلوت - مقیاس به منظور تحلیل عملکرد مواد پرکننده متفاوت برج خنک کننده صورت دادند. آنها هفت نوع پرکننده فیلمی جریان ناهمسو را آزمایش کردند و داده های افت فشار را به داده هایی همچون ضریب انتقال حرارت حجمی با نرخهای جریان آب و هوا نسبت دادند. محققان مزبور مدلی تئوریک را برای یک برج خنک کن بر اساس معادلات انتقال حرارت و جرم و با استفاده از ضرائب انتقال حرارت اندازه گیری شده، استخراج کردند. همچنین، آنها با استفاده

از دینامیک سیالات محاسباتی، چندین پدیده ی فیزیکی مانند توزیع جریان مابین مواد پرکننده و جریان هوای خارجی اطراف برج خنک کن را مورد تحلیل قرار دادند.

 گوشاشی و میسندنه [۴] به صورت تجربی مشخصات افت فشار و انتقال جرم را در انواع متعددی از فیلم های فشرده راه راه شامل فیلم فشرده موجدار نرم و سخت در برج های خنک کن اتمسفری تحلیل نمودند. آزمایش ها در یک ناحیه آزمون مقطعی با جریان ناهمسو به ابعادm 15 /0mx15 / 0 و فیلم فشرده ای به ارتفاع6/1 متر انجام شده بود.از داده های تجربی آنها، رابطه ای مابین ضریب انتقال جرم فیلم فشرده و افت فشار پیشنهاد شد.

 از طرف دیگر، تحلیل ارائه شده توسط جابر و وب [۵] نشان می دهد که چگونه می توان تئوری طراحی مبدل حرارتی را در برج های خنک کن به کاربرد. این نویسندگان بیان داشته اند که تعاریف تأثیر پذیری ع و NTU در توافق خوبی با دستهای می باشند که برای طراحی مبدل حرارتی استفاده شدند و در تمام شرایط عملیاتی برج خنک کن قابل اعمال هستند.

 چندین مدل ریاضی دیگر برای نسبت دادن فرآیندهای انتقال حرارت و جرم که در برجهای خنک کن مرطوب رخ می دهند وجود دارد؛ نظیر مواردی که توسط خان و همکارانش [۶] و کلوپرز و کرو گر[7] بحث و پیشنهاد شدند.

 هدف اصلی این مقاله تحقیق در باب عملکرد حرارتی یک برج خنک کن مرطوب با جریان مخالف می باشد که با دو نوع از مواد فیلم فشرده پر شده است.

ضرائب انتقال

در یک برج خنک کن جریان مخالف، فرآیند شامل یک تماس مستقیم مابین یک فاز گاز (هوا) است که در حال حرکت به سمت بالا و یک فاز مایع (فیلم آب) می باشد که به سمت پایین جریان دارد.

انتقال حرارت و جرم به مکانیزم همرفتی بین هوا و فیلم آب رخ میدهد. جهت استخراج معادلات اولیه انتقال حرارت و جرم، رعایت فرضیاتی در دیدگاه کلان ضروری است [۳]. شایان ذکر است که تعیین ضرائب انتقال حرارت و جرم به کار رفته در این معادلات ساده شده، پیچیدگی های فراوانی در پی دارد. همچنین قابل توجه است که دانستن مقدار دقیق سطح موجود برای انتقالات حرارت و جرم دشوار است. چرا که این سطح از فیلم آب در حال سقوط تشکیل شده و به نوبه خود شامل سطح قطرات آب جدا از هم می باشد. مقدار انتقال حرارت و جرم شدیدا وابسته به نوع فیلم فشرده به کار رفته در برج خنک کن و نرخهای جریان آب و هوا می باشد. ضریب انتقال جرم غالبا به شکل زیر نمایش داده می شود [۱]: که C و n ثابتهای تجربی هستند و مختص طراحی یک برج ویژه می باشند. بهره برج به صورت زیر محاسبه می شود [۲] که و دماهای ورودی و آب هستند. دمای حباب مرطوب هوای ورودی است.

نتایج تجربی

 مقیاس پایلوت یک واحد خنک کن آب با سطح مقطع 9/0 *9/0 متر مربع و ارتفاع4/1 متر در نظر گرفته شود.

یک تصویر از برج خنک کن در شکل ۱ نشان داده شده است. برج به یک فن در پایین برج مجهز است تا بدینوسیله هوا را در میان بستر بدمد. نرخ جریان هوا در ترازهای مختلف با کمک یک مقطع هوای ورودی قابل تنظیم ثابت نگه داشته می شود. چندین نرخ جریان برابر با ۵۰۰، ۲۵۰،1500، ۱۰۰۰ و۲۰۰۰ متر مکعب بر ساعت نسبت داده شده است.

یک توزیع کننده آب قطره ای در بالای فیلم فشرده به کار می رود تاآب را با فرمت یکنواختی توزیع کند. شکل ۲، مشخصات چینش فیلم فشرده را نشان میدهد. ارتفاع این فیلم، که توسط ورق با ده صفحه می افتد، ۱۰ سانتیمتر می باشد. برج خنک کن مزبورشامل ۱۲ طبقه فیلم فشره به ترتیب مشروح ساخنه شده است.درآب به صورت پیوسته از طریق سطح این فیلم ها جریان یافته و در یک حوضچه آب جمع آوری می شود. سپس امکان گردش در برج خنک کن عملی می گردد.

علاوه بر این، برج خنک کن شامل یک مخزن حوضچه ای به ابعاد9/0*5/0*9/0 متر مکعب  است  که آن به خروجی  به درون آن وارد شده و سپس به سمت چگالنده می رود. بعد از آن به شبکه توزیع آب نزدیک شده تا توسط نازل ها به قطرات کوچک تبدیل شود.

 دمای هوای واب ورودی وخروجی و نرخ های جریان آب توسط هایگرومتر یک تجهیزه سنجش رطوبت هوا ( رطوبت سنج) جن کاه در بخشهای مختلف تقطیر کننده خورشید اندازه گرفته می شود. این متغییر های اندازه گیری شده امکان ارزیابی  ضرائب  انتقال حرارت و جرم در برج خنک کن را فراهم  می آورند.