برج خنک کننده خانگی اصطلاحی است که برای برج های خنک کن نصب شده در واحد های مسکونی و اداری به کار می رود، ولی در حقیقت هیچ نوع تفاوتی میان برج خنک کن خانگی و دیگر برج های خنک کننده وجود ندارد. کولینگ تاور دستگاهی است که در ساختمان مسکونی آب گرم با دمای حدود 40 درجه سانتیگراد را به دمای حدود 30 درجه سانتیگراد خنک می کند. در برخی از واحد های مسکونی و اداری جهت خنک کردن هوا در تابستان از چیلر و برج خنک کن استفاده می شود. در این گونه سیستم ها، برج خنک کن جهت خنک سازی چیلر به کار برده می شود و عملکرد مداوم چیلر را با دفع گرما امکانپذیر می سازد.

انتخاب برج خنک کننده خانگی

برای انتخاب سیستم تهویه مطبوع مناسب گزینه های زیادی وجود دارد، یک نوع آن سیستم شامل چیلر و برج خنک کننده است. چیلر با عملیات مکانیکی گرمای ساختمان را دریافت و به آب در حال جریان در کولینگ تاور منتقل می کند و برج خنک کن با تبخیر آب گرما را به اتمسفر انتقال می دهد.

محاسبه برج خنک کننده خانگی به پارامترهای مختلفی از جمله منطقه جغرافیایی محل نصب دستگاه، ظرفیت چیلر و مقدار زیربنای یک ساختمان وابسته است. در محاسبات سرانگشتی در تهران برای ساختمان های مسکونی به ازای هر 40 متر مربع یک تن چیلر و برای ساختمان های اداری برای هر 30 متر مربع یک تن چیلر در نظر گرفته می شود. به طور مثال در ساختمانی با زیربنای 1500 متر مربع واقع در خیابان میرداماد نیاز به 37.5 تن تبرید چیلر می باشد که برای این ظرفیت چیلر، برج خنک کن با ظرفیت 50 تن تبرید

تهویه مطبوع در ساختمان

تهویه مطبوع در ساختمان به طور دقیق عبارت است از  فن آوری رساندن شرایط دمای داخل ساختمان به شرایط استاندارد یا آسایش مطلوب. شرایط می تواند شامل کیفیت هوا، دما، رطوبت و فشار باشد. طراحی سیستم تهویه مطبوع را مهندس مکانیک با استفاده از اصول ترمودینامیک، مکانیک سیالات و اصول انتقال حرارت انجام می دهد.

در نمایشگاه جهانی سنت لويیس سال 1904، برگزار کنندگان نمایشگاه از تبرید مکانیکی برای سرمایش ساختمان ایالتی میسوری استفاده کردند. سیستم از 35000 سی اف ام هوا استفاده می کرد تا 1000 صندلی سالن اجتماعات، ساختمان گنبدی و دیگر فضاها را خنک سازد. این اولین باری بود که یک فضای عمومی در معرض تهویه مطبوع قرار می گرفت. پیشرفت بزرگ در صنعت تهویه مطبوع هنگامی در سال 1920 صورت گرفت همان زمان که مردمان آمریکا برای تماشای فیلم های ستاره های هالیوود به سالنهای سینما هجوم می آوردند جالب است بدانیم همزمانی پیشرفت صنعت سینما و تهویه مطبوع در کشور آمریکا هنگامی رخ داد که دیگر صنایع درگیر رکود بزرگ بعد از جنگ جهانی اول بودند.

در سال 1922 شرکت مهندسی کریر اولین سیستم سرمایشی استاندارد را برای سالن نمایش متروپولیتن در شهر لس آنجلس پیاده سازی نمود که قادر بود هوای سرد را در تمام سطوح ساختمان به طور مناسب و همزمان با کنترل دما و رطوبت توزیع نماید.

آیا سیستم برج خنک کننده خانگی دستگاه مقرون به صرفه ای است؟

بله، استفاده از چیلر و برج خنک کننده در ساختمان های مسکونی و اداری بلند مرتبه در مناطق نیمه خشک، هم از نظر مصرف انرژی، آب و هزینه بسیار مقرون به صرفه می باشد.

https://badrantahvie.com/residential-cooling-tower

در صنایع، داشتن ابزارآلات سالم و کاربردی حرف اول را می‌زند، همچنین برای خرید این وسایل بایستی حتماً از شرکت‌های معتبر مراجعه کنیم تا در آینده متحمل هزینه‌های این ابزار مهم نشویم. یکی از کاربردی‌ترین وسایل در کارخانه‌ها، برج خنک‌کننده مداربسته یا closed cooling tower است که به‌عنوان مدلی از کولینگ‌تاور یا برج خنک‌کننده شناخته می‌شود. این دسته خود نیز به دسته‌های خشک و هیبریدی تقسیم می‌شود که در ادامه با کاربرد این وسیله بیشتر آشنا خواهیم شد.

همان‌طور که از اسم این نوع برج یعنی برج خنک‌کننده مداربسته مشخص است، آب در درون این برج در یک سیکل بسته حرکت می‌کند. به این صورت که در یک بخش گرما را دریافت کرده و در بخش دیگر این انرژی گرمایی را از محیط داخل برج خارج می‌کند. آب داخل برج خنک‌کننده از محیط خارج نشده و همان آب دوباره در برج مصرف می‌شود. این دسته از برج‌های خنک‌کننده بسته به نوع کویل و سیستم چرخش هوایی که دارند به دودسته کلی تقسیم می‌شوند که خشک و برج خنک کننده هیبریدی نام دارند.

نحوه کارکرد برج خنک‌کننده مداربسته

در بخش قبلی نیز اشاره شد که آب موجود در این نوع برج، طی فرایند از مجموعه خارج نمی‌شود. به همین دلیل برای خنک‌کردن این آب باید از روش هوادهی استفاده کرد. هوای خنک در بخش کویل در تماس غیرمستقیم با آب داخل مخزن قرار می‌گیرد که در نتیجه تبادل گرمایی بین آب گرم و هوای خنک انجام می‌شود. پس از کاهش دمای آب، هوای گرم شده نیز باید به کمک فن استک که در بالای مخزن قرار گرفته است از محیط خارج شود.

این فرایند به‌صورت مداوم انجام شده و جریان هوای سرد به داخل و خروج هوای گرم به بیرون همواره وجود دارد تا آب گرم را خنک کند. از طرفی، در فصول گرم که هوای بیرون بسیار گرم است و امکان سرد شدن هوا وجود ندارد، باید از سیستم آبپاش در برج خنک‌ کن استفاده شود. در این روش، آب ادیاباتیک گرمای آب مخزن را می‌گیرد تا سرمای خود را پیدا کند.

باتوجه‌به این توضیحات، در روش اول که آب گرمای خود را به هوای سرد بیرون می‌داد، برج خنک‌کننده به‌صورت خشک کار می‌کند و dry cooling tower می‌شود. این فرایند برای فصولی که هوا خنک است کاربردی است و در تابستان که دمای اطراف به 45 درجه سانتی‌گراد می‌رسد کاربردی نخواهد بود و عملاً گرمای آب به‌خوبی گرفته نمی‌شود.

در روش آبپاشی نیز با پاشیدن آب آدیاباتیک، گرما از آب گرفته می‌شود. این آب خود سیستم بازی را ایجاد می‌کند چراکه از محیط خارج می‌شود، اما آب درون کویل را خنک می‌کند. آب موجود در مدار اصلی تا 20 درجه سانتی‌گراد خنک شده و برای برج خنک‌کننده مداربسته مطلوب خواهد بود.

دلایل اهمیت و کاربرد برج خنک‌کننده مداربسته

صنایع به برج‌های خنک‌کننده برای فرایندهای برودتی احتیاج دارند. یکی از مواردی که خریداران در تهیه این سیستم‌ها باید در نظر داشته باشند، هدررفت آب برای خنک‌سازی است؛ به همین دلیل، باید به دنبال طرح‌های مهندسی بهینه‌تر برای استفاده در صنایع باشیم که این برج خنک‌کننده دارای کویل یا همان مداربسته انتخاب مناسبی خواهد بود.

دو عامل اصلی در کاربرد این نوع از برج‌های خنک‌کننده تأثیرگذار هستند و باعث شده‌اند که در سال‌های اخیر بیشتر خریداران به دنبال خرید این نوع از برج‌های خنک‌کننده باشند. ازآنجایی‌که آب درون این سیستم‌ها باقی می‌ماند و تبخیر نمی‌شود، این سیستم‌ها هم رسوب کمتری دارند و هم اینکه مصرف آب پایین‌تری دارند؛ چراکه همیشه در آب املاحی وجود دارند و در طی فرایند گرماگیری، آب تبخیر می‌شود. پس از این اتفاق، املاح موجود در آب در لوله‌ها می‌نشیند و سبب گرفتگی لوله‌ها می‌شود. برای پاک‌سازی لوله‌ها باید هزینه‌های بیشتری را متحمل شد.

از طرف دیگر، زمانی که آب تبخیر می‌شود، آب درون سیستم کاهش میابد و مخزن دوباره باید آبگیری شود. این فرایند سبب هدررفت آب و افزایش مصرف آن می‌شود که مطلوب بسیاری از شرکت‌ها نیست. به این دلایل، امروزه این دسته از برج‌ها کاربرد بیشتری در صنایع دارند.

معرفی انواع برج‌های خنک‌کننده مداربسته

همان‌طور که بالا نیز اشاره شد، این دسته از برج خنک‌کننده مداربسته دارای دو نوع کلی هیبریدی و خشک است. در نوع هیبریدی، تماماً سیستم به کمک هوا خنک می‌شود. یک بخش از این دستگاه در انتقال هوا به محل کویل فعال است و بخشی دیگر برای انتقال حرارت از آب به هوای خنک کاربرد دارد. کویل سرمایشی در این دسته از کولینگ‌تاورها فین‌دار بوده و معمولاً از جنس آلومینیوم همراه با مس، استیل و ورق گالوانیزه است که به انتقال سریع‌تر گرما کمک می‌کند و آب را سریع‌تر خنک می‌کند.

در دسته هیبریدی نیز، برج خنک‌کننده مرطوب در کنار برج کننده خشک قرار گرفته است و بسته به دمای محیط و فصل استفاده از این دو برج تغییر می‌کند. در فصول گرم از برج خنک‌کننده مرطوب استفاده شده و روی کویل‌ها آب پاشیده می‌شود. در فصولی که هوا خنک است نیز تنها از برج خنک‌کننده خشک استفاده می‌شود.

اجزای برج خنک‌کننده مداربسته

این برج از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که به‌صورت موردی در زیر آورده شده است:

• پیچش (coil) سرمادهی که وظیفه دارد آب را درون کویل‌ها حرکت دهد تا در نهایت در تماس با هوا قرار گیرد.
• بدنه که شامل فن‌ها و ستون‌های دستگاه است.
• فن‌های هوادهی
• دینام فن‌ها برای چرخش
• سیستم انتقال قدرت دینام‌ها به فن‌ها برای چرخش
• نازل برای پاشیدن آب بر روی کویل‌ها در بخش‌هایی که مخزن مدار باز می‌شود.
• لوله‌ها و انشعاباتی که در دستگاه وجود دارد.
• سطوحی که در آن انتقال گرما رخ می‌دهد و خنک‌سازی می‌شود.
• پمپ آب

10- تابلو فرمان و سنسورهای دستگاه

11- توری برای جلوگیری از ورود آلاینده‌ها به داخل مخزن

نتیجه‌گیری

اگر شما نیز به دنبال استفاده از یک برج خنک‌کننده هستید، باید در ابتدا کیفیت وسایلی را که تهیه می‌کنید در نظر داشته باشید. برای این کار می‌توانید به شرکت‌های معتبر مراجعه کنید و محصولات آن‌ها را خریداری کنید. بسته به نیاز خود باید نوع برج خنک‌کننده و ظرفیت آن را تعیین کنید.

 اگر در این کار سررشته‌ای ندارید، متخصصان حاضر در شرکت بادران تهویه صنعت به شما در انتخاب بهترین برج خنک‌ کن راهنمایی می‌دهند و حتی در نصب آن نیز شما را همراهی می‌کنند. امیدواریم این متن به سؤالات شما در این حوزه پاسخ داده باشد.

در مطلب پیش رو به بررسی نکات مهم خرید برج خنک کننده می پردازیم، از آن جا که برج خنک کن یا cooling tower یکی از پر استفاده ترین دستگاه های صنعتی و تاسیسات می باشد، بنابراین نیاز است تا قبل از اقدام به خرید، نکاتی را از جمله نوع و کیفیت، لرزش و صدا، خدمات و تعمیرات کولینگ تاور را مد نظر قرار دهید در صورتیکه اگر هر کدام از این نکات قبل از خرید مورد بررسی قرار نگیرد ممکن است در هنگام بهره برداری از برج خنک کن مشکل آفرین شود و اصلاح آن در برخی اوقات غیر ممکن و هزینه بر خواهد بود.

نکات مهم خرید برج خنک کننده: خارجی یا ایرانی

کولینگ تاور یک دستگاه با عملکرد و کانیزم ساده می باشد که تجهیزات مکانیکی پیشرفته و یا تکنولوژی خاصی ندارد، در نتیجه ساخت آن در داخل کشور امکان پذیر است. در حال حاضر تعداد بسیار زیادی از شرکت های داخلی این محصول را تولید و عرضه می نمایند. نمونه های خارجی به دلیل محدودیت های واردات در حال حاضر تنها از کشور چین وارد می شوند که علاوه به صرف هزینه هنگفت واردات هیچ گونه مزیت به نوع ساخت داخل کشور ندارند، در نتیجه خرید برج خنک کن ساخت داخل کشور پیشنهاد می شود.

کیفیت را فدای قیمت ارزان برج خنک کننده نکنید

اشاره کردیم که کولینگ تاور ساخت داخل بهترین گزینه می باشد اما مانند همه تولیدات داخلی میان شرکت های مختلف کیفیت متفاوت است، هدف خرید محصولی با کیفیت و با قیمت مناسب است، در پروسه انتخاب پیشنهاد می شود کیفیت را فدای قیمت نکنید. از آنجا که استحکام بدنه برج خنک کن بسیار حائز اهمیت است نمونه های ارزان قیمت آن دارای بدنه با ضخامت کمتر و کیفیت مواد اولیه به کار رفته پایین می باشد، لذا در طول بهره برداری دستگاه با مشکلات نشت آب و ترک بدنه مواجه می گردد. الکتروموتور برج خنک کن همواره در معرض رطوبت قرار دارد، نیاز است که الکتروموتور در مقابل شرایط آب و هوایی عایق باشد، بر این اساس محافظت IP55 از برند های معتبر پیشنهاد می گردد.

پکینگ ها یا سطوح انتقال حرارت داخل دستگاه باید از جنس پی وی سی نسبتا مرغوب باشد، اگر انواع پکینگ برج خنک کننده کیفیت لازم را نداشته باشد به مرور خورد شده و به همراه رسوب وارد سیستم لوله کشی می شود. ساخت قطعات با کیفیت بالاتر نیازمند هزینه بیشتر سازنده می باشد که منجر به افزایش قیمت محصول خواهد شد.

کلیه قطعات فلزی اعم از ساپورت ها و نگه دارنده ها باید گالوانیزه گرم باشد وگرنه زنگ زده و دچار فرسودگی می شود. سایر تجهیزات شامل فن، کاهنده دور، سیستم توزیع آب و ... باید از حداقل استاندارد های ساخت برخوردار باشد تا در طول عملکرد دچار مشکل نشود. دوران گارانتی قطعات از دیگر فاکتور های مهم می باشد که می توان آن را مد نظر قرار داد.

اهمیت خدمات پس از فروش برج خنک کننده

از آنجا که برج خنک کن به صورت متناوب و فصلی نیازمند خدمات و نگهداری می باشد اطمینان حاصل نمایید که شرکت سازنده قادر به ارائه خدمات پس از فروش مناسب باشد. قطعات برج خنک کننده به طور مداوم در تماس با آب و رطوبت هستند، همچنین به دلیل گردش آب، دستگاه رسوب بسیار زیادی می گیرد، خدمات پس از فروش خوب و پشتیبانی سریع باعث دلگرمی خواهد بود.

سپردن محاسبات ظرفیت برج خنک کن به کارشناس

از آنجا که بسیاری از شرکت های سازنده برج های خنک کن را به ظرفیت های اسمی به فروش می رسانند حتما اطمینان حاصل کنید که ظرفیت برج خنک کننده پاسخگوی نیاز باشد. توجه داشته باشید که هنگامی که یکدستگاه برج خنک کننده خریداری می شود هزینه های جانبی زیادی از جمله ساخت فوندانسیون، لوله کشی، خرید پمپ و تجهیزات لوله کشی و ... را در بر دارد، لذا در صورتی که دستگاه به درستی انتخاب نشود علاوه بر هزینه جایگزینی کولینگ تاور تمام تجهیزات دیگر نیز باید جایگزین شود که بسیار سنگین خواهد بود، بر این اساس پیشنهاد می گردد حتما از ظرفیت دستگاه با توجه به نیاز خود اطمینان حاصل کنید که این مستلزم مشاوره با مهندسان با دانش فنی لازم است.

لرزش و صدای برج خنک کننده اتفاقی قابل پیشگیری

در ساختمان های مسکونی یا تجاری، صدا و لرزش برج خنک کننده عامل آزار دهنده ای می باشد که برای ساکنین و اطرافیان آلودگی صوتی قابل توجه ای ایجاد می کند، هنگامی که برج خنک کننده بروی پشت بام قرار داد شکایت های زیادی مخصوصا از ساکنین طبقات بالا در ساختمان های مسکونی شنیده می شود که نسبت به صدا و لرزش اعتراض دارند، حتی در برخی موارد به دلیل تغییرات دما آب لوله ها به دلیل انبساط و انقباض موجب ایجاد سر و صدا می شود. این مسئله تا حدود بسیار زیادی قابل رفع است، با در نظر گرفتن سنسور دما و اینورتر و سیستم مبتنی بر تغییر دور پروانه، می توان به صورت قابل ملاحظه ای از صدا و لرزش دستگاه جلوگیری نمود.

ذرات خارج شده از برج خنک کننده، قاتل خاموش

نکته ای که قطعا به گوش شما نخورده است میزان خطر بالای استنشاق ذرات ریز پرتاب شده از برج خنک کن می باشد. آب در تشت برج خنک کن راکد بوده و به دلیل دمای بالا مکان مناسب جهت رشد و جمع شدن میکروب ها و باکتری ها می باشد، هنگامی که فن دستگاه روشن می شود مقداری از باکتری ها همراه با جریان هوا به بیرون از دستگاه پرتاب می شوند، در میان این عوامل بیماری زا، باکتری کشنده ای به نام لژیونلا وجود دارد که در صورت تنفس وارد ریه ها می شود. این باکتری در ریه رشد کرده و موجب سینه پهلو و تنگی نفس می شود و در افرادی که سیستم ایمنی ضعیف دارند در نهایت منجر به مرگ می شود.

طبق مقررات سازمان بهداشت جهانی کلیه دستگاه های برج خنک کن باید حداقل دو بار در سال به صورت کامل تمیز و پاکسازی شود. می توان در کولینگ تاور از بایوساید که یک ماده شیمیایی است استفاده نمود تا باکتری و میکروب ها کشته شوند و اجازه تشکیل پیدا نکنند.

کدام خدمات با سازنده دستگاه است

سازنده برج خنک کننده دستگاه را باید به صورت کامل مونتاژ نموده و تحویل نماید، در سایز های نرمال دستگاه در کارخانه سازنده ساخته شده و مونتاژ می شود و سپس برای مشتری ارسال می گردد، اگر سایز دستگاه بزرگ باشد و قابلیت حمل نداشته باشد دستگاه به صورت قطعات به پروژه ارسال می شود و در محل پروژه مونتاژ و آب بندی می شود.

برج خنک کننده باید بروی یک پایه یا فوندانسیون قرار بگیرد، این فوندانسیون باید کاملا تراز و مستحکم باشد و در محلی قرار داشته باشد که هوا آزادانه جریان پیدا کند. ساخت فوندانسیون به وسیله کارفرما انجام می شود و به عهده شرکت تامین کننده برج خنک کن نیست و این شرکت تنها نقشه پایه را در اختیار خریدار قرار می دهد.

انجام لوله کشی یکی دیگر از اقداماتی است که به عهده کارفرما می باشد، لازم است مطابق با سایز و مشخصات فنی دستگاه پمپ و تجهیزات انتخاب شود و لوله کشی متناسب با ورودی ها و خروجی های دستگاه توسط کارفرما انجام شود. تنها در مدل برج خنک کننده مدار بسته ، پمپ سیرکولاسیون مدار دوم بوسیله شرکت سازنده تامین می گردد. خرید پمپ گردش آب در سیستم به عهده کارفرما است، خرید پمپ باید بر اساس دو عدد افت فشار در مسیر لوله کشی و مقدار دبی در حال گذر انجام شود.

در نهایت پس از تکمیل لوله کشی، اتصالات و نصب تجهیزات نوبت به استارت سیستم می رسد که در این زمان نماینده شرکت سازنده برج خنک کننده می تواند با هماهنگی قبلی در محل حاضر شود و نسبت به راه اندازی دستگاه اقدام نماید. برخی شرکت های سازنده کلیه خدمات ثانویه را هم انجام می دهند که در این صورت ایده خوبی خواهد بود تا کل اقدامات را به یک شرکت بسپارید.

آیا مسئولیت تامین شرایط دمایی برج خنک کننده با فروشنده است

اگر در هنگام خرید برج خنک کن مقدار دما و دبی به فروشنده اعلام شده باشد و فروشنده نسبت به تعیین ظرفیت دستگاه اقدام نموده باشد بنابراین مسئولیت تحویل دماهای مورد نظر در هنگام راه اندازی به عهده فروشنده می باشد، لازم به ذکر است که کلیه محاسبات دمایی باید برای شرایط تابستان و زیر حداکثر بار انجام شود.اما اگر خریدار خود نسبت به تعیین ظرفیت اقدام نموده باشد هیچ مسئولیتی متوجه فروشنده نخواهد بود، پس مجددا تاکید می گردد که در هنگام تعیین ظرفیت از نظرات کارشناسی استفاده شود و ظرفیت ها بالاتر از نیاز انتخاب شود، این چکیده ای از نکات مهم خرید برج خنک کننده بود.

https://badrantahvie.com/important-tips-to-buy-cooling-tower

کارکرد برج خنک کننده دفع گرما از آب در حال جریان می باشد، در دستگاه کولینگ تاور آب با هوا تماس پیدا می کند و دمای آب کاهش می یابد، این خنک شدن آب به دلیل تبخیر بخشی از آب و خروج گرما به صورت بخار می باشد. برج خنک کن یکی از کلیدی ترین بخش های کارخانجات، صنایع فولاد، نیروگاه ها و پروسه های شیمیایی می باشد. همچنین کولینگ تاور در ساختمان های تجاری، مسکونی، فرودگاه ها، بیمارستان ها، هتل ها و مدارس مورد استفاده قرار می گیرد، به طور دقیق می توان گفت هر جا که نیاز به خنک کردن آب می باشد از این دستگاه استفاده می شود.

چگونگی کارکرد برج خنک کننده

با رشد جمعیت جهان نیاز به کالاهای مختلف نیز افزایش یاقته است، بنابراین صنعت و تولید در کشورهای مختلف توسعه یافته است. حاصل فعالیت ماشین آلات و پروسه های تولید، ایجاد گرما و حرارت می باشد. برای کارکرد مداوم و موثر این تجهیزات و خط های تولید، باید گرما از این سیستم ها گرفته شود. بهترین، موثرترین و کم هزینه ترین راه حل دفع گرما استفاده از برج خنک کننده می باشد. امروزه برج خنک کن در بیش از 1500 نوع کارخانه مختلف مورد استفاده قرار می گیرد و یکی از پرکاربردن ترین تجهیزات در بخش صنعت می باشد.

در تصویر زیر نحوه کارکرد برج خنک کننده نمایش داده شده است، آب گرم وارد دستگاه شده و توزیع می گردد، همزمان هوا بوسیله فن جریان پیدا کرده و با آب گرم تماس پیدا می کند و آن را خنک می کند، آب سرد در نهایت در قسمت تشت دستگاه جمع آوری شده و به سیستم برمی گردد.

انواع کولینگ تاور

کولینگ تاور ها در انواع مختلف ساخته می شوند که به دسته بندی های زیر تقسیم می شوند:

• جریان طبیعی
• جریان مکانیکی
• جریان اجباری
• جریان القایی
• جریان مرکب

طراحی-کولینگ-تاور

کارکرد برج خنک کننده دفع گرما از آب در حال جریان می باشد، در دستگاه کولینگ تاور آب با هوا تماس پیدا می کند و دمای آب کاهش می یابد، این خنک شدن آب به دلیل تبخیر بخشی از آب و خروج گرما به صورت بخار می باشد.

بهترین متریال برای ساخت برج خنک کن

امروزه برج های خنک کن از سه نوع متریال بتن، فلز و یا فایبرگلاس ساخته می شود، نوع متریال در کارکرد برج خنک کننده اثر گذار نیست و تنها عمر و هزینه نگهداری از آن را تحت تاثیر قرار می دهد. فلز به دلیل خوردگی و پوسیدگی عمر کمتری دارد و می تواند به طور متوسط تا 15 سال مورد بهره برداری قرار گیرد همچنین هزینه نگهداری و تعمیرات سالانه آن بسیار بالا می باشد. در مقابل فایبرگلاس دارای عمر بالاتری می باشد و نیاز به تعمیرات بسیار کمتر دارد. از بتن نیز برای ساخت کولینگ تاورهایی با سازه های بلند استفاده می شود.

دلیل استفاده از برج خنک کننده

برج خنک کن چون آب گرم را مجددا پس از خنک شدن به گردش در می آورد، تا 98 درصد در مصرف آب صرفه جویی می کند. عملکرد برج خنک کننده به هیچ عنوان برای محیط زیست مخرب نمی باشد و حتی یکی از بهترین اشکال به کار گرفتن مکانیزم های طبیعی می باشد، به طوریکه کولینگ تاور با صرف انرژی بسیار پایین، مقدار حرارت بسیار بزرگی را دفع می کند. اما باید دقت کرد که اگر در آب سیستم از مواد شیمیایی استفاده می شود به صورت صحیح مورد استفاده قرار گیرد. برای اقدامات بیشتر، می توان با استفاده از راه های "افزایش راندمان برج خنک کن" و "کنترل هوشمند برج خنک کننده" مصرف انرژی و آب را بهینه کرد.

برخی اصطلاحات مهم کولینگ تاور

• اپروچ : اختلاف دمای میان وت بالب محیط و دمای آب سرد خروجی از کولینگ تاور
• رنج : اختلاف دمای میان آب گرم ورود و آب سرد خروج از برج خنک کننده
• بار حرارتی : مقدار حرارت دفع شده از برج خنک کننده به واحد تن تبرید
• تن تبرید : واحد سنجش توانایی خنک کردن در واحد زمان، برابر 3.5 کیلووات
• بلودان : مقدار آبی که از برج خنک کن در حال کار باید تخلیه و با آب تازه جایگزین شود تا میزان غلظت املاح و رسوب در آب برج خنک کن در حد مورد قبول باقی بماند.
• دریفت : مقدار آبی که در حین کارکرد برج خنک کنندهبه بیرون پرتاب می شود.
• آب جبرانی : مقدار آب تازه ای که وارد دستگاه می شود تا تبخیر آب و بلودان را جبران نماید.

https://badrantahvie.com/cooling-tower-function

کنترل میکروبیولوژیک آب برج خنک کنندهاهمیت بیشتری از کنترل رسوب غیرآلی دارد، آب کولینگ تاور محیط مناسبی برای رشد و گسترش کلونی های میکروبی می باشد، همچنین در هر جایی که این آب به گردش بیافتد کلونی های میکروبی در آنجا نیز حضور خواهند داشت، از جمله به واسطه گرما، در کندانسور و مبدل ها، سطح پکینگ ها و یا محل هایی که در معرض نور خورشید می باشد، به همین دلیل ، استفاده از بایوساید برای از بین بردن میکروارگانیسم ها در آب برج خنک کن حیاتی می باشد، در ادامه به بررسی بیشتر این موضوع می پردازیم.

روش های کنترل میکروبیولوژیک آب برج خنک کننده

به طور کلی باکتری ها به سه دسته تقسیم می شوند:

باکتری های هوازی: میکروب هایی که از اکسیژن برای سوخت و ساز استفاده می کنند.

باکتری های غیر هوازی: بدون اکسیژن زنده هستند و از منابع دیگر تغذیه می کنند، مانند سولفات، نیترات

باکتری های اختیاری: می توانند در هر دو محیط اکسیژنی یا غیر اکسیژنی زندگی کنند.

مشکلی که با باکتری ها وجود دارد این است که به محض اینکه روی سطحی می نشینند به سرعت لایه محافظی از پلی ساکارید تشکیل می دهند، این لایه باکتری را از آب جدا می کند، بنابراین به راحتی شروع به ضخیم شدن و کاهش انتقال حرارت می شود. حتی هنگامی که باکتری از نوع هوازی باشد، به دلیل لایه محافظ، باکتری های غیر هوازی هم در زیر سطح بوجود می آیند. این ارگانیسم ها می توانند اسید و ترکیبات خطرناک دیگری تولید کنند که به قطعات فلزی حمله کند و آسیب جدی برساند. رسوبات آلی همچنین می توانند سلول های متراکمی ایجاد کنند، جایی که فقدان اکسیژن موجب بوجود آمدن قطب های آندی در بخش هایی از فلز خواهد شد. زنگ زدن حفره حفره ای می تواند نتیجه این عامل باشد بطوریکه عمر دستگاه را به شدت کاهش می دهد.

در همین حین، قارچ ها می توانند به چوب برج خنک کننده حمله کنند به طوری که تخریب غیر قابل جبران باشد و سازه را از بین ببرد، جلبک ها نواحی توزیع آب را می بندند و عملکرد سیستم توزیع آب به شدت کاهش خواهد یافت که برای مقابله باید عملیات آبی در برج خنک کنندهرا مد نظر قرار داد.

هسته اصلی مقابله با میکروارگانیسم ها، اضافه کردن بایوساید اکسید کننده است. توجه کنید که اضافه کردن بایوساید باید قبل از تشکیل لایه میکروبیولوژیک در کندانسور ها، پکینگ ها و محل های دیگر باشد. سال ها بدین منظور از کلرین استفاده می شد، جایی که گاز کلرین به آب برج خنک کن اضافه می شد و واکنش زیر صورت می گرفت:

Cl2 + H2O ⇔ HOCl + HCl

HOCl هیپوکلروس اسید، عنصر کشنده میکرو ارگانیسم ها است، عملکرد این ترکیب به دلیل pH و طبیعت تعادلی هیپوکلروس در آب است.

HOCl ⇔ H+ + OCl-

OCl- بایوساید ضعیف تری از HOCl می باشد، به این دلیل که OCl- قدرت کمتری در نفوذ به دیواره سلول دارد. اثر کشندگی کلرین وقتی pH بالای 7.5 برود به شدت کاهش می یابد، بنابراین برای عملیات آبی با آلکالین، استفاده از کلرین موثر نخواهد بود.

مقدار استفاده از کلرین بستگی به مقدار آمونیا در آب دارد، که با کلرامین رابطه معکوس دارد، به دلیل مسائل محافظتی، در بسیاری از کارخانجات، مایع سفید کننده NaOCL جایگزین کلرین شده است.

جایگزین دیگر، برومین می باشد، جایی که کلرین اکسیدایزر و نمک برومید ( معمولا سدیم برومید ) در آب جبرانی ترکیب شده و به برج خنک کن وارد می شود. این ترکیب موجب بوجود آمدن هیپوبروموس اسید HOBr می شود که قدرت کشندگی کمتری از HOCL دارد اما در pH آلکالین، موثر تر است.

کلرین دی اکساید به دلایل مختلف بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، قدرت کشندگی آن وابسته به pH نیست، با آمونیا واکنش نمی دهد و ترکیبات ارگانیک هالوژنی بوجود نمی آورد. دی اکسید کلرین تاثیر بیشتری در حمله به رسوبات بایو دارد.

ClO2 ناپایدار است و باید در محل تولید شود، قبلا با ترکیب NaCLO2 و کلرین آن را در محل بوجود می آوردند.

2NaClO2 + Cl2 ® 2ClO2 + 2NaCl

این تکنیک نیاز به ذخیره مقادیری از مواد شیمیایی خطرناک دارد و هزینه آن بیشتر از استفاده از سفید کننده و حتی عملیات با برومین می باشد. تکنولوژی جدیدتری هم اکنون در دسترس است و آن طراحی بر اساس فرمول زیر است.

NaClO3 + 1/2 H2O2 + 1/2 H2SO4 → ClO2 + 1/2 O2 + 1/2 Na2SO4 + H2O

کلرات سدیم NaCLO3 به جای کلرایت سدیم هسته اصلی ترکیب است. روش کنترل میکروب ها روش مکمل بایوساید غیر اکسیدی می باشد، به طور معمول، به صورت هفتگی نیاز به اقدام می باشد، در جدول زیر خواص مواد شیمیایی غیر اکسیدی متداول آورده شده است.

ارزیابی دقیق انواع میکروب ها در آب برج خنک کننده لازم است، تا بتوان بهترین و موثرترین بایوساید را انتخاب کرد، هیچ کدام از این ترکیبات بدون تایید و توصیه یک واحد طراحی معتبر نباید مورد استفاده قرار گیرد و استفاده از آن ها باید بر اساس قوانین حفاظت از محیط زیست انجام پذیرد.

مراقبت های حفاظتی در هنگام استفاده از مواد شیمیایی بسیار با اهمیت است، این مواد شیمیایی همانطور که برای میکروارگانیسم ها کشنده است می تواند به سلول های انسانی نیز حمله کند و خطرناک باشد. جهت مطالعه بیشتر به مطلب " کنترل شیمیایی آب برج خنک کننده " مراجعه فرمایید.

https://badrantahvie.com/cooling-tower-microbiological-control/

کنترل شیمیایی آب برج خنک کننده به جهت مقابله با رسوب دارای اهمیت بالایی است، در برج های خنک کن که از آب تازه استفاده می کنند و هیچ نوع ماده شیمیایی و عملیات آبی انجام نمی دهند، اولین ذراتی که تشکیل می شوند کربنات کلسیم CaCO3 هستند، یون های کلسیم +Ca2 تمایل به ترکیب شدن با یون های بیوکربنات -HCO3 دارند، مخصوصا وقتی دما در کندانسور یا دیگر مبدل ها بالا می رود. در این مقاله به بررسی نحوه کنترل شیمیایی آب کولینگ تاور می پردازیم و راه ها و روش های مقابله با تشکیل رسوب را بررسی خواهیم کرد.

بررسی کنترل شیمیایی آب برج خنک کننده

همانطور که گفتیم در حضور گرما، یون های کلسیم با یون های بیوکربنات ترکیب می شوند:

Ca2+ + 2HCO3- + heat = CaCO3 + CO2 + H2O

در میانه قرن قبل متداول ترین راه برای مقابله با رسوب و خوردگی تنها دو پروسه شیمیایی بود، اولی استفاده از اسید سولفوریک برای کنترل pH آب بین 6.5 تا 7 است که اینجا اسید، بیوکربنات را به دی اکسید کربن تبدیل می کند که سپس به صورت گاز فرار می کند. دوم، سدیم دی کرومات نیز به آب اضافه می شد، که کرومیوم یک لایه بروی کربن استیل تشکیل می دهد و خواصی مانند استنلس استیل به آن می بخشید.

این روش عاقلانه نبود زیرا اسید موجب خوردگی بسیار در قطعات برج خنک کنندهمی شد. متاسفانه مواد شیمیایی با پایه کرومات می توانند هگزاولنت کرومیوم +Cr6 تولید کنند، که سمی می باشد. استفاده از این روش هم در سیستم های مدار باز و هم سیستم های مدار بسته کاملا منسوخ شد. روش دیگری جایگزین روش قدیمی شد که از مواد با پایه آلکالین استفاده می شد، در این روش از فسفات ارگانیک و غیر ارگانیک ( فسفونات ها ) به همراه ترکیبات پلیمری برای جدا کردن و بهبود ذرات رسوب دهنده غیر کربنات و همچنین دوز کمی از نمک روی استفاده می شد.

در این روش در رنج های متداول pH کم به زیاد تا 8 ، مقدار خوردگی کاهش می یافت اما همچنین ترکیبات شیمیایی بازدارنده خوردگی نیز در قطب های آنودی و کاتدی فلز اتفاق می افتادند.

این مواد شیمیایی تشکیل کربنات کلسیم را به حداقل می رساند، اما اگر خوب نظارت نشود می تواند منجر به تشکیل کلسیم فسفات شود، برای همین دلیل است که ترکیبات پلیمری استفاده می شود.

کمپانی های فعال در زمینه نظارت بر کنترل شیمیایی آب برج خنک کننده، سیستم های نظارت پیچیده و برنامه های متفاوتی برای فسفات و فسفنات ها ارایه کرده اند اما مشکل جدیدی بوجود آمده است، بسیاری از منابع آب با فسفر آلوده شده و موجب رشد نسلی از جلبک های سمی شده است، بنابراین هیچ وقت نباید آب آلوده شده به فسفر را به منابع آبی وارد کرد.

وقتی نوع عملیات آبی در برج خنک کنندهرا انتخاب می کنید، نرم افزار مدل سازی می تواند کمک بزرگی بکند. تعداد معدودی از شرکت های پیشتاز در تکنولوژی این نرم افزار ها را طراحی و ارائه داده اند که می تواند جهت مدل سازی عملیات آبی مورد استفاده قرار گیرد.

برج خنک کننده یا کولینگ تاور (Cooling Tower) 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. در برج خنک کن بخشی از آب با دریافت گرما از فاز مایع به فاز بخار تبدیل می شود و به اتمسفر وارد می شود. هنگامی که این تبخیر انجام شود با توجه به انرژی که از آب گرفته شده است میزان دمای مابقی آب که به صورت سیال است کاهش می یابد. به این پدیده سرمایش تبخیری ( Evaporative Cooling ) می گویند و این همان چیزی است که در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می گیرد. ( وظیفه برج خنک کننده )

برج خنک کننده در کجا استفاده می شود؟

برج خنک کن به صورت گسترده در انواع صنایع به کار می رود از جمله در صنایع نفت ، پالایشگاه ، پتروشیمی ، نیروگاه حرارتی ، نیروگاه اتمی ، کارخانجات شیمیایی ، غذایی ، دارویی ، صنایع ذوب فلزات ، ریخته گری ، کوره های القایی ، صنایع تولید لاستیک و پلاستیک ، صنایع تولید شیشه ، صنایع تولید سرامیک و کاشی ، صنایع تولید خودرو ، صنایع رنگ ، کارخانجات تولید لبنیات و مواد غذایی ،  صنایع تولید کاغذ و تقریبا هر جایی که در پروسه تولید و ساخت نیاز به آب خنک باشد. ( مطالعه بیشتر در مورد برج خنک کننده نیروگاه )

تاریخچه برج خنک کننده از قرن 19 آغاز می شود که برج خنک کن اولین بار برای استفاده در موتور بخار و خنک کردن کندانسور مورد استفاده قرار گرفت ، این کندانسور ها برای به مایع در آوردن بخار حاصل از موتور بخار مورد استفاده قرار گرفتند تا فشار پشت موتور را کاهش دهند و در نتیجه مصرف سوخت کاهش یابد و همچنین آب تقطیر شده مجددا مورد استفاده قرار گیرد.

چرا کولینگ تاور در بالای ساختمان های مسکونی، تجاری و اداری نصب می شود؟

برای خنک کردن هوای درون ساختمان از تجهیزات سرمایش استفاده می شود. تجهیزات اصلی یک سیستم سرمایش عبارتند از : چیلر ، برج خنک کن ، فن کوئل ، هواساز و پمپ .

چیلر ها آب بسیار سرد با دمای 5 تا 10 درجه سانتیگراد تامین می کنند، این آب سرد وارد فن کوئل و هواساز می شود و هوای داخل ساختمان را خنک میکند. چیلر در هنگام کار گرم می شود و برای فعالیت مداوم و موثر نیاز به خنک کردن آن می باشد، کولینگ تاور برای خنک کردن چیلر به کار می رود. برج خنک کن گرمای چیلر را گرفته و به هوا می فرستد. انتخاب چیلر و برج خنک کن برای ساختمان وابسته به شرایط آب و هوایی منطقه می باشد، شرایط انتخاب در شهر تهران در جدول زیر نشان داده شده است. ( مطالعه بیشتر چیلر و برج خنک کننده )

انواع برج خنک کن کدام است؟

برج خنک کن دارای انواع مختلفی می باشد که از لحاظ مسیر جریان آب و هوا، نحوه ساخت و روش انتقال حرارت تقسیم بندی می شوند. انتخاب نوع برج خنک کن بر اساس نوع و نیاز واحد بهره بردار انتخاب می گردد. تقسیم بندی انواع کولینگ تاور به شرح زیر است ( توضیح کامل انواع برج خنک کننده )

تجهیزات و قطعات برج خنک کن

قطعات برج خنک کننده عبارتند از: الکتروموتور ، کاهنده دور/ گریبکس ، فن استک ، نازل ها / آب پخش کن ، لوله های توزیع آب ، پکینگ / سطوح انتقال حرارت ، قطره گیر ، بدنه / تشت / سازه اصلی ، ساپورت های فلزی با کامپوزیت جهت نگه داشتن تجهیزات ، فلنج های ورود و خروج ، دریچه های هوا، اتصالات دستگاه. هر کدام از این قطعات و تجهیزات دارای انواع مختلف هستند که متناسب طراحی و عملکرد برج خنک کن مورد استفاده قرار می گیرند.

• الکتروموتور : به گردش درآوردن پروانه ( الکتروموتور برج خنک کن باید در مقابل رطوبت ، حرارت و هوای آلوده عایق باشد و در شرایط آب و هوایی مختلف عملکرد آن دچار اخلال نشود )
• فن : به جریان انداختن هوا در کولینگ تاور( فن یکی از مهمترین و اصلی ترین اجزاء برج خنک کن می باشد که عملکرد دستگاه به شدت به آن وابسته می باشد. فن باید سبک باشد تا نیروی گشتاور محرکه کمتری برای به دوران درآوردن آن لازم باشد و همچنین مقاومت کافی در برابر تنش و خستگی داشته باشد به صورت متداول از استیل ، آلومینیوم ، فایبرگلاس و یا انواع پلاستک می سازند. فن ها معمولا در دو نوع محوری و سانتریفیوژ مورد استفاده قرار می گیرند که نوع سانتریفیوژ فشار استاتیکی بالاتر و نوع محوری دبی بالاتری تأمین می کنند )

• فن استک : دودکش بالای برج خنک کن ( فن استک به جریان هوای خروجی نظم بخشیده و از عملکرد فن محافظت می کند. فن استک برج خنک کن با نام های تنوره فن و یا فن رینگ نیز نامیده می شود. طراحی فن استک باید به نحوی باشد که اصطحکاک و اتلاف انرژی را به حداقل برساند و سرعت و فشار هوا را کنترل نماید. معمولا فن استک یا فن رینگ از جنس فایبرگلاس ساخته می شود که با ابعاد دقیق قابل ساخت است و بسیار سبک می باشد، فن استک ها جهت بیشینه کردن راندمان فن، جلوگیری از چرخش برعکس فن و کمینه کردن چرخش مجدد هوای خروجی مورد استفاده قرار می گیرند.  به طور کلی فن استک از سه ناحیه ناحیه تشکیل شده است: ناحیه ورودی، ناحیه صاف و ناحیه بازیابی سرعت. )
• پکینگ : ایجاد سطح تماس گسترده میان آب و هوا ( نقش پکینگ ایجاد حداکثر سطح تماس میان آب و هوا در طولانی ترین بازه زمانی ممکن می باشد تا بتواند تبخیر را به حداکثر رسانده و آب را بیشتر خنک کند. پکینگ یا سطوح انتقال حرارت به عنوان قلب کولینگ تاور شناخته می شود و در دو مدل اساسی اسپلش ( قطره ای ) و فیلمی طراحی و ساخته می شود. هر دو نوع پکینگ فیلمی و اسپلش برای استفاده در کولینگ تاور به کار برده می شوند ، اما پکینگ فیلمی دارای راندمان بیشتری نسبت به پکینگ اسپلش می باشد و سطح تماس گسترده تری میان آب و هوا ایجاد می نماید ولی پکینگ فیلمی نسبت به پکینگ اسپلش در مقابل رسوب و آب بی کیفیت مقاومت کمتری دارد و ضمن اینکه تحمل دمایی کمتری دارد زودتر دچار گرفتگی و فرسایش می شود. )

• نازل : پاشش و توزیع آب
• قطره گیر : جلوگیری از پرتاب آب به بیرون
• لوور : دریچه های ورود هوا
• حوضچه یا تشت: محل جمع شدن آب سرد
• سیستم توزیع آب : لوله ها ورود و خروج آب
• فلنج: اتصالات ورودی و خروجی
• اسکلت و سازه : بدنه و استخوانبندی برج خنک کن
• کلگی توزیع آب : در برج های گرد جهت توزیع آب ( آبگردان یا آب پخش کن برج خنک کننده بروی لوله اصلی ورودی در مرکز برج سوار می شود ، آب از قسمت زیرین کلگی توزیع آب وارد شده و از خروجی ها به صورت دورانی بوسیله لوله های آرم توزیع می گردد )

• چوب اشباع : چوب اشباع شده جهت ایجاد سطح تماس آب و هوا ( فرآیند اشباع سازی جهت افزایش عمر چوب به وسیله اسید کرومات مس و به میزان مشخص تحت فشار صورت می گیرد و معمولا از چوب درختان کاج نزدیک به قطب شمال ( چوب روسی ) با رعابت استاندارد های حد ترک و گره در چوب استفاده می شود )
• کاهنده دور تسمه ای : پولی جهت کاهش سرعت دورانی پروانه ( جنس کاهنده دور موتور و کاهنده دور فن از چدن می باشد که دارای شفت بلند از فولاد گالوانیزه می باشد، می توان این قطعه را از برنج یا استنلس استیل نیز تهیه نمود، برای چرخش دو قسمت بروی هم از بلبرینگ استفاده می شود این بلبرینگ باید مقاومت و کیفیت کافی داشته باشد تا طی عملکرد دستگاه به مشکل نخورد )

• شفت : انتقال حرکت دورانی الکتروموتور به گیربکس
• گیربکس : جعبه دنده جهت کاهش سرعت دورانی پروانه

در کاتالوگ برج خنک کننده تمام مشخصات شامل شرح کارکرد، جدول مشخصات فنی، شرح قطعات و اجزاء، نمودار تعیین ظرفیت و رزومه پروژه های برج خنک کن آورده شده است.

لوازم جانبی برج خنک کن:

به تجهیزات تکمیلی برای کولینگ تاور جهت اقدامات کنترل ، محافظت ، نظارت و نگهداری می گویند. این تجهیزات معمولا شامل سوئیچ های کنترل ارتعاش ، هیتر تشت، سیستم کنترل هوشمند یا ترموستات برج خنک کن ، ترتیب سنج برج های خنک کن ، کنترل سطح آب و شیر های برقی و سنسور های دما و ... می باشند. هر کدام از این لوازم جانبی برج خنک کن برای هدف و کاربردی مشخص طراحی شده است که بنا به نیاز کاربر برج خنک کن طراحی و مورد استفاده قرار می گیرند. ( مطالعه بیشتر لوازم جانبی برج خنک کننده )

• سیستم کنترل هوشمند: کنترل دور پروانه با اینورتر و بر اساس دما ( این سیستم از اجزاء اصلی اینورتر ، پی آی دی کنترلر  و سنسور تشکیل شده است. نحوه کار این سیستم به این شکل است که سنسور دمای آب خروجی از برج خنک کننده را اندازه گرفته و به صورت میلی ولت به پی آی دی کنترلر ارسال می کند سپس پی آی دی کنترلر آن را پردازش می کند و به صورت میلی آمپر به اینورتر فرمان می دهد تا سرعت دوران پروانه را به وسیله فرکانس بین صفر تا پنجاه هرتز تنظیم و به الکتروموتور فرمان دهد )

• هیتر : هیتر جهت جلوگیری از یخ زدن کولینگ تاور در زمستان ( هیتر تشت برج خنک کننده عبارتست از هیتر های برقی که در تشت آب سرد برج خنک کننده تعبیه می شوند تا از یخ زدن و شکستن تشت در فصول سرد سال محافظت کنند. همچنین این هیتر ها با گرم کردن آب تشت فضای داخل برج خنک کن را نیز گرم نموده و از یخ بستن قسمت های فوقانی از جمله فن و الکتروموتور جلوگیری می کنند. این هیتر ها باید به صورت مناسب و فلنجی نصب شود تا خطر برق گرفتگی ایجاد نکند و همچنین از قطعات ضد زنگ و بسیار مقاوم باشد تا به مرور زمان دچار مشکل نشود )

• پیمایش گرمایی: پیمایش گرمایی الکتریکی در برج خنک کن ( Electrical heat trace ) عبارتست از کابل های گرما دهنده ای که دور تشت برج خنک کن و در طول مسیر لوله کشی خوابانده شده و با تولید گرما از جریان الکتریکی از یخ زدن تشت و لوله ها و تجهیزات دیگر محافظت می کند.

• سوِئیچ ارتعاش: کنترل ارتعاش در کولینگ تاور ( سوئیچ کنترل ارتعاش برج خنک کن جهت جلوگیری از تخریب مکانیکی دستگاه به هنگام بار یا ارتعاش بیش از حد مورد استفاده قرار می گیرد. در صورتی که یکی از قطعات متحرک برج خنک کن مانند فن دچار مشکل شود قبل از تخریب شروع به ارتعاشات غیر عادی می کند که در صورت قرار دادن سوئیچ کنترل بلافاصله کولینگ تاور را خاموش می کند و از تخریب بیشتر برج خنک کن جلوگیری می شود و قبل از آسیب این فرصت را به کاربر می دهد که در زمان مناسب نسبت به تعمیرات با هزینه های به مراتب کمتر اقدام شود )

• کنترل سطح آب: تنظیم سطح آب درون برج
• ترموستات: تنظیم دما آب خروجی کولینگ تاور
• ترتیب سنج : روشن کردن متناوب سلول های کولینگ تاور
• شیر برقی: جهت کنترل ورود آب جبرانی

مراحل خرید برج خنک کن به چه صورت است؟

جهت خرید برج خنک کننده ابتدا باید پلان نیاز به دستگاه خنک کن نوشته شود، سپس با توجه شرایط دمایی ظرفیت برج خنک کن مشخص شود، نوع دستگاه ، قطعات و تجهیزات بررسی و انتخاب شود، قیمت ها و خدمات تامین کنندگان مقایسه شود و سپس نسبت به خرید اقدام گردد.

قیمت برج خنک کن چقدر است؟

قیمت برج خنک کننده همانند سایر دستگاه های صنعتی وابسته به پارامتر ها و شاخصه های متعددی می باشد، باید در نظر داشت که هزینه استفاده از کولینگ تاور، فقط هزینه مربوط به خرید آن نمی باشد و هزینه های جانبی دیگری از جمله هزینه طراحی و اجرای لوله کشی، هزینه ساخت فوندانسیون ، هزینه تأمین آب را شامل می شود. قیمت تمام شده یک برج خنک کن صنعتی مجموع هزینه های ساخت اجزا تشکیل دهنده به ترتیب زیر می باشد:

مانند تمام تجهیزات و ماشین آلات صنعتی کولینگ تاور را نیز می توان به صورت دست دوم خریداری کرد یا به فروش رسانید. استفاده از برج خنک کن دست دوم اگرچه در ابتدا می تواند هزینه های اولیه کمتری برای خریدار داشته باشد ولی در صورتیکه این برج خنک کن شرایط فنی مناسبی نداشته باشد و یا دچار استهلاک شده باشد امکان دارد در ادامه هزینه های تعمیرات و نگهداری بالایی را به خریدار تحمیل نماید. ( نحوه کارشناسی و موارد فروش برج خنک کننده دست دوم )

ظرفیت کولینگ تاور را چگونه باید تعیین کنیم؟

انتخاب برج خنک کن بر اساس چهار پارامتر اصلی دمای ورود آب به کولینگ تاور ، دمای خروج آب از کولینگ تاور ، حداکثر دمای مرطوب محیط نصب و دبی آب در گردش انجام می شود و پس از تعیین تناژ و ظرفیت باید نسبت به تطبیق دبی آب فعلی و اتصالات اطمینان حاصل کرد.

محاسبه ظرفیت کولینگ تاور به دو روش امکان پذیر است، استفاده از نرم افزار آنلاین برج خنک کن، استفاده از نمودار های انتخاب کولینگ تاور:

جهت وارد کردن اطلاعات در نرم افزار واحد های دما حتما باید به درجه سانتیگراد باشد و واحد دبی آب به متر مکعب در ساعت باشد. میتوانید از محاسبه گر های تبدیل واحد دما و تبدیل واحد دبی آب جهت تغییر واحد ها استفاده کنید.

مفهوم تناژ برج خنک کن چیست؟

تناژ برج خنک کننده به معنی تن تبرید یا ظرفیت خنک کاری کولینگ تاور است و واحدی برای سنجش انتقال حرارت است. یک تن تبرید برابر میزان گرمای لازم برای آب کردن یک تن ( 907 کیلوگرم ) یخ 0 درجه به آب 0 درجه در مدت زمان 24 ساعت می باشد. یک تن برابر 12000 Btu/hr یا 3.5 kw می باشد. بنابراین وقتی اعلام می شود که تناژ یک برج خنک کن برابر 200 تن تبرید است یعنی برابر 700 کیلووات یا 2400000 Btu/hr می باشد. معمولا برای تفکیک و دسته بندی برج های خنک کن از واحد تن استفاده می شود به طور مثال برج خنک کن CS-100 یعنی برج خنک کن مدل CS با ظرفیت 100 تن تبرید است.

محاسبه راندمان برج خنک کننده

دمای مرطوب محل نصب کولینگ تاور را چگونه پیدا کنیم؟

در صفحه دمای مرطوب شهر های ایران اطلاعات بیش از 450 شهر ایران را جمع آوری و بروی سایت قرار داده ایم، این اطلاعات از ایستگاه های هواشناسی سراسر کشور ایران گرد آوری شده است. دمای خشک شهر های ایران را هم جهت بررسی بیشتر قرار داده ایم.

میزان مصرف آب برج خنک کن چقدر است؟

برج خنک کن دستگاهی است که به کمک مکانیزم تبخیر آب موجب خنک شدن آب می شود ، که این عملکرد مصرف آب قابل توجهی را به دنبال خواهد داشت. محاسبه مصرف آب برج خنک کن بر اساس شش پارامتر تعیین می گردد که به ترتیب : دمای ورود آب گرم به برج خنک کن ، دمای خروج آب سرد از برج خنک کن ، دمای مرطوب هوا ، دبی آب در گردش در برج خنک کن ، سیکل تغلیظ طراحی شده و مقدار نرخ پرتاب آب از کولینگ تاور می باشد. ( محاسبه مصرف آب برج خنک کننده )

میزان تبخیر آب در برج خنک کن چقدر است و به چه عواملی بستگی دارد؟

تبخیر آب در برج خنک کن مقدار آبی است که درهنگام فعالیت کولینگ تاور تبخیر و به صورت بخار آب از دستگاه خارج می گردد. برج های خنک کن دستگاه های تبخیری هستند یعنی عملکرد این دستگاه بر اساس تبخیر آب می باشد. این دستگاه سطح تماس و زمان تماس بیشتر میان آب و هوا ایجاد می کند که موجب کاهش دمای آب می شود. میزان تبخیر آب ارتباط مستقیم با توان خنک کاری دستگاه دارد هر چه دستگاه ابعاد بزرگتر و تناژ بیشتری داشته باشد میزان تبخیر صورت گرفته بسیار بیشتر خواهد بود. ( محاسبه تبخیر آب در برج خنک کننده )

بلودان به چه معنی است؟ چگونه مقدار آن را بدست آوریم؟

بلودان مقدار آبی است که از آب کولینگ تاور تخلیه و با آب تازه جایگزین میکنیم تا میزان سختی آب را کاهش دهیم. برج خنک کن یک دستگاه تبخیری است و همواره به دلیل تبخیر آب ، مقدار سختی و غلظت املاح آب در حال افزایش است. در صورتی که میزان املاح موجود در آب از نقطه اشباع عبور کند رسوب شروع به تشکیل شدن خواهند کرد و اگر این میزان املاح و ناخالصی بالاتر از نقطه اشباع باشد رسوبات به سرعت به شکل ذرات بسیار سخت در می آیند و به تمامی اجزاء کولینگ تاور آسیب وارد می کنند. به همین دلیل برای جلوگیری از افزایش بیش از حد سختی، مقداری از آب در حال گردش در کولینگ تاور تخلیه شده و آب جدید جایگزین می شود که به این عمل بلودان یا زیر آب میگویند. ( محاسبه بلودان برج خنک کننده )

پرتاب آب در برج خنک کن چقدر است و به چه عواملی بستگی دارد؟

پرتاب آب در برج خنک کن به قطرات آبی گویند که بوسیله جریان هوا به بیرون از برج خنک کن پرتاب می گردند. انتقال این قطرات به بیرون از کولینگ تاور علاوه بر اینکه باعث هدر رفت آب می شود در عین حال باعث آلوده شدن محیط می شود به طوریکه اگر در آب کولینگ تاور مواد شیمیایی خطرناک یا باکتری لژوینلا باشد در محیط و فضا پخش شده و باعث بیمار شدن افراد می شود، بیماری لژیونلا یکی از خطرناکترین بیماری ها است که در مبتلایان باعث مرگ میشود. ( محاسبه پرتاب آب در برج خنک کننده )

آیا می توانیم مصرف آب برج خنک کن را کاهش دهیم؟

در حقیقت راه هایی برای کاهش مصرف آب برج خنک کننده هست از جمله نصب کنترل هوشمند اینورتر، تنظیم دمای خروجی مورد نیاز، استفاده از مواد شیمیایی ضد رسوب، نصب آفتابگیر، تخلیه بلودان از آب گرم و... ولی نباید از هیچ کدام از این راه ها انتظار معجزه داشت زیرا که اساس کار کولینگ تاور بر تبخیر آب استوار می باشد.

تعمیر برج خنک کن چگونه است و در چه زمانی باید انجام شود؟

تعمیرات برج خنک کننده شامل مجموعه اقداماتی جهت بازسازی ، بروز رسانی و بهسازی برج خنک کننده است، اقداماتی از جمله: تعویض قطعات مصرفی شامل پکینگ، تسمه، نازل، آب پخش کن، بازسازی بدنه و رفع نشتی کولینگ تاور، تعویض قطعات معیوب از جمله پروانه یا الکتروموتور و یا ارتقا عملکرد دستگاه شامل کاهش مصرف آب یا کاهش مصرف انرژی. بسیاری از قطعات کولینگ تاور در دوره زمانبندی مشخص نیاز به بازرسی ، تعمیر و یا تعویض دارند، بازرسی قطعات باید مطابق جدول زمانبدنی صورت پذیرد.

نگهداری برج خنک کن در زمستان

نگهداری برج خنک کننده در زمستان برای واحد هایی که در مناطق سردسیر به کار گرفته می شوند یا واحد هایی که در زمستان به فعالیت می پردازند دارای اصول مهمی می باشد که باید رعایت شود. در هنگام استفاده از کولینگ تاور اگر دمای مرطوب محیط به مدت 24 ساعت کمتر از صفر درجه سانتیگراد باشد ما این حالت را " شرایط یخ زدگی پایدار " می نامیم.

• هرگز برج خنک کننده را بدون بار حرارتی راه اندازی نکنید.
• هر گاه نیاز بود از بای پس برای بالا بردن دمای آب استفاده کنید.
• هرگز مقدار دبی آب را کاهش ندهید و همیشه در محدوده نرمال به روی پکینگ ها توزیع شود.
• میزان دبی فن کنترل شود و در صورت نیاز فن از مدار خارج شود.
• بررسی روزانه کولینگ تاور جهت جلوگیری از یخ زدن.

مطالعه کامل مطلب " نگهداری برج خنک کننده در زمستان "

لوله کشی برج خنک کن چگونه انجام می شود؟

لوله کشی برج خنک کننده به معنی ایجاد و ساخت مسیر انتقال آب میان سیستم و دستگاه برج خنک کننده است. جهت خنک کردن آب باید بتوانیم آن را به برج خنک کننده منتقل و پس از خنک شدن مجددا به سیستم برگردانیم. این انتقال به وسیله قدرت پمپ و در مسیر لوله کشی رفت و برگشت میان سیستم و برج خنک کننده انجام می شود. لوله کشی برج خنک کن دارای اصول و قواعد زیر می باشد:

• پمپ باید در پایین ترین نقطه لوله کشی قرار بگیرد.
• تکه های لوله کشی اعم از زانویی و مابقی باید به صورت هم مرکز نصب شود.
• ترجیحا قطر لوله کشی در تمام مسیر یکسان باشد.
• ترجیحا مسیر لوله کشی صاف و دارای کمترین پیچ و تاب باشد.
• بهتر است زانویی ها، شیر ها و صافی ها در مسیر خروج پمپ باشد.
• لوله مکش پمپ حتی الامکان صاف باشد.
• در مسیر مکش گیج نصب کنید تا فشار منفی تشخیص داده شود.
• با طراحی واتر لگ در لوله کشی اجازه ندهید پس از خاموش کردن پمپ برج سر ریز کند.

مشکلات رایج در لوله کشی کولینگ تاور عبارتند از:

1. تخمین غلط هد پمپ
2. به وجود آمدن کاویتاسیون و از دست رفتن قدرت پمپ به دلیل فشار ناکافی مکش
3. وجود هوا در ناحیه مکش پمپ
4. رفتار غیر پایدار پمپ در نقاط عملکرد به دلیل کاربرد اشتباه کنترل های بای پس و یا افت فشار بالا در نازل ها
5. تعمیر و نظارت ناکافی بروی پمپ ، گرفتگی لوله و رسوب گرفتن کندانسور

انتخاب پمپ برج خنک کن به چه صورت می باشد؟

انتخاب پمپ برج خنک کن بر اساس دو پارامتر دبی آب در گردش و مجموع هد آب به دست می آید. دبی آب در گردش عبارتست از مقدار حجم آب در واحد زمان که در مدار برج خنک کننده به گردش در می آید و هد به معنی اختلاف فشار لازم برای به جریان انداختن آب درون مدار می باشد.

محاسبه هد پمپ برج خنک کننده برابر مجموع هد مورد نیاز برای غلبه بر اصطکاک جریان آب در طول لوله کشی ، هد استاتیک ( فقط برج خنک کننده مدار باز ) ، افت فشار آب در کندانسور ، افت فشار آب در برج خنک کننده  و شیر ها می باشد. ( مطالب مرتبط لوله مکش پمپ برج خنک کننده و کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده )

کیفیت آب برج خنک کن

کیفیت آبی که در کولینگ تاور به گردش در می آید بسیار مهم می باشد چراکه اگر کیفیت آب پایین باشد به تجهیزات دستگاه آسیب رسانده و موجب تشکیل رسوبات خواهد شد. عملیات آبی در برج خنک کننده به معنی مجموعه اقدامات و تمهیداتی است که به منظور جلوگیری از آسیب به برج خنک کن به وسیله رسوب می باشد. در واحد های صنعتی عملیات آبی برای افزایش عمر تجهیزات و حفظ راندمان برج های خنک کن ضروری می باشد و اگر عملیات آبی انجام نشود موجب رشد ارگانیگ ها ، گرفتگی و خوردگی در کولینگ تاور می شود که می تواند راندمان آن را تحت تأثیر قرار دهد و هزینه های تعمیر و نگهداری و توقف برج خنک کن را به دنبال خواهد داشت.

وجود چه موادی در آب برج خنک کن مضر می باشد؟

• آلکالینیتی : بزرگی ذرات کربنات کلسیم را تعیین می کند.
• کلراید : فلزات را دچار خوردگی می کند ، بسته به نوع تجهیزات برج خنک کننده مقادیر مختلف آن قابل تحمل است.
• سختی : تشکیل رسوب در برج خنک کننده و تجهیزات
• آهن : وقتی با فسفات ترکیب شود می تواند گرفتگی ایجاد کند.
• مواد آلی : موجب رشد میکروارگانیسم ها و در نتیجه گرفتگی و خوردگی خواهد شد.
• سیلیکا : موجب تشکیل رسوب سخت می شود.
• سولفات : مانند کلراید به شدت موجب خوردگی فلزات می شود.
• مجموع ذرات جامد حل شده ( TDS ) : به تشکیل رسوب ، گرفتگی و خوردگی کمک می کند.
• مجموع ذرات جامد معلق ( TSS ) : موجب تشکیل رسوب ، تشکیل فیلم و خوردگی می شود.

سیکل تغلظ به چه معنی می باشد؟

سیکل تغلیظ برج خنک کننده به معنی نسبت غلظت ذرات جامد حل نشده در آب برج خنک کن در قیاس با آب جبرانی وارد شده به برج خنک کن می باشد. یعنی نسبت TDS آب درون برج خنک کننده به TDS آب جبرانی وارد شده به برج خنک کن، سیکل تغلیظ برج خنک کننده با اختصار COC نمایش داده می شود و نشان دهنده این است که چه مقدار از آب کولینگ تاور باید تخلیه شود و آب تازه جایگزین شود.

چه اقداماتی می توان جهت افزایش کیفیت آب برج خنک کن انجام داد؟

روش عملیات آبی بسته به نیاز، نوع و عملکرد برج خنک کن متفاوت می باشد ولی معمولا شامل اقدامات زیر است :

• افزایش کیفیت آب جبرانی برج خنک کن.
• فیلتراسیون و فرا فیلتراسیون.
• مبدل یون / نرم کننده آب.
• افزودنی های شیمیایی.
• فیلتراسیون جانبی.
• بلودان.

دمای خشک شهر های ایران به عنوان یک پارامتر مهم در طراحی تجهیزات سرمایش در این محاسبه گر ارائه گردیده است که اطلاعات بیش از 450 شهر ایران را در خود جای داده است، این اطلاعات از ایستگاه های هواشناسی سراسر کشور ایران گرد آوری شده است. کشور ایران گرم و خشک است و باید با طراحی و انتخاب صحیح تجهیزات ، مصرف انرژی را کاهش داد. دمای خشک محیط دمای قابل حس در هوای محیط است و عددی است که جهت سنجش گرمی یا سردی هوا و روزانه در هواشناسی اعلام می گردد. اعداد دمای خشک بر اساس فرمت 95 درصد به 5 درصد بدست آمده است به این معنی که تنها در 5 درصد از اوقات سال ممکن است که دمای خشک از این عدد بالاتر برود و این فرمت مناسبی برای طراحی است.

بررسی دمای خشک شهر های ایران

دمای خشک ( Dry bulb ) دمایی است که بوسیله دماسنج در هوای آزاد اندازه گیری می شود ، این اندازه گیری باید دور از تابش مستقیم نور خورشید و رطوبت باشد، دمای خشک هوا به اختصار دمای هوا نامیده شده و دمای ترمودینامیک است.

دمای خشک مقدار گرمای موجود در هوا را نشان می دهد و رابطه مستقیم با میانگین انرژی جنبشی مولکول های هوا دارد. معمولا دما در واحد های سلسیوس، کلوین و درجه فارنهایت اندازه گیری می شودتبدیل واحد دما

برخلاف دمای مرطوب ، دمای خشک مقدار رطوبت موجود در هوا را نشان نمی دهد و دمای خشک محور افقی جدول سایکرومتریک می باشد. از دمای خشک محیط به عنوان مهمترین معیار در طراحی ساختمان ها و مراکز مسکونی و تجهیزات سرمایش و گرمایش، استفاده می شود.

کشور ایران منطقه ای گرم و خشک است، همانطور که در نقشه مشاهده میفرمایید نیمه جنوبی کشور به دلیل نزدیک شدن به خط استوا و مجاورت خلیج زیبای فارس، گرم تر از نیمه شمالی می باشد، نواحی مرکزی و شرقی کشور بیابانی است و تنها در خط سلسله کوه های زاگرس و شمال کشور هوا خنک تر و معتدل می باشد.

دمای خشک شهر تهران حدودا برابر 38 درجه سانتیگراد می باشد ، این دما میانگین بالاترین دمای خشک هوا در شهر تهران می باشد که در طراحی تجهیزات سرمایش از قبیل چیلر ، فن کوئل ، هواساز مورد استفاده قرار می گیرد. برای طراحی برج خنک کنندهاز دمای مرطوب استفاده می شود و دمای خشک نقشی در طراحی کولینگ تاور ندارد.

در محاسبه گر بالا می توانید دمای خشک بیش از 450 شهر و منطقه کشور ایران را به دست آورید، کشور ایران گرم و خشک می باشد، در نقشه زیر شرایط دمایی حاکم بر ایران را مشاهده می فرماییددمای مرطوب شهر های ایران

https://badrantahvie.com/drybulb-temperature-iran-cities/

تبخیر آب در برج خنک کننده مقدار آبی است که درهنگام فعالیت کولینگ تاور تبخیر و به صورت بخار آب از دستگاه خارج می گردد. برج های خنک کننده دستگاه های تبخیری هستند یعنی عملکرد این دستگاه بر اساس تبخیر آب می باشد. این دستگاه سطح تماس و زمان تماس بیشتر میان آب و هوا ایجاد می کند که موجب کاهش دمای آب می شود. میزان تبخیر آب ارتباط مستقیم با توان خنک کاری دستگاه دارد هر چه دستگاه ابعاد بزرگتر و تناژ بیشتری داشته باشد میزان تبخیر صورت گرفته بسیار بیشتر خواهد بود. در محاسبه گر زیر می توان به صورت آنلاین مقدار تبخیر آب در برج خنک کنندهواحد زمان برای گرمترین روز تابستان در شهر مورد نظر را بدست آورد.

مکانیزم تبخیر آب در برج خنک کننده

تبخیر فقط از سطح آب انجام می شود و در هر دمایی صورت می گیرد، هر چه دمای آب بالاتر باشد و سطح آب گسترده تر باشد میزان تبخیر آب نیز بیشتر خواهد شد. وقتی مولکول های سطح آب انرژی لازم را کسب کنند می توانند از سطح آب جدا شده و به شکل گاز وارد هوا شوند، هنگامی که این تبخیر انجام شود با توجه به انرژی که از آب گرفته شده است میزان دمای مابقی آب که به صورت سیال است کاهش می یابد. به این پدیده سرمایش تبخیری ( Evaporative Cooling ) می گویند و این همان چیزی است که در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می گیرد.

تبخیر فقط از سطح آب انجام می شود و در هر دمایی صورت می گیرد، هر چه دمای آب بالاتر باشد و سطح آب گسترده تر باشد میزان تبخیر آب نیز بیشتر خواهد شد. وقتی مولکول های سطح آب انرژی لازم را کسب کنند می توانند از سطح آب جدا شده و به شکل گاز وارد هوا شوند، هنگامی که این تبخیر انجام شود با توجه به انرژی که از آب گرفته شده است میزان دمای مابقی آب که به صورت سیال است کاهش می یابد. به این پدیده سرمایش تبخیری ( Evaporative Cooling ) می گویند و این همان چیزی است که در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می گیرد.

عوامل موثر بر تبخیر آب عبارتند از:

·         مقدار جریان هوا: اگر جریان هوای تازه ( غیر اشباع ) بروی سطح آب وجود داشته باشد میزان تبخیر افزایش می یابد و لایه مرزی نفوذ بخار آب در سیال کاهش می یابد.

·         سطح تماس: هر چه سطح تماس آب با هوا بیشتر باشد میزان تبخیر افزایش خواهد یافت.

·         دمای آب: هر چه دمای سیال آب بالاتر باشد میزان انرژی جنبشی آب بالاتر است و در نتیجه مولکول ها راحت تر از سطح سیال جدا شده و تبخیر می شوند. (دمای مرطوب شهر های ایران )

·         میزان اشباع بودن هوا : هر چقدر میزان اشباع بودن هوا از بخار آب کمتر باشد تبخیر راحت تر صورت می گیرد، به عبارتی میزان دمای مرطوب محیط اگر کمتر باشد تبخیر بیشتر و آسان تر اتفاق می افتد.

میزان تبخیر آب در برج خنک کننده با استفاده از اصول بالا، به دلیل وجود فن هوا به جریان در آمده و همزمان در قسمت پکینگ ها سطح گسترده میان آب و هوا بوجود می آید. در کولینگ تاور با افزایش جریان هوا ، سطح تماس و زمان تماس مقدار تبخیر آب را افزایش می دهیم.

تبخیر آب در برج خنک کننده به مقدار زیاد انجام می شود و در حقیقت اساس کارکرد کولینگ تاور می باشد، این آب با گرفتن گرمای نهان و تبخیر، موجب خنک شدن مابقی آب موجود در سیستم می شود. مقدار گرمای مورد نیاز جهت تبخیر آب برابر 2260 کیلو ژول بر کیلوگرم یا 40.8 کیلو ژول بر مول آب می باشد ، یعنی اگر یک لیتر آب ( یک کیلوگرم ) در برج خنک کن تبخیر شود به میزان 2260 کیلو ژول گرما از آب دریافت می کند و به اتمسفر وارد می کند.

مصرف آب در برج خنک کن محدود به تبخیر نیست و شامل مجموع تبخیر، پرتاب و بلودان می باشد، البته تبخیر بیشترین مصرف آب در کولینگ تاور می باشد، تعیین مقدار بلودان با توجه به طراحی عملیات آبی است و در اختیار کاربر می باشد. (محاسبه مصرف آب برج خنک کننده )

M=E+D+B

M=Make up water m3/hr

E=Evaporation loss m3/hr

D=Drift loss m3/hr

B=Blow down m3/hr

جهت مطالعه بیشتر به مطالب " محاسبه آب جبرانی برج خنک کن " و " کاهش مصرف آب برج خنک کننده " مراجعه فرمایید.

https://badrantahvie.com/evaporation-in-cooling-tower/

برج خنک کننده ابارا ساخت شرکت مشهور ژاپنی (Ebara) سازنده انواع دستگاه های تهویه مطبوع می باشد. کولینگ تاور هایی که از این شرکت در کشور ایران وارد و نصب گردیده است عموما از نوع فایبرگلاس جریان متقاطع ( مسیر ریزش آب و جریان هوا به صورت متقاطع ) است ، توزیع آب در این نوع کولینگ تاور به صورت ثقلی انجام می شود و دستگاه مجهز به پکینگ پی وی سی فیلم با لبه داخلی قطره گیر می باشد. با توجه به گستردگی نصب این نوع کولینگ تاور در سطح کشور لازم است اطلاعاتی در مورد لوازم و پکینگ این نوع کولینگ تاور ارائه دهیم ، جهت تهیه پکینگ و سایر قطعات این نوع کولینگ تاور با شرکت بادران تهویه صنعت تماس حاصل فرمایید.

عملکرد برج خنک کننده ابارا

برج های خنک کننده ابارا جریان متقاطع هستند، آب از دو طرف قسمت فوقانی با جاذبه زمین به صورت ثقلی روی پکینگ ها رو به پایین حرکت می کند و هوا همزمان به وسیله مکش پروانه از دو لبه کنار به صورت افقی وارد می شود، مسیر آب و هوا در هنگام تماس با یکدیگر به صورت متقاطع می باشد، تبخیر از روی پکینگ ها انجام می شود.

مزایای کلی برج خنک کن جریان متقاطع : این نوع کولینگ تاور دارای ارتفاع ریزش آب زیادی می باشد ، بنابراین آب به راحتی فرصت پیدا کرده تا با هوا تماس پیدا کرده تبخیر شود و خنک کاری بیشتری صورت پذیرد. به دلیل مسیر متقاطع جریان هوا و آب ، امکان پرتاب قطرات آب از برج خنک کننده به حداقل ممکن رسیده و در نتیجه پرت آب در این برج خنک کننده بسیار اندک است. نحوه ریزش آب در این برج های خنک کننده به کمک گرانش انجام می شود ، بنابراین سیستم توزیع آب ساده تر و دارای عمر بیشتری است.

در برج خنک کننده جریان متقاطع آب و هوا در یک مسیر متقاطع با یکدیگر تماس دارند، به همین دلیل این نوع برج خنک کنندهجریان متقاطع نامیده می شود.

سیستم توزیع آب درابارا به صورت ثقلی می باشد، آب با فشار پمپ از طریق لوله به بالای تشت می رسد و از طریق باکس توزیه به آرامی به روی سطح تشت توزیع پخش می شود، زیر تشت در ردیف های متوالی سوراخ هایی وجود دارد که آب به صورت قطره به سمت پایین و روی پکینگ ها حرکت می کند.

پکینگ برج ابارا

این آب بروی پکینگ ها حرکت می کند همزمان هوا از لبه های کنار وارد دستگاه می شود و از میان صفحات پکینگ برج خنک کنندهعبور می کند، مبادله حرارت و جرم در ناحیه پکینگ صورت می گیرد و بدینوسیله آب خنک می شود و در تشت دستگاه جمع می شود.

پکینگ برج ابارا نقش اصلی را در ایجاد سطح تماس میان آب و هوا دارد و در حقیقت قلب دستگاه می باشد، این پکینگ از ورق های از جنس پی وی سی ساخته میشود که دارای گام و مشخصات مشخص و منحصر به فردی است، برای تهیه این نوع پکینگ مطابق نمونه اصلی با شرکت بادران تهویه صنعت تماس حاصل فرمایید.

در تصویر زیر کاتالوگ برج خنک کننده ابارا ( سری MX ) را ملاحظه می فرمایید. این دستگاه ها را می توان به صورت ماژولار در کنار یکدیگر نصب شوند و به همین جهت فضای کمتری اشغال خواهند کرد.

به دلیل ورود هوا از دو طرف برج خنک کننده جریان متقاطعو بسته بودن دو طرف دیگر ، می توان سلول های برج خنک کننده را به صورت مدولار در حالی که فضای کمی اشغال می کنند در کنار هم و به صورت سری قرار داد. در دو طرف بسته دستگاه امکان تعبیه درب ورود وجود دارد بنابراین ورود اپراتور و تعمیرات برج خنک کنندهبه درون دستگاه به راحتی امکان پذیر است. معمولا به دلیل ملاحضات مربوط به شکل گیری مسیر جریان هوا و آب، ساختار دستگاه بزرگ تر است و ساخت این دستگاه پر هزینه تر از برج خنک کننده جریان مخالف است.

https://badrantahvie.com/ebara-cooling-tower/

پرتاب آب در برج خنک کننده: به قطرات آبی گویند که بوسیله جریان هوا به بیرون از برج خنک کننده پرتاب می گردند. انتقال این قطرات به بیرون برج خنک کننده علاوه بر اینکه باعث هدر رفت آب می شود در عین حال باعث آلوده شدن محیط می شود به طوریکه اگر در آب کولینگ تاور مواد شیمیایی خطرناک یا باکتری لژوینلا باشد در محیط و فضا پخش شده و باعث بیمار شدن افراد می شود، بیماری لژیونلا یکی از خطرناکترین بیماری ها است که در مبتلایان باعث مرگ میشود، در ادامه به بررسی نرخ پرتاب آب و همچنین راه های کنترل آن می پردازیم.

پرتاب آب در برج خنک کننده و بیماری لژیونلا

قطره گیر برج خنک کننده یکی از مهمترین بخش های کولینگ تاور برای تامین سلامتی و ایمنی می باشد، قطره گیر ها آخرین سنگر محافظت انسان در برابر باکتری لژیونلا می باشند. این بیماری نوعی از سینه پهلو است که توسط باکتری های بی هوازی به وجود می آید و در افرادی که سیستم ایمنی ضعیف دارند می تواند موجب مرگ شود.

باکتری لژیونلا در آب و خاک زندگی می کند ، رودخانه ها ، دریاچه ها و خاک از جمله مکان های این باکتری است که به صورت محدود و اندک وجود دارد که این حضور محدود لژیونلا در طبیعت بی خطر است ولی وقتی آب گرم به همرا مواد مغزی و میکروارگانیزم های دیگر وجود داشته باشد باکتری به شدت رشد کرده و خطر ایجاد می کند. بیماری لژیونلا اولین بار در سال 1976 در فیلادلفیا مطرح شد که سیستم آب هتل و بیمارستان به شدت به باکتری های لژیونلا آلوده شده بود و تعداد زیادی از افراد بر اثر بیماری کشته شدند.

با بیماری لژیونلا در برج خنک کنندهبوسیله دو عنصر مقابله می شود:

·         - برنامه عملیات آبی در برج خنک کنندهبه صورت منظم

·         - طراحی صحیح و نصب قطره گیر ها با شرایط مناسب

اگر به هر دلیلی برنامه عملیات آبی به مشکل بخورد و قطع شود قطره گیر ها آخرین سد در برابر باکتر های لژیونلا می باشند. قطره گیر ها قطعاتی هستند که در مسیر های خروج هوا ( یا ورود هوا ) از برج خنک کننده قرار می گیرند و در حالیکه اجازه عبور هوا را می دهند ولی قطرات آب را گرفتار کرده و به سیستم بازمیگردانند. اگر قطرات ریز آب که شاید حامل باکتری های کشنده بیماری باشند از برج خنک کننده خارج شوند ممکن است تا شعاع دو کیلومتر در هوا پرتاب شوند و بوسیله انسان ها استشمام شوند.

چه زمانی نرخ پرتاب قطرات آب بیش از اندازه می شود:

·         - قطره گیر ها در جای مناسب نصب نباشد.

·         - قطره گیر ها شکسته شده باشد.

·         - قطره گیر ها گرفته شده و کثیف باشد.

بنابراین توصیه میشود قطره گیر ها در جای مناسب قرار گیرد، به صورت منظم تمیز شود و اگر شکسته شده تعویض شود.

نرخ پرتاب قطرات آب در کولینگ تاور

فرض کنید یه دستگاه برج خنک کننده به ابعاد 2.4 متر در 2.4 متر به مدت 8 ساعت در روز کار کند، مقدار دبی 34.7 لیتر در ثانیه باشد بنابراین کل آب گردش یافته در 8 ساعت برابر یک میلیون لیتر خواد بود. در اینصورت:

·         - اگر قطره گیر ها صحیح و بسیار تمیز در جای مناسب باشد نرخ پرتاب برابر 0.001% خواهد بود یعنی 10 لیتر در روز.

·         - اگر قطره گیر ها در حالت نرمال و معمولی نصب شده باشد نرخ پرتاب برابر 0.0002% خواهد بود یعنی 20 لیتر در روز.

·         - اگر قطره گیر ها کثیف و گرفته باشد نرخ پرتاب برابر 0.0005% خواهد بود یعنی 50 لیتر در روز.

·         - ولی اگر قطره گیر ها در جای مناسب نباشد و یا شکسته باشد نرخ پرتاب حدودا برابر 0.02% یعنی برابر 200 لیتر در روز خواهد بود.

در نظر داشته باشید ، هر قطره ای که به بیرون پرتاب شود ممکن است حامل باکتری لژیونلا باشد، بنابراین قطره گیر ها نقش حیاتی دارند. اگر مقدار 10 CFU/ml عدد مجاز لژیونلا باشد حالا اثر 10، 20، 50 یا حتی 200 لیتر در روز چه خواهد بود؟ اگر سلامتی انسانها به خطر بیافتد این اعداد چه اهمیتی پیدا می کنند؟

طبق دستورالعمل مدت زمان دوره تمیز کاری و بررسی قطره گیر برج خنک کنندههر 3 ماه یکبار می باشد. توصیه می شود در هنگام تمیز کاری دوره ای قطره گیر ها تصاویری از آن ها تهیه شود و آرشیو شود تا در صورت لزوم بعدا بررسی شوند.

بنابراین شرکت های سازنده کولینگ تاور باید اهمیت ویژه ای به قطره گیر ها بدهند ، هر چه پرتاب آب کمتر باشد امکان انتشار بیماری کمتر خواهد بود.

بنابراین یک سیستم قطره گیر خوب مزایای زیر را در بر خواهد داشت:

·         - جلوگیری از انتشار باکتری لژیونلا

·         - افزایش راندمان سیستم

·         - کاهش مصرف آب

·         - کاهش مصرف مواد شیمیایی برج خنک کننده

·         - جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات یا ساختمان های اطراف کولینگ تاور

پس اگر برج خنک کننده شما پرتاب بیش از اندازه دارد بلافاصله با شرکت ما تماس بگیرید ، ما بهترین راه جلوگیری از پرتاب آب در برج خنک کنندهرا برای شما طراحی خواهیم نمود و بهترین نوع قطره گیر ها را در اختیار شما قرار خواهیم داد.

https://badrantahvie.com/cooling-tower-drift-loss/

محاسبه برج خنک کننده به معنی به دست آوردن مقدار تن مورد نیاز برج خنک کننده متناسب با شرایط طراحی می باشد. این محاسبه بر اساس چهار پارامتر صورت می پذیرد : دمای آب ورودی به برج خنک کننده، دمای آب خروج از برج خنک کننده، منطقه جغرافیایی محل نصب برج خنک کننده و مقدار دبی آب در گردش. با توجه به اینکه برج های خنک کننده دستگاه هایی هستند که بر اساس تبخیر کار می کنند بنابراین دمای آب خروج از برج خنک کننده نمی تواند از مقدار وت بالب محیط ( دمای مرطوب محیط ) پایین تر باشد و از نظر عملی حداقل سه درجه بالای دمای مرطوب خواهد رسید.

محاسبه برج خنک کننده

در هنگام محاسبه برج خنک کننده اشتباه رایجی صورت می پذیرد این است که با استفاده از فرمول زیر اقدام به محاسبه مقدار انتقال گرمایی کل می گردد، در حالیکه این فرمول مقدار انتقال گرمای کل را بدست می آورد و نه ظرفیت کولینگ تاور مورد نیاز را، در این فرمول هیچ اشاره ای به دمای مرطوب محیط نشده است، به طور مثال اگر شرایط طراحی به این صورت باشد:

دمای ورود آب 40 درجه سانتیگراد

دمای خروج آب 30 درجه سانتیگراد

محل نصب: شهر اصفهان با دمای مرطوب محیط 17 درجه سانتیگراد

دبی آب 10 متر مکعب در ساعت

بر این اساس مقدار انتقال گرمایی برابر است با:

( Q = 10000 * 4.186 * ( 40 - 30

Q = 418600 kJ/hr 

در این شرایط نیاز به 11 تن برج خنک کننده در شهر اصفهان می باشد، حال اگر این شرایط در شهر تهران باشد با دمای مرطوب 24 درجه سانتیگراد مقدار Q بر اساس رابطه بالا باز هم 418600 kJ/hr خواهد بود ولی در تهران نیاز به 15 تن برج خنک کننده است تا به دمای مورد نظر برسیم. و اگر بخواهیم برج خنک کننده را در شهر آمل نصب کنیم که دمای مرطوب برابر 26.5 درجه سانتیگراد است نیاز به 20 تن تبرید می باشد. ( دمای مرطوب شهر های ایران ) بنابراین این فرمول فقط مقدار Q یعنی انتقال گرمای کل را محاسبه می کند و اثری از دمای مرطوب در آن نیست و نباید محاسبات کولینگ تاور بر این اساس صورت گیرد.

تناژ برج خنک کننده به معنی مقدار توانایی دفع گرما می باشد و واحد آن تن تبرید است. یک تن برج خنک کننده برابر میزان گرمای لازم برای آب کردن یک تن ( 907 کیلوگرم ) یخ 0 درجه به آب 0 درجه در مدت زمان 24 ساعت می باشد. یک تن برج خنک کننده برابر 12000 Btu/hr یا 3.5 kw می باشد. بنابراین وقتی اعلام می شود که تناژ یک برج خنک کنندهبرابر 200 تن تبرید است یعنی برابر 700 کیلووات یا 2400000 Btu/hr می باشد. معمولا برای تفکیک و دسته بندی برج های خنک کننده از تناژ استفاده می شود به طور مثال برج خنک کننده CS-100 یعنی برج خنک کننده مدل CS با ظرفیت 100 تن تبرید است.

در هنگام محاسبه کولینگ تاور نیاز به یک ضریب است، این ضریب را می توان از نمودار های خاصی ( نمودار انتخاب برج خنک کننده ) که مبتنی بر تغییرات دمای مرطوب است، بدست آورد. در محاسبه گر بالا ما فرمول شگفت انگیزی داریم که مقدار تناژ را به دقت بالا بدست می آورد. می توانید به راحتی محاسبات برج خنک کن را در بیش از 400 شهر انجام دهید و برج خنک کننده مورد نیاز خود را انتخاب نماییدمحاسبه مصرف آب برج خنک کننده

توجه فرمایید که پس از بدست آوردن تناژ و مدل برج خنک کن حتما دبی آب در گردش با سایز ورودی دستگاه مطابقت داشته باشد در غیر اینصورت باید سیستم توزیع آب بر اساس نیاز شما تغییر یابد. به طور کلی این محاسبه گر اطلاعات اولیه در اختیار شما قرار می دهد و برای انتخاب نهایی حتما با مهندسین شرکت بادران تهویه صنعت مشاوره نمایید. در این راستا می توانید مطالب روش انتخاب برج خنک کنندهرا نیز مطالعه فرمایید.

https://badrantahvie.com/cooling-tower-calculator/

دمای مرطوب شهر های ایران به عنوان یک پارامتر مهم جهت طراحی برج خنک کننده در محاسبه گر بالا ارائه گردید است که اطلاعات بیش از 450 شهر ایران را شامل می شود. این اطلاعات از ایستگاه های هواشناسی سراسر کشور ایران گرد آوری شده است. کشور ایران در بخش گرم و خشک خاورمیانه قرار دارد و از نظر بارندگی در سطح نیمه خشک و خشک است ، در نتیجه در شرایط تنش آبی قرار دارد و میزان مصرف آب بسیار با اهمیت است و باید با طراحی و انتخاب صحیح تجهیزات ، میزان مصرف آب و مصرف انرژی را کاهش داد. اعداد دمای مرطوب بر اساس فرمت 95 درصد به 5 درصد بدست آمده است به این معنی که تنها در 5 درصد از اوقات سال ممکن است که دمای مرطوب از این عدد بالاتر برود و این فرمت مناسبی برای طراحی است.

بررسی دمای مرطوب شهر های ایران

ایران دارای شرایط آب و هوایی شگفت انگیزی است به طوریکه همزمان در نقطه ای از کشور هوا گرم است و در نقطه ای دیگر هوا سرد و گاه این اختلاف به 50 درجه سانتیگراد می رسد ، گرمترین نقطه زمین در چند سال گذشته در کویر لوط ایران بوده است.

این شرایط متفاوت دمایی ناشی از جغرافیایی طبیعی سرزمین اعم از کوه ها ، بیابان ها، رود ها ، دریا ها و دریاچه ها می باشد. ایران در وضعیت تنش آبی قرار دارد در نتیجه در کشوری با این شرایط آب و هوایی نیاز است که تجهیزات بر اساس دمای همان محل مورد بهره برداری انتخاب گردد.

دمای مرطوب یا ( wet-bulb ) است یعنی دمای یک حجم از هوا وقتی با تبخیر آب و گرفتن گرمای نهان به رطوبت اشباع 100 درصد برسد و خنک شود. در حقیقت دمای مرطوب پایین ترین دمایی است که به وسیله تبخیر آب می توان به آن رسید و دمای مرطوب را به وسیله دماسنج دمای مرطوب اندازه می گیرند همچنین می توان دمای مرطوب را با داشتن دمای خشک و میزان رطوبت نسبی به دست آورد، بنابراین در هوایی با رطوبت نسبی 100 درصد دمای خشک و دمای مرطوب با هم برابر است ، تحلیل دما و رطوبت در نمودار سایکرومتریکامکانپذیر است.

اساس طراحی در کولینگ تاور حداکثر دمای مرطوب برج خنک کنندهمی باشد به طور مثال ، حداکثر دمای مرطوب تابستان در شهر تهران برابر 24 درجه سانتیگراد است که با این حساب در تابستان می توان دمای آب برج خنک کن را تا 3 درجه بالای دمای مرطوب یعنی در حدود 27 درجه سانتیگراد پایین آورد.

کشور ایران دارای شرایط آب و هوایی شگفت انگیزی است به طوریکه همزمان در نقطه ای از کشور هوا گرم است و در نقطه ای دیگر هوا سرد و گاه این اختلاف به 50 درجه سانتیگراد می رسد ، گرمترین نقطه زمین در چند سال گذشته در کویر لوط ایران بوده است.

نقشه دمای مرطوب ایران

در نقشه زیر محدوده مناطق با دمای مرطوب نشان داده شده است، مناطق قرمز با دمای مرطوب بسیار بالا ، خطوط زرد مناطق با دمای مرطوب بالا و باقی به ترتیب بنفش ، سبز تیره ، سبز کم رنگ و مناطق با کمترین دمای مرطوب با خطوط آبی کمرنگ نشان داده شده است. در مناطق آبی، سبز کمرنگ ، سبز پر رنگ و رنگ بنفش ، برج خنک کننده راندمان بسیار خوبی خواهد داشت ولی در مناطق کنار دریای خزر و کناره های خلیج فارس به دلیل دمای مرطوب زیاد استفاده از برج خنک کننده مشکل است.

همراهان گرامی در صورتیکه هرگونه مغایرتی در اطلاعات محاسبه گر دمای مرطوب شهر های ایرانمشاهده کرده اید و یا پیشنهادی دارید لطفا در قسمت زیر با ما در ارتباط باشید و ما را از نظرات ارزشمند خود مطلع سازید.

https://badrantahvie.com/wetbulb-temperature-iran-cities/

تبدیل واحد دما ( Temperature ) : دما یک کمیت فیزیکی ( کمی ) است که میزان گرمی یا سردی را نشان می دهد و در حقیقت نمایانگر انرژی گرمایی در ماده است که به وسیله دما سنج اندازه گیری می شود. برای اندازه گیری دما چندین مقیاس واحد تعریف شده است که مهمترین آن ها مقیاس سلسیوس ( سانتیگراد ) و مقیاس فارنهایت می باشد که درجه سانتیگراد با C نمایش داده می شود و درجه فارنهایت با F نمایش داده می شود. مقیاس دیگری که در مطالعات علمی بکار می رود مقیاس کلوین می باشد که با نماد K نشان داده می شود. رابطه ریاضی میان سانتیگراد و فارنهایت F = C * ( 9/5 ) +32 است که می توان دو واحد دما را به هم تبدیل نمود، همینطور رابطه ریاضی کلوین و سانتیگراد K = C + 273.15 می باشد. با استفاده از محاسبه گر می توانید واحد های دما را به هم تبدیل کنید.

بررسی تبدیل واحد دما

بررسی دما در تمام علوم طبیعی از جمله فیزیک، شیمی، پزشکی، بیولوژی و علم زمین دارای اهمیت می باشد. بسیاری از خواص فیزیکی از دما تاثیر می پذیرند از جمله:

خواص فیزیکی ماده ( جامد، مایع، گاز و پلاسما ) ، غلظت، حلالیت، فشار و رسانایی الکتریکی

نرخ و مقدار واکنش های شیمیایی

مقدار تابش گرمایی

سرعت صوت

مقایس سلسیوس مهمترین مقیاسی است که در دنیا مورد استفاده قرار می گیرد، این مقیاس تجربی و دارای تاریخچه قدیمی می باشد که در آن صفر درجه سانتیگراد برابر نقطه یخ زدن آب و صد درجه سانتیگراد برابر نقطه جوش آب می باشد ( هر دو در فشار بارومتریک سطح دریا ) به دلیل 100 درجه فیمابین دو عدد این مقیاس سانتیگراد نامیده می شود.

مقیاس کلوین که بعد ها توسط سازمان بین المللی واحد ها تعریف شد با نماد K نشان داده می شود و هر درجه مقیاس آن با سانتیگراد برابر است و فقط باید با عدد 273.15 جمع شود. عدد صفر درجه کلوین پایین ترین دمایی است که از نظر تئوری قابل مشاهده است ولی از نظر تجربی تنها می توان به این دما نزدیک شد. مقیاس فارنهایت بیشتر در ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد که در فشار بارومتریک سطح دریا در این مقیاس آب در 32 درجه فارنهایت یخ می زند و در 212 درجه فارنهایت به جوش می آید.

در برج خنک کننده هم اندازه گیری و محاسباتی که بروی دما انجام می شود نقش اصلی را دارد. به وسیله دماهای ورود و خروج آب در برج خنک کننده است می توان محاسبه راندمان برج خنک کننده را انجام داد و یا ظرفیت حرارتی کولینگ تاور را طراحی نمود، جهت مطالعه بیشتر نیز می توانید به مطلب ” دمای مرطوب برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

https://badrantahvie.com/temperature-converter/

قشه برج خنک کننده شامل مجموعه پلان هایی از ساختار کولینگ تاور، نحوه لوله کشی و نقشه فوندانسیون می باشد، این نقشه ها به طور معمول بوسیله سازنده و یا طراح تهیه می شود. در نقشه سازه کولینگ تاور بخش های مختلف دستگاه به صورت انفجاری مشخص می شود و نوع و سایز متریال در هر بخش از سازه مشخص می گردد، در نقشه لوله کشی محل ورود و خروج آب، نوع اتصالات ، سایز لوله ها و محل قرار گیری پمپ ها مشخص می گردد و در نقشه فندانسیون ابعاد و محل ساخت بستر و پایه ها جهت نصب کولینگ تاور مشخص می گردد.

نقشه سازه برج خنک کننده

نقشه ساختاری برج خنک کن نشان دهنده خود سازه، بخش های کولینگ تاور به صورت تفکیک شده و نوع متریال به کار رفته می باشد. این نقشه توسط سازنده دستگاه تهیه می شود و در اختیار کاربر دستگاه قرار می گیرد و او را از محل قرار گیری اجزا، نوع و متریال به کار رفته آگاه می کند تا در زمان بروز مشکل امکان بررسی و تعمیرات امکانپذیرتر و آسان تر باشد.

همانطور که در تصویر بالا می بینید محل قرار گیری هر کدام از اجزا کولینگ تاور و نوع متریال به کار رفته مشخص شده است، این اطلاعات می تواند با جزئیات بیشتر باشد مثلا برای پکینگ این اطلاعات اعلام گردد:

·         پکینگ جریان مخالف ، جنس Rigid PVC ، ضخامت ورق 400 میکرون ، گام پکینگ 19 میلیمتر ، سطح تماس 150 متر مربع در هر متر مکعب ، مقاومت حرارتی 65 درجه سانتیگراد

یا برای الکتروموتور این اطلاعات اعلام شود:

·         الکتروموتور جریان متناوب سه فاز ، برند زیمنس ، کلاس حرارتی F ، حفاظت IP55 ، برند زیمنس فلنج دار ، سرعت دوران 1450 دور در دقیقه ( به همراه دفترچه راهنمای الکتروموتور )

بنابراین به نفع کاربر است تا اطلاعات بیشتری در مورد دستگاه در اختیار داشته باشد تا در کنار دفترچه نگهداری و تعمیرات در مواقع لزوم بتواند تصمیمات و اقدامات صحیح انجام بدهد.

نقشه برج خنک کننده شامل مجموعه پلان هایی از ساختار کولینگ تاور، نحوه لوله کشی و نقشه فوندانسیون می باشد، این نقشه ها به طور معمول بوسیله سازنده و یا طراح تهیه می شود و در اختیار کاربر قرار می گیرد.

نقشه لوله کشی برج خنک کن

نقشه لوله کشی برج خنک کننده نقشه ای شماتیک یا سه بعدی از مسیر لوله کشی ، سایز لوله کشی ، محل قرار گیری تجهیزات و پمپ می باشد. این نقشه توسط طراح سیستم تهیه می شود و می تواند در چندین صفحه و شامل جزئیات بسیار زیادی باشد.

این نقشه هم از آن جهت اهمیت دارد که محل قرارگیری کلیه تجهیزات در سیستم مشخص است. سایز و نوع مسیر لوله کشی به کار رفته و یا مشخصات پمپ ها و تجهیزات دیگر کاملا مشخص شده است، بنابراین بررسی مشکلات بوجود آمده و آنالیز سیستم با این اطلاعات انجام می پذیرد.

نقشه فوندانسیون برج خنک کن

نقشه فوندانسیون برج خنک کننده عبارتست از نقشه ای که محل و ابعاد قرار گیری پایه و بستر کولینگ تاور را مشخص می کند، این نقشه به وسیله سازنده کولینگ تاور تهیه و اعلام می گردد که اطلاعات کامل در مورد نوع متریال لازم و ابعاد دقیق محل قرار گیری پایه ها در اختیار کاربر قرار می گیرد.

این فوندانسیون بوسیله کاربر آماده می شود و سپس کولینگ تاور بروی آن قرار می گیرد. رعایت ابعاد نقشه و دقت طراحی اهمیت بسیار دارد زیرا کولینگ تاور باید به درستی بروی پایه ها قرار گیرد تا ایستایی مناسب داشته باشد.

پرسش های فنی خود را می توانید در صفحه ما در Able2know مطرح فرمایید.

https://badrantahvie.com/cooling-tower-plan/

مواد شیمیایی برج خنک کننده افزودنی هایی است که به آب در گردش در برج خنک کننده اضافه می شود تا در حد ممکن جلوی رسوب، خوردگی و زیست توده ها را بگیرد. آب در گردش در برج خنک کننده در فرآیند خنک شدن به مقدار قابل ملاحظه ای تبخیر می شود که این تبخیر موجب افزایش غلظت املاح و رسوب می گردد. مواد شیمیایی که به آب در گردش برج خنک کننده اضافه می گردند بهترین نقش را در جلوگیری از ایجاد رسوب به عهده دارند. در ادامه به بررسی انواع مواد شیمیایی قابل استفاده در برج خنک کننده می پردازیم.

بررسی مواد شیمیایی برج خنک کننده

بدون افزودن مواد شیمیایی به آب برج خنک کننده راندمان کولینگ تاور به مرور زمان به دلیل ایجاد رسوب، خوردگی و زیست توده ها کاهش خواهد یافت. مواد شیمیایی که می توان به آب کولینگ تاور اضافه نمود به شرح زیر است:

بایوساید:

بایوساید رشد میکروبی توده های زیستی را متوقف می کند ، این میکروارگانیسم ها نه تنها بروی عملکرد کولینگ تاور اثر می گذارد بلکه برای سلامتی انسان ها نیز خطرناک است. استفاده از دو نوع بایوساید متداول است زیرا استفاده از یک نوع بایوساید موجب مقاومت میکروارگانیسم ها شده و بعد از مدتی غیر موثر خواهد بود. بهترین روش افزایش مداوم در دوز پایین بایوساید به آب در گردش می باشد و همچنین در فواصل زمانی مختلف با افزایش دوز بایوساید به آب سیستم شوک داده شود. در مواد شیمیایی برج خنک کننده دو نوع بایوساید مورد استفاده عبارتند از : بایوساید اکسید کننده و بایوساید غیر اکسید کننده.

آب در گردش در برج خنک کننده در فرآیند خنک شدن به مقدار قابل ملاحظه ای تبخیر می شود که این تبخیر موجب افزایش غلظت املاح و رسوب می گردد. مواد شیمیایی برج خنک کننده اضافه می گردند بهترین نقش را در جلوگیری از ایجاد رسوب به عهده دارند.

برای سالیان طولانی کلرین به عنوان ماد از بین برنده میکروارگانیسم ها و جلبک ها استفاده می شد. در سال های اخیر استفاده از کلرین به دلیل ملاحضات زیست محیطی ، ایمنی و خطرات اجرا بسیار کاهش یافته است. همانطور که گفتیم بایوساید ها به دو دسته اکسید کننده و غیر اکسید کننده تقسیم می شوند. اکسید کننده ها اجزا سلول میکروارگانیسم را اکسید می کنند ( واکنش انتقال الکترون ) . غیر اکسید کننده ها از روش شیمیایی دیگری استفاده می کنند. بایوساید های اکسید کننده هنوز هم بیشترین استفاده را در صنعت برج های خنک کننده دارند هر چند استفاده از کلرین کاهش یافته است.

وقتی کلرین به آب برج خنک کننده اضافه می گردد به دو ماده هیپوکلروس و اسید هیروکلریک تقسیم می شود.

Cl2 + H2O Æ HOCl + HCl

ماده HOCL اکسیدان است که به ساختار سلول میکروارگانیسم حمله میکند. افزایش pH موجب افزایش گسست HOCL به یون هیپوکلریت OCL- می شود:

HOCl H+ + OCl-

هر دو HOCL و OCL- اکسید کننده هستند ولی OCL- ضعیف تر است به دلیل اینکه زمان بیشتری می برد تا به ساختار سلول نفوذ کند. بنابراین در صورت افزایش pH قدرت و اثر کلرین به صور قابل ملاحضه ای کاهش می یابد.

به مدت طولانی ، مواد شیمیایی مورد استفاده در برج خنک کننده اسید سولفوریک درجه پایین بود که برای جلوگیری از تشکیل کربنات کلسیم به کار می رفت، همینطور از کرومات و زینک به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شد. این باعث می شد که کلرین به عنوان میکروبایوساید باشد که pH اسیدی باقی مانده کلرین را به صورت HOCL نگه می داشت. به دلیل ملاحضات زیست محیطی و انتشارهگزاولنت کرومیوم به محیط به دلیل کرومات، استفاده از آن ممنوع شد. در روش های مدرن آلکالین با pH از 8.0 تا 9.0 مورد استفاده قرار می گیرد و به جای اسید سولفوریک از بازدارنده های جدید استفاده شده است، همچنین دیگر از کلرین به عنوان بایوساید استفاده نمی شود. همچنین با تغییر نوع پکینگ ها و کم شدن سطوح انتقال حرارت امکان گرفتگی بیشتر شده است و برنامه های اضافه کردن مواد شیمیایی به آب برج خنک کن به کلی تغییر یافته است.

ایمنی مسئله مهم دیگری است که از محبوبیت کلرین کاسته است. گاز کلرین به شدت خطرناک است و قوانین نگهداری و استفاده آن به شدت در سال های اخیر سختگیرانه تر شده است. به دلیل مشکلات در نگهداری و استفاده از کلرین بسیاری از صاحبان صنایع به دنبال جایگزین های مناسب برای آن هستند.

بوجود آمدن ارگانیک های کلرین شده مسئله ی دیگری است، ارگانیک های هالوژن شده به عنوان عامل سرطان زا شناخته شده اند و محدودیت های بسیاری برای آن ها از سال 1979 اعمال شده است. آژانس حفاظت محیط زیست حداکثر مقدار 0.1 ppm تری هالومتان و بعدتر 0.08 ppm را در نظر گرفت است و حتی ممکن است در سال های بعد این مقدار نیز کمتر شود.

در سال 1982 به صنایع نیروگاه اعلام شد کمترین مقدار کلرین را استفاده کنند به طوریکه حداکثر مقدار کلرین خروجی از آب برج خنک کننده 0.5 ppm باشد و مقدار خروجی میانگین کلرین از آب برج خنک کن در طی دو ساعت کمتر از 0.2 ppm باشد. در سال 1985 این اعداد سختگیرانه تر شد و اعلام شد حد استفاده از کلرین در آب برابر 0.011 ppm در میانگین 4 روز باشد و 0.019 ppm برای میانگین یک ساعته، محدودیت ها برای آب شور سخت تر و به ترتیب 0.0075 ppm و 0.013 ppm اعلام شد.

این محدودیت ها موجب شد تا دیگر نتوان از کلرین برای کنترل رسوب و زیست توده ها استفاده کرد. ماده دیگری که جایگزین کلرین شد ماده برومین Br2 بود. مانند کلرین ، برومین با آب واکنش می دهد تا اسید هیپوهالوس HOBr بوجود آورد، برومین هم قدرت اکسید کننده مشابه کلرین دارد اما در شرایط مختلف بر کلرین برتری دارد. یک، جدا شدن HOBr در pH های بالاتر از HOCl اتفاق می افتد که آن را در محیط های آلکالین موثر تر می کند. دو ، برومین با آمونیا مانند کلرین واکنش نمی دهد. سه، برومین برای آلیاژ های مس خوردگی کمتری ایجاد می کند.

برومین به روش های مختلف وارد آب برج خنک کن می شود ، متداول ترین واکنش مایع سدیم بروماید NaBr با کلرین یا هیپوکلریت در محفظه آب جبرانی و سپس ورود به کولیگ تاور می باشد. کلرین باعث فعال شدن اسید هیپوبروموس در واکنش با نمک بروماید می شود:

NaBr + HOCl Æ HOBr + NaCl

بازدارنده رسوب و خوردگی:

این مواد ترکیبی از فسفات ها، پلیمر ها و آزول ها در نسبت های مختلف هستند که نسبت ترکیب آن ها به مقدار سختی آب بستگی دارد. ده ها سال است که مواد شیمیایی ضد خوردگی و ضد رسوب از این ترکیبات تهیه می شوند و به نام های مختلف توسط شرکت ها عرضه می گردند. روش اعمال و دوز مورد استفاده به وسیله متخصص کیفیت آب طراحی می گردد.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” عملیات آبی در برج خنک کننده ” ، ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید  ویدیو های برج خنک کننده 

http://badrantahvie.com/cooling-tower-chemicals/

برج خنک کننده دست دوم کولینگ تاوری است که قبلا در جای دیگری مورد بهره برداری قرار گرفته است. مانند تمام تجهیزات و ماشین آلات صنعتی برج خنک کننده را نیز می توان به صورت دست دوم خریداری کرد یا به فروش رسانید. استفاده از برج خنک کن دست دوم اگرچه در ابتدا می تواند هزینه های اولیه کمتری برای خریدار داشته باشد ولی در صورتیکه این برج خنک کن شرایط فنی مناسبی نداشته باشد و یا دچار استهلاک شده باشد امکان دارد در ادامه هزینه های تعمیرات و نگهداری بالایی را به خریدار تحمیل نماید. در ادامه به بررسی موارد مهم در خرید کولینگ تاور دست دوم می پردازیم.

خرید برج خنک کننده دست دوم

در کشور های توسعه یافته خرید و فروش و حتی اجاره برج خنک کننده متداول است، زیرا برخی پروژه ها به مدت کم ممکن است نیاز به برج خنک کن داشته باشند و یا پروژه مورد استفاده در محل موقتی باشد و بنابر مقتضیات مالی یا دیگر مسائل ، خرید یا اجاره کولینگ تاور دست دوم در دستور کار قرار گیرد.

برج خنک کن استفاده شده جهت خرید و فروش باید شرایط کلی زیر را داشته باشد:

1.       قابل انتقال از محلی به محل دیگر باشد: برخی از برج های خنک کننده در محل نصب شده کاملا فیکس می شوند و انتقال و فروش آن ها غیر ممکن است، مانند برج خنک کننده بتنی که انتقال آن غیر منطقی است.

2.       استحکام سازه برج خنک کن جهت نقل و انتقال: برخی برج های خنک کن طوری طراحی شده اند که توان جابجایی و فشار فیزیکی وارد شده را ندارد ، بنابراین باید به استحکام سازه برج خنک کن جهت انتقال آن توجه نمود.

3.       اتصالات لوله کشی و دیگر موانع: قابلیت جدا شدن بدون آسیب را داشته باشد.

مانند تمام تجهیزات و ماشین آلات صنعتی برج خنک کن را نیز می توان به صورت دست دوم خریداری کرد یا به فروش رسانید. برج خنک کننده دست دوم باید دارای حداقل شرایط فنی و کیفی باشد تا بتوان آن را مورد استفاده مجدد قرار داد.

شرایط خرید برج خنک کننده دست دوم:

علاوه بر موارد فوق کولینگ تاور دست دوم باید دارای حداقل شرایط فنی و کیفی باشد تا بتوان آن را مورد استفاده قرار داد، به بررسی این شرایط به ترتیب اهمیت و هزینه آن می پردازیم:

1.       اولین و مهمترین نکته در خرید برج خنک کن دست دوم وضعیت بدنه و سازه دستگاه و تشت آن است. در صورتیکه تشت آب سرد برج خنک کننده دستگاه دچار مشکل است اکیدا توصیه می شود که از خرید آن خودداری نمایید. اگر برج خنک کننده فلزی است حتما بدنه آن را بررسی بیشتری نمایید زیرا بدنه فلزی به ندرت قابل تعمیر است.

2.       با توجه به اینکه بیش از سی درصد قیمت کل دستگاه برج خنک کن مربوط به پکینگ های آن می باشد، وضعیت پکینگ برج خنک کننده را به دقت بررسی نمایید. اگر پکینگ ها در نیمه عمر خود هستند هزینه های جایگزینی آن ها در آینده در نظر داشته باشید. اگر پکینگ های پی وی سی یا چوب های اشباع به مرحله پوسته پوسته رسیده اند در نظر داشته باشید که زمان تعویض آن ها است.

3.       سیستم متحرک شامل الکتروموتور، کاهش دور یا گیربکس و پروانه را مورد بررسی قرار دهید. بهتر است الکتروموتور را روشن نمایید تا از عملکرد آن مطمئن شوید، پروانه باید بدون صدا و لرزش کار کند. وضعیت الکتروموتور بسیار مهم است زیرا خرید مجدد آن هزینه بالایی دارد.

4.       سیستم توزیع آب را بررسی کنید، سیستم توزیع آب باید بدون نشتی باشد و عملکرد یکنواخت و مناسب داشته باشد اگر بخشی از سیستم توزیع آب دچار مشکل است نگران نباشید احتمالا با هزینه اندک قابل تعمیر است.

5.       اطلاع پیدا کنید که قبل از شما برج خنک کننده مورد بهره برداری در چه صنایعی قرار گرفته است زیرا برخی صنایع فرسودگی بیشتر به دستگاه وارد می کنند، کیفیت آب وارد شده به کولینگ تاور به چه صورت بوده است و قبلا کدام یک از تجهیزات آن مورد تعمیر قرار گرفته و یا جایگزین شده است.

6.       در نهایت اگر تصمیم به خرید کولینگ تاور دست دوم دارید ، کمک گرفتن از یک کارشناس یا مشاور پیشنهاد می گردد. پیشنهاد میشود برج هایی را خریداری کنید که به مدت کم مورد بهره برداری بوده اند و صاحب کالا به دلایل بسیار خاص در صدد فروش آن است، در نظر داشته باشید در صورتیکه برج خنک کننده به طور صحیح کارشناسی نشود در مراحل بعدی ممکن است هزینه سنگینی به خریدار تحمیل کند.

http://badrantahvie.com/used-cooling-tower/

مزایای استفاده از اینورتر در برج خنک کننده هم در افزایش عمر تجهیزات و هم در صرفه جوئي مصرف انرژي در سالهاي اخير كاملا مستند سازي شده است. كنترل كننده هاي دور موتور ( اینورتر ها ) قادرند مشخصه هاي بار را به مشخصه هاي موتور تطبيق دهند. اين اسباب توان راكتيو ناچيزي از شبكه ميكشند و لذا نيازي به تابلوهاي اصلاح ضريب بار ندارند. سیستم کنترل هوشمند برج خنک کننده با اندازه گیری دمای خروجی از برج خنک کننده سرعت دوران فن برج خنک کن تغییر می یابد و موجب صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد، در ادامه به بررسی این موضوع می پردازیم.

فهرست مزایای استفاده از اینورتر در برج خنک کننده:

به بررسی مزایای استفاده از اینورتر می پردازیم:

• در صورت استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور بجاي كنترلرهاي مكانيكي، در كنترل جريان سيالات، بطور مؤثري در مصرف انرژي صرفه جوئي حاصل ميشود. اين صرفه جوئي علاوه بر پيامدهاي اقتصادي آن موجب كاهش آلاينده هاي محيطي نيز ميشود.
• كنترل كننده هاي دور موتور قادرند موتور را نرم راه اندازي كنند موجب ميشود علاوه بر كاهش تنشهاي الكتريكي روي شبكه ، از شوكهاي مكانيكي به فن نيز جلو گيري شود. اين شوكهاي مكانيكي ميتوانند باعث استهلاك سريع قسمتهاي مكانيكي ، بيرينگها و كوپلينگها، گيربكس و نهايتا قسمتهائي از بار شوند. راه اندازي نرم هزينه هاي نگهداري را كاهش داده و به افزايش عمر مفيد محركه ها و قسمتهاي دوار منجر خواهد شد.
• جریان کشیده شده از شبکه در هنگام راه اندازی موتور با استفاده از درایو کمتر از 10% جریان اسمی موتور است.
• کنترل کننده های دور موتور نیاز به تابلوهای اصلاح ضریب قدرت ندارند.
• در صورتي كه نياز بار ايجاب كند با استفاده از كنترل كننده دور ، موتور ميتواند در سرعتهاي پائين كار كند . كار در سرعتهاي كم منجر به كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداشت ادوات و تجهیزات خواهد شد.
• يك كنترل كننده دور قادر است رنج تغييرات دور را ، نسبت به ساير روشهاي مكانيكي تغيير دور، بميزان قابل توجهي افزايش دهد. علاوه بر آن از مسائلي چون لرزش و تنشهاي مكانيكي نيز جلوگيري خواهد شد.
• كنترل كننده هاي دور مدرن امروزي با مقدورات نرم افزاري قوي خود قادرند راه حلهاي متناسبي براي كاربردهاي مختلف صنعتي ارائه دهند.
• کاهش میزان دور پروانه و در نتیجه کاهش جریان هوا در برج خنک کننده به صورت خارق العاده ای موجب کاهش تبخیر آب و در نتیجه صرفه جویی بسیار در مصرف آب خواهد شد.

لزوم مدیریت مصرف انرژی در برج خنک کننده

امروزه در كشورهاي صنعتي الزامات زيست محيطي از يكسو و رقابت بنگاههاي اقتصادي از سوي ديگر ، مديريت بهينه سازي انرژي را در بصورت يك امر غير قابل اجتناب در آورده است. بهترین اقداماتي كه براي صرفه جوئي انرژي در كارخانجات صورت ميگيرد شامل مواردي چون جايگزيني موتورهاي الكتريكي با انواع موتورهاي با بازدهي بالا، استفاده از كنترل كننده هاي دور موتور در كاربردهائي كه اتلاف انرژي در آنها زياد است، بازيافت انرژي از پروسه هاي حرارتي و نظاير انها ميشود. نتايج اعمال چنين اقداماتي نشان ميدهد در موارد زيادي ، و بخصوص در جاهائي كه از فنها ، پمپها، و كمپروسورها در فرايند توليد استفاده ميشود، بكارگيري كنترل كننده هاي دور موتور علاوه بر انعطاف پذير نمودن كنترل فرايند، تاثير قابل توجهي در كاهش مصرف انرژي داشته است. در بسياري از موارد زمان بازگشت سرمايه بين يك تا سه سال ميباشد.

کمتر از 10% موتورها مجهز به درایو هستند. در حالیکه در بیش از 25% آنها استفاده از درایو توجیه اقتصادی دارد. بر اساس مطالعات انجام گرفته توسط اتحادیه اروپا تا سال 2005 میلادی پتانسیل صرفه جوئی انرژی بالغ بر 63.5TWh  در صنایع کشورهای عضو اتحادیه اروپا وجود دارد. که از این میزان بیش از 44.7  TWh آن توجیه اقتصادی دارد. این میزان صرفه جوئی انرژی تنها در سایه استفاده از موتورهای با راندمان بالا و درایو بدست میاید، که سهم درایو در صرفه جوئی دارای توجیه اقتصادی حدود 63% است.

http://badrantahvie.com/inverter-advantages-in-cooling-tower/

کنترل زیست توده ها در برج خنک کننده بسیار با اهمیت می باشد ، زیست توده هایی که ممکن است در کولینگ تاور تشکیل شوند شامل لجن ( Slime ) که به صورت ژلاتین است و جلبک ( Algae ) که سبز رنگ می باشد. زیست توده ها گیاهان جانداری هستند که عموما از نور و مواد موجود در آب تغذیه می کنند، این زیست توده ها در صورتی که کنترل نشوند با رشد و گسترش خود باعث بستن مسیر های جریان آب و هوا در برج خنک کننده و در نتیجه کاهش راندمان دستگاه می شوند که جهت کنترل و از بین بردن این زیست توده ها باید از مواد شیمیایی استفاده نمود .

کنترل زیست توده ها در برج خنک کننده

جهت از بین بردن زیست توده می تواند از کلرین یا ترکیبات کلرین استفاده نمود، اما استفاده بیش از اندازه از کلرین می تواند موجب از بین بردن قطعات چوبی و متریال ارگانیک شود. در صورتیکه کولینگ تاور دچار رشد و گسترش زیست توده شده است جهت اعمال کلرین یا بایوساید برای اولین بار باید با دوز بالا و شوک آور عمل کرد تا کلیه ی زیست توده ها از بین بروند بعد به صورت متناوب دوز کم اعمال گردد ، در این حالت نباید میزان کلرین از ۱ ppm فراتر رود.

از بین بردن زیست توده ها در برج خنک کننده بوسیله اضافه کردن مواد کلرین دار انجام می پذیرد ، این زیست توده ها شامل لجن و جلبک می باشد که با رشد و گسترش در منافذ برج خنک کن موجب اخلال در عملکرد سیستم شده و راندمان دستگاه را پایین می آورد.

کلرین و ترکیبات کلرین باید با احتیاط به آب برج خنک کننده افزوده شود زیراکه موجب کاهش ناگهانی pH آب برج خنک کننده شده و مقاومت خوردگی را کاهش می دهد. همینطور آب کولینگ تاور در صورت افزودن کلرین سمی شده و با رعایت موارد ایمنی باید تخلیه گردد و به هیچ عنوان برای آبیاری گیاهان مورد استفاده قرار نگیرد. چرخه رشد زیست توده ها بسته به نوع و محیط متفاوت است ، که این تفاوتها شامل تغییرات PH ، دما مناسب ، نور کافی و مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر می باشند. زیست توده های مضر به طور کلی در قسمت پایین آب قرار می گیرند و لازم است که کف تشت و بدنه ها به صورت مدام تمیز و پاکسازی شود.

موجودات زیستی ، از جمله جلبک ها ، باکتری ها ، پروتوز ها و قارچ ها ، اغلب زمینه های پرورش آنها را در برج های خنک کننده پیدا می کنند. اگر به درستی کنترل نشود ، رشد بیولوژیکی شکل می گیرد و به عنوان یک سطح چسبندگی طبیعی برای تشکیل مقیاس عمل می کند و منجر به فرسایش می شود که برای بهینه سازی کارایی برج خنک کننده یا سیستم خنک کننده شما، این شرایط می تواند به طور جدی مشکل ساز باشد.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” جلبک در برج خنک کن ” و ” عملیات آبی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/control-of-biological-growth/

کنترل زیست توده ها در برج خنک کننده بسیار با اهمیت می باشد ، زیست توده هایی که ممکن است در کولینگ تاور تشکیل شوند شامل لجن ( Slime ) که به صورت ژلاتین است و جلبک ( Algae ) که سبز رنگ می باشد. زیست توده ها گیاهان جانداری هستند که عموما از نور و مواد موجود در آب تغذیه می کنند، این زیست توده ها در صورتی که کنترل نشوند با رشد و گسترش خود باعث بستن مسیر های جریان آب و هوا در برج خنک کننده و در نتیجه کاهش راندمان دستگاه می شوند که جهت کنترل و از بین بردن این زیست توده ها باید از مواد شیمیایی استفاده نمود .

کنترل زیست توده ها در برج خنک کننده

جهت از بین بردن زیست توده می تواند از کلرین یا ترکیبات کلرین استفاده نمود، اما استفاده بیش از اندازه از کلرین می تواند موجب از بین بردن قطعات چوبی و متریال ارگانیک شود. در صورتیکه کولینگ تاور دچار رشد و گسترش زیست توده شده است جهت اعمال کلرین یا بایوساید برای اولین بار باید با دوز بالا و شوک آور عمل کرد تا کلیه ی زیست توده ها از بین بروند بعد به صورت متناوب دوز کم اعمال گردد ، در این حالت نباید میزان کلرین از ۱ ppm فراتر رود.

از بین بردن زیست توده ها در برج خنک کننده بوسیله اضافه کردن مواد کلرین دار انجام می پذیرد ، این زیست توده ها شامل لجن و جلبک می باشد که با رشد و گسترش در منافذ برج خنک کن موجب اخلال در عملکرد سیستم شده و راندمان دستگاه را پایین می آورد.

کلرین و ترکیبات کلرین باید با احتیاط به آب برج خنک کننده افزوده شود زیراکه موجب کاهش ناگهانی pH آب برج خنک کننده شده و مقاومت خوردگی را کاهش می دهد. همینطور آب کولینگ تاور در صورت افزودن کلرین سمی شده و با رعایت موارد ایمنی باید تخلیه گردد و به هیچ عنوان برای آبیاری گیاهان مورد استفاده قرار نگیرد. چرخه رشد زیست توده ها بسته به نوع و محیط متفاوت است ، که این تفاوتها شامل تغییرات PH ، دما مناسب ، نور کافی و مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر می باشند. زیست توده های مضر به طور کلی در قسمت پایین آب قرار می گیرند و لازم است که کف تشت و بدنه ها به صورت مدام تمیز و پاکسازی شود.

موجودات زیستی ، از جمله جلبک ها ، باکتری ها ، پروتوز ها و قارچ ها ، اغلب زمینه های پرورش آنها را در برج های خنک کننده پیدا می کنند. اگر به درستی کنترل نشود ، رشد بیولوژیکی شکل می گیرد و به عنوان یک سطح چسبندگی طبیعی برای تشکیل مقیاس عمل می کند و منجر به فرسایش می شود که برای بهینه سازی کارایی برج خنک کننده یا سیستم خنک کننده شما، این شرایط می تواند به طور جدی مشکل ساز باشد.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” جلبک در برج خنک کن ” و ” عملیات آبی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/control-of-biological-growth/

انواع شیر مورد استفاده در برج خنک کننده شامل سه تیپ شیر می باشد : شیر های قطع جریان ، شیر های کنترل جریان و شیر های آب جبرانی. شیر ها برای کنترل و تنظیم جریان آب برج خنک کننده به کار می روند. نوع و تعداد شیر مورد استفاده در سیستم برج خنک کن به نوع و سایز برج خنک کننده و همچنین کاربری کولینگ تاور وابسته است. در ادامه این مطلب هر کدام از انواع شیر را مورد بررسی قرار می دهیم و استفاده آن را در انواع برج های خنک کن جریان متقاطع یا جریان مخالف بررسی خواهیم کرد.

بررسی انواع شیر مورد استفاده در برج خنک کننده

به بررسی انواع شیر های مورد استفاده در کولینگ تاور می پردازیم:

شیر قطع جریان

یکی از انواع شیر قطع جریان می باشد ، این نوع از شیر ها معمولا از نوع پروانه ای یا کشویی می باشند و در هر دو نوع برج خنک کننده جریان متقاطع یا برج خنک کننده جریان مخالف مورد استفاده قرار می گیرند. از این شیر ها برای کنترل جریان برج هایی با چند جریان ورودی و یا قطع جریان در برج های چند سلولی استفاده می شود. به دلیل وجود شیر های تنظیم جریان این نوع شیر ها به ندرت در برج های خنک کننده جریان متقاطع به کار می روند و استفاده از آن ها در این نوع برج خنک کننده اجباری نیست. به عنوان یک قانون ، شیر های قطع جریان در محل از لوله کشی قرار گرفته است که مسئولیت آن به عهده کاربر کولینگ تاور است. در برج های خنک کننده بتونی و پیچیده تر ممکن است برخی از شیر های کنترل جریان آب در داخل سیستم یا داخل برج خنک کنندهتعبیه شده باشد. به طور کلی وقتی فشار آب پایین باشد از شیر های کشویی در این گونه موارد استفاده می شود.

شیر های مورد استفاده در برج خنک کننده شامل سه تیپ شیر می باشد : شیر های قطع جریان ، شیر های کنترل جریان و شیر های آب جبرانی.  به طور کلی شیر ها برای کنترل و تنظیم جریان آب برج خنک کننده به کار می روند.

شیر کنترل جریان

در دنیای اصطلاحات برج خنک کننده این شیر ها به عنوان شیر های خروجی به اتمسفر هستند. این شیر ها در انتهای مسیر لوله کشی قرار می گیرند و جهت تنظیم و برابر سازی جریان در سلول ها و بخش های برج های خنک کننده جریان متقاطع به کار می روند. همچنین می توان هر کدام از شیر ها را قطع نمود تا سرویس در آن ناحیه انجام شود در حالی که آب در مابقی سلول ها در حال توزیع است.

شیر آب جبرانی

این شیرها برای جبران آب از دست رفته در کولینگ تاور به کار می روند ، این شیر معمولا توسط سازنده برج خنک کننده روی دستگاه تعبیه می شود و در غیر اینصورت به عهده کاربر برج خنک کن است که آن را در محل مناسب نصب نماید. جهت مطالعه بیشتر به مطالب " لوله کشی برج خنک کننده " و " انتخاب پمپ برج خنک کن " مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-valves/

عملکرد برج خنک کننده در زمستان در واحد های صنعتی بسیار حائز اهمیت می باشد که در ادامه به بررسی آن می پردازیم. برج های خنک کن طوری طراحی شده اند که بیشترین سطح تماس میان آب و هوا را در طولانی ترین زمان ایجاد نمایند. این عملکرد گرچه در تابستان ایده آل است ولی در زمستان ممکن است موجب یخ زدن کولینگ تاور شود، بنابراین جهت کنترل عملکرد برج خنک کننده در زمستان باید ابزاری جهت عملکرد کولینگ تاور وجود داشته باشد. میزان یخ قابل قبول در برج خنک کن لایه نازک یخی است که در ناحیه ورود هوا و لوور ها می نشیند.

این مقدار یخ زدگی در برج خنک کن قابل قبول است و نگرانی در مورد سازه کولینگ تاور و یا عملکرد برج خنک کن ایجاد نمی نماید. اما اگر مقدار یخ ایجاد شده قابل توجه باشد و بروی پکینگ ها و ساپورت ها پیشروی کند برای سازه برج خنک کننده مشکل ساز می شود.

این یخ ایجاد شده روی پکینگ ها ( سطوح انتقال حرارت ) را پوشانده و عملکرد برج خنک کن را مختل می کند در برخی اوقات یخ بروی سازه کولینگ تاور پیشروی می کند و ستونها و بدنه را مورد تهدید قرار می دهد.

بررسی عملکرد برج خنک کننده در زمستان

متد های کنترل یخ زدگی در برج خنک کننده بسته به نوع برج خنک کن ، سیستم توزیع آب و تجهیزات مکانیکی متفاوت است. ولی موارد زیر برای همه شرایط صحیح است:

• پتانسیل یخ زدگی با میزان هوای وارد شده به کولینگ تاور تغییر می کند، در صورتیکه جریان هوا کاهش یابد پیشروی یخ کاهش پبدا می کند و یخ زدگی عقب نشینی می کند.
• در برج های خنک کننده ای که جریان هوا غیر قابل کنترل است ( مانند برج های جریان طبیعی یا برج های خنک کننده هذلولی ) پتانسیل یخ زدگی به صورت معکوس با مقدار بار حرارتی تغییر می کند ، کم شدن مقدار بار حرارتی احتمال یخ زدگی را بالا می برد.
• پتانسیل یخ زدگی با مقدار آب پاشیده شده بروی پکینگ ها رابطه عکس دارد ، کاهش مقدار آب در گردش میزان یخ زدگی را افزایش می دهد.

بیشتر برج های خنک کننده جریان اجباری قابلیت کنترل دبی هوای ورودی را دارند ، امکان تغییر دور پروانه و یا خارج کردن تعدادی از فن ها در این نوع برج های خنک کننده دیده می شود، همچنین برای برج های خنک کننده ای که برای کار در زمستان طراحی می شوند قابلیت کنترل دبی آب هم دیده می شود ، که هم کنترل آب در جریان و هم کنترل دبی هوای در جریان بسیار کمک کننده خواهد بود، ولی در برج خنک کننده جریان طبیعی امکان کنترل میزان هوای ورودی امکانپذیر نمی باشد.

برج های خنک کن طوری طراحی شده اند که بیشترین سطح تماس میان آب و هوا را در طولانی ترین زمان ایجاد نمایند. این عملکرد گرچه در تابستان ایده آل است ولی در زمستان ممکن است موجب یخ زدن کولینگ تاور شود، بنابراین جهت کنترل عملکرد برج خنک کننده در زمستان باید ابزاری جهت عملکرد کولینگ تاور وجود داشته باشد.

جلوگیری از یخ زدگی برج خنک کننده در زمستان

• کنترل دبی هوای ورودی : کنترل میزان دبی هوای ورودی ابزار با ارزشی برای کنترل میزان یخ زدگی در برج خنک کننده است. بوسیله این ابزار می توان در زمستان میزان هوای سرد وارد شده به برج خنک کن را کاهش داد و باعث آب شدن یخ های تشکیل شده در برج خنک کن بوسیله آب گرم در جریان شد. فن هایی با سرعت دورانی حداکثر هیچ کمکی نمیکنند ولی فن هایی دو سرعته با عملکرد در دور پایین در زمستان موجب کاهش یخ زدگی خواهد شد. اما بهترین نوع سیستم استفاده از اینورتر و قابلیت تغییر دور پروانه می باشد که با کاهش یا افزایش دور پروانه اجازه یخ زدن آب را نمی دهد. در برج های چند سلولی می توان یک یا تعدادی از پروانه ها را خاموش کرد تا میزان هوای ورودی به برج خنک کن کاهش یابد. در صورت یخ زدگی شدید در ناحیه ورود هوا لازم است تا برای مدتی کوتاه پروانه یه صورت برعکس کار کند تا هوای گرم را به سمت لوور ها هدایت کند و یخ ها را آب کند. این روش باید برای مدت بسیار کوتاه انجام شود تا موجب یخ زدن فن استک ، پروانه ها و یا تجهیزات مکانیکی نشود. در برج های چند سلولی هرگز یک یا چند فن به صورت برعکس به گردش درنیاید بلکه همه با هم باید برعکس شروع به کار کنند ، در غیر اینصورت ممکن است بخار خارج شده از یک فن به داخل فن با چرخش عکس کشیده شود و یخ زدگی شدید ایجاد کند.
• کنترل دبی آب ورودی : در برج های خنک کننده ای که جهت فعالیت در زمستان طراحی می شوند سیستم توزیع آب باید طوری طراحی شود که امکان تغییر و تمرکز پاشش آب به کناره ها ( نواحی ورود هوا ) را داشته باشد. این نکته در برج های خنک کننده با جریان هوای طبیعی که امکان کنترل هوا وجود ندارد بسیار با اهمیت است. در این روش آب گرم به نواحی کناره های برج که احتمال یخ زدگی بالا است پاشیده می شود. هنگام عملکرد برج خنک کننده در زمستان هنگام استارت اولیه  آب موجود در تشت آبسرد ممکن است بسیار سرد و در حال انجماد باشد بنابراین لازم است قبل از به گردش انداختن آب مقداری از آب گرم ورودی به تشت برج خنک کن بای پس شود تا از یخ زدن آب جلوگیری کند. حتی در هنگام کار هم می توان مقداری از آب گرم را به تشت برج خنک کننده بای پس نمود تا دمای آب تشت در دمای مناسبی قرار گیرد. انتقال آب گرم به تشت در هنگام کار در برج های خنک کننده جریان طبیعی پیشنهاد نمی شود زیرا موجب کاهش آب جریان یافته بروی پکینگ ها شده و خود موجب یخ زدگی می شود. همچنین انتقال آب گرم به تشت در هنگام کار در برج های خنک کننده جریان اجباری زمانی توصیه می شود که امکان کنترل دبی هوای ورودی وجود داشته باشد و این مقدار نباید بیشتر از پنجاه درصد آب در گردش باشد.

در مجموع تفاوتی بین پتانسیل برج های خنک کننده جریان متقاطع با جریان مخالف در یخ زدگی وجود ندارد، ولی در برج های خنک کننده جریان مخالف یخ زدگی در نواحی پر قدرت سازه برج خنک کن اتفاق می افتد و یخ زدایی آن مشکل تر است اما در برج های خنک کننده جریان متقاطع آب از لبه ی مستعد یخ زدگی عبور می کند و احتمال یخ زدگی پایین است. در نهایت بر عهده کاربر کولینگ تاور است تا با استفاده از همه یا هر یک از روش های اعلام شده از بروز یخ زدگی در برج خنک کننده جلوگیری نماید و عملکرد برج خنک کننده در زمستان را تضمین نماید. جهت مطالعه بیشتر می توانید به مقاله ” نگهداری برج خنک کننده در زمستان ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-operation-in-freezing-weather/

گردش مجدد هوا در برج خنک کننده به معنی کشیده شدن و گردش مجدد هوای اشباع خروجی از کولینگ تاور مجددا به درون دستگاه می باشد ، به این شرایط غیر مطلوب ” گردش مجدد هوا ” گفته می شود. شرکت های سازنده برج خنک کننده هنگام نصب برج های خنک کننده زمان زیادی را جهت مطالعه و بررسی جهت باد در محل و امکان گردش مجدد هوا و همچنین طراحی بهینه سیستم برج خنک کننده اختصاص می دهند. گردش مجدد هوا در کولینگ تاور در وهله اول به جهت و سرعت باد وابسته است و هر چه سرعت باد بیشتر شود امکان برگشت هوا به داخل برج خنک کن افزایش می یابد.

عوامل موثر بر گردش مجدد هوا در برج خنک کننده

طبق کد های موجود امکان گردش هوا توسط شرکت سازنده فقط تا مقدار باد با سرعت ۱۰ مایل بر ساعت بررسی می گردد و بررسی و طراحی برای سرعت های بالاتر بسیار پر هزینه و غیر منطقی است. با این حال برخی از فاکتور ها بر میزان گردش مجدد هوا تأثیر گذارند که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم:

• شکل دستگاه

هنگامی که باد به مانعی برخورد می کند مسیر باد مختل شده و منطقه کم فشار در پشت مانع ایجاد می شود ، در این حالت باد سعی می کند در کمترین مسیر آن را جبران کند. اگر مانع بلند و باریک باشد باد به راحتی با چرخیدن دور مانع به حرکتش ادامه می دهد. اگر مانع کشیده و ارتفاع کم دارد باد از بالای مانع عبور می کند و به مسیرش ادامه می دهد، ولی اگر مقاومت در برابر باد ایجاد شود باد مسیر برگشت در پیش میگیرد و به داخل دستگاه بر می گردد، بنابراین شکل کولینگ تاور بر اثر باد بروی دستگاه تأثیر گذار است. در مناطقی که سرعت باد شدید و بحرانی است بهتر از برج خنک کننده گرد استفاده شود که عملکرد و مقاومت مناسبی در باد شدید دارند.

• جهت باد غالب

نصب دستگاه باید با توجه به جهت باد غالب باشد تا کمترین گردش مجدد هوا در برج خنک کن بوجود آید. معمولا باد باید از طرفی با کولینگ تاور برخورد نماید تا کمترین میزان مقاومت و فشار منفی و گردش مجدد هوا در کولینگ تاور بوجود آید.

• سرعت هوای خروجی

هر چه سرعت خروج هوا بیشتر باشد باد اثر کمتری بروی عملکرد برج خنک کن نشان می دهد، سرعت هوای خروجی از برج خنک کننده به میزان توان فن بستگی دارد. به همین منظور مطابق شکل عددی تعریف می شود که نسبت سرعت خروج هوا به سرعت باد است. هر چه این نسبت کم باشد امکان گردش مجدد هوا در کولینگ تاور بیشتر می شود.

همانطور که قبلا اشاره کردیم برج خنک کننده مدور در باد عملکرد بهتری در مقایسه با برج خنک کننده مکعبی دارد. در نمودار زیر نشان داده شده که درصد میزان گردش مجدد هوا در برج خنک کن با نسبت سرعت در برج مدور و مکعبی به چه صورتی است.

سرعت هوای خروجی در برج خنک کننده جریان القایی در حدود ۲۰ مایل در ساعت است در حالیکه سرعت هوای خروجی از برج خنک کننده جریان اجباری برابر ۵تا ۶ مایل در ساعت است بنابراین برج های خنک کن جریان اجباری بیشتر در معرض گردش مجدد هوا در برج خنک کننده می باشد. در شکل نشان داده شده است که نسبت سرعت پایین در برج خنک کننده جریان اجباری موجب گردش مجدد هوای شدید شده و عملکرد برج خنک کننده را مختل می کند.

• ارتفاع و محل فن استک برج خنک کننده

می توان جهت جلوگیری از پدیده گردش مجدد هوا در برج خنک کن ارتفاع فن استک برج خنک کننده را افزایش داد و یا فن استک ها را در محل های تعبیه کرد که باد اثر کمتری داشته باشد. هر چه ارتفاع خروج هوا از برج خنک کننده بالاتر باشد امکان برگشت و گردش مجدد وجود ندارد.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-recirculation/

اصطلاحات برج خنک کننده شامل مجموعه اصطلاحات فنی وکلماتی است که در دانش و صنعت برج خنک کننده به کار می رود. جهت استفاده و بهره برداری مناسب از سیستم برج خنک کننده است باید با پارامتر ها و مسائل فنی برج خنک کننده آشنا بود ، بنابراین در این مقاله سعی کردیم فهرستی از لغاتی که در صنعت برج خنک کن مورد استفاده قرار می گیرند و دارای مفاهیم فنی هستند تهیه کنیم و در اختیار همراهان گرامی شرکت بادران تهویه صنعت قرار دهیم ، یادآور می شویم که برخی از این اصطلاحات تنها در صنعت برج خنک کننده به کار می روند و واحدی برای آن ها تعریف شده است که بیشترین کاربرد را دارد ، این لیست به روز می شود.

بررسی اصطلاحات برج خنک کننده

 ACFMدبی حجمی واقعی مخلوط هوا و بخار ، واحد: فوت مکعب بر دقیقه

Air Horsepowerخروجی توان فن ( در دبی هوای مشخص و مقاومت مشخص ) واحد: اسب بخار

Air inlet ناحیه ورود هوا

Air rate جریان جرمی هوای خشک در هر فوت مربع ، واحد : پوند بر فوت مربع در ساعت ، نشانهG

Air travel فاصله ای که هوا از میان پکینگ عبور می کند

Air velocity سرعت مخلوط بخار و هوا ، واحد: فوت در دقیقه ، نشانه V

Ambient wet-bulb Temperature دمای مرطوب محیط

Approach اختلاف دمای آب سرد خروجی از برج خنک کننده و دمای مرطوب محیط

Atmospheric حرکت آزاد هوا در برج خنک کننده

Automatic Variable-Pitch fan نوعی از فن که هاب آن دارای مکانیزمی است که اجازه می دهد تا تیغه های فن به صورت همزمان و اتوماتیک تغییر زاویه دهند ، این پروانه ها برای کنترل ظرفیت دستگاه و صرفه جویی در مصرف انرژی به کار می روند.

Basin تشت آب سرد برج خنک کننده

Basin curb ارتفاع تشت آب سرد برج خنک کننده

Bay فاصله بین فریم های متوالی

Bent  هر واحد فریم شامل ستون ، بست و نگه دارنده ها

Bleed-Off  عمل بلو دان یا  زیر آب برج خنک کننده 

Blow down تخلیه درصدی از آب جهت کنترل میزان املاح و سختی ها ، واحد: متر مکعب در ساعت

Blower  فن سانتریفیوژ دمنده ، برای فشار استاتیکی بالا

Blowout پرتاب آب به بیرون

Brake Horsepower مقدار توان واقعی الکتروموتور ، واحد: اسب بخار ، نشانه bhp

Btu مقدار گرمای مورد نیاز برای بالا بردن یا پایین آوردن دما به میزان یک درجه فارنهایت برای یک پوند آب ( واحد انگلیسی انتقال گرما ) 

Capacity  مقدار دبی آب گالن در دقیقه که برج خنک کننده در اپروچ و رنج و دمای مرطوب مشخص می تواند خنک کند

Casing بدنه خارجی برج خنک کننده به غیر از لوور ها

Cell یک واحد برج خنک کننده که می تواند به تنهایی و به صورت مستقل با دبی و جریان هوای مشخص کار کند ، دارای دیواره و پارتیشن مشخص است و ممکن است دارای یک یا چند فن و سیستم توزیع آب باشد

Chimney بدنه برج خنک کننده هذلولی

Circulating water rate مقدار دبی آب در گردش ، واحد: گالن در دقیقه

Cold water temperature دمای آب خروجی از برج خنک کننده ( بدون اثر آب جبرانی و زیرآب ) ، واحد: فارنهایت ، نشانه CW

Collection basin تشتی که آب در آن جمع شده و سپس به سوی پمپ مکش می شود.

Counterflow جهت جریان هوا در پکینگ ها در خلاف جهت جریان پاشش آب است.

Distribution basin در برج های جریان متقاطع به تشت توزیع آب گرم می گویند.

Distribution system قسمت هایی از برج خنک کن که در توزیع آب گرم نقش دارند مانند لوله ها و نازل ها و …

Double flow هنگامی که در برج خنک کننده جریان متقاطع آبگرم از دو ناحیه وارد کولینگ تاور شود.

Drift پرتاب قطرات آب به بیرون از برج خنک کننده همراه جریان هوا ، درصدی از دبی در گردش ، واحد: گالن در دقیقه

Drift eliminators قطعه ای که دارای مسیر های Z شکل است که هوا از میان آن عبور کرده ولی اجازه عبور قطرات آب را نمیدهد و به داخل دستگاه باز می گرداند.

Driver درایو الکتروموتور فن

Dry-bulb temperature دمای خشک وارد شده به برج خنک کن، واحد: فارنهایت ، نشانه DB

Entering Wet-bulb temperature دمای مرطوب هوایی که وارد کولینگ تاور می شود ( شامل باز گردش هوا ) ، این دمای مرطوب در ناحیه ورود هوا به برج خنک کننده اندازه گیری می شود، واحد: فارنهایت ، نشانه EWB

Evaluation ارزیابی هزینه خریداری و نصب و راه اندازی برج خنک کننده ، شامل هزینه اولیه برج خنک کننده ، هزینه اجرا ، راه اندازی ، هزینه نگهداری و تعمیرات

Evaporation loss میزان آب تبخیر شده در پروسه خنک شدن

Exhaust wet-bulb temperature دمای مرطوب خروج هوا

Fan cylinder قسمت شکل سیلندر یا ونتوری که فن قرار می گیرد ، نام دیگر آن فن استک برج خنک کننده است.

Fan deck سطح بالای برج خنک کننده به غیر از تشت توزیع آب گرم

Fan pitch زاویه ای که تیغه های پروانه با صفحه دوران دارند ، واحد: درجه

Fan scroll بدنه حلزونی فن سانتریفیوژ

Fill سطوح انتقال حرارت داخل برج خنک کننده ، به نام پکینگ شناخته می شود.

Fill cube حجم پکینگ در هر یونیت ، واحد : فوت مکعب

Fill deck ساپورت پکینگ

Film sheet برگ پکینگ فیلمی

Float valve شیر شناور آب جبرانی

Flow control valves شیر های دستی تنظیم آب ورود به برج خنک کننده

Flume مجرای گذر آب

Fogging بخار آشکار خارج شده از کولینگ تاور

Forced draft هرگاه حرکت هوا درون برج خنک کننده به وسیله فنی که در ناحیه ورودی قرار داشته باشد، انجام شود.

Gear reducer کاهش دور

Heat load کل گرمایی که برج خنک کننده در واحد زمان از آب در گردش حذف می کند. واحد Btu در دقیقه

Height ارتفاع برج خنک کننده

Hot water temperature دمای آب گرم ورود به کولینگ تاور ، واحد: درجه فارنهایت ، نشانهHW

Hydrogen ion concentration غلظت یون هیدروژن

Induced draft هرگاه حرکت هوا درون برج خنک کننده به وسیله فنی که در ناحیه خروجی قرار داشته باشد، انجام شود.

Inlet wet-bulb temperature دمای مرطوب هوای ورودی به برج خنک کن

Interference ایجاد تداخل منبع حرارت خارجی با هوای ورودی به برج خنک کننده

Leaving wet-bulb temperature دمای مرطوب هوای خروجی از برج خنک کننده ، واحد: درجه فارنهایت ، نشانه LWB

Length طول برج خنک کننده ، واحد: فوت

Liquid to gas ratio نرخ جریان جرمی آب به هوای خشک ، واحد: lb/lb ، نشانه : L/G

Longitudinal طولی

اصطلاحات برج خنک کننده عبارت است از مجموعه کلمات فنی که در دانش برج های خنک کن به کار برده می شود.

Louvers قطعه با تیغه های منظم در ناحیه ورود هوا که ضمن هدایت منظم جریان هوا به داخل برج از پرتاب قطرات آب به بیرون جلوگیری می نماید.

Make up آبی که به آب در گردش اضافه می شود تا جایگزین آب تبخیر شده، پرتاب شده یا بلودان در برج خنک کن شود. واحد: جی پی ام

Mechanical draft به جریان انداختن هوا در کولینگ تاور با فن و قطعه مکانیکی

Module قطعه پیش ساخته از کولینگ تاور در کارخانه که در محل پروژه مونتاژ می گردد.

Natural draft جریان افتادن هوا در برج خنک کن به صورت طبیعی معمولا اختلاف فشار

Net effective volume قسمتی از حجم کل دستگاه که در آن آب در گردش با هوا تماس دارد، واحد: فوت مکعب

Nozzle قطعه ای که برای پاشش و توزیع آب به کار می رود.

Packing پکینگ یا سطوح انتقال حرارت

Partition دیواره داخلی که برج خنک کننده را به دو قسمت تقسیم می کند.

Performance عملکرد

pH نشان دهنده اسیدی یا قلیایی بودن آب در گردش یا آب جبرانی، زیر ۷ اسیدی و بالای ۷ قلیایی و خود ۷ خنثی است.

Pitot tube قطعه ای که بر اساس اختلاف فشار عمل می کند، معمولا برای اندازه گیری دبی آب در گردش استفاده می شود.

Plenum chamber فضای بسته بین قطره گیر ها و فن برج خنک کننده در برج خنک کننده القایی یا فضای بسته بین فن و پکینگ ها در برج خنک کن جریان اجباری.

Plume مخلوط بخار آب و هوای گرم خروجی از برج خنک کننده

Psychrometer قطعه ای که نشان دهنده دمای خشک و دمای مرطوب به صورت همزمان است.

Pump head هد پمپ

Range اختلاف دمای آب گرم و آب سرد در برج خنک کن ، HW-CW ، واحد: درجه فارنهایت

Recirculation پدیده ای که در آن مقداری از هوای خروجی از برج خنک کن مجددا چرخیده و با هوای تازه وارد کولینگ تاور می شود، در نتیجه دمای مرطوب هوای ورودی به برج خنک کن را افزایش داده و باعث افت راندمان دستگاه می شود.

Riser لوله ای که آبگرم را از تشت به قسمت فوقانی سیستم توزیع آب می رساند.

Shell پوسته و بدنه برج خنک کننده

Speed reducer قطعه مکانیکی که بین الکتروموتور و فن قرار می گیرد و سرعت دورانی را به سرعت مطلوب دوران فن می رساند، در برج های بزرگ از گیربکس و در برج های کوچک از پولی و تسمه استفاده می شود.

Splash bar ردیف های پکینگ اسپلش

Splash fill پکینگ از نوع اسپلش

Spray fill در نوعی از برج خنک کننده که پکینگ وجود ندارد و فقط جهت تماس آب و هوا آب گرم داخل برج خنک کننده اسپری می شود.

Stack محفظه سیلندری فن که هوای خروجی را به بیرون هدایت می کند.

Stack effect اثر کمکی محفظه فن جهت القا و هدایت هوای خروجی به بیرون

Standard air هوایی با چگالی ۰٫۰۷۵ پوند بر فوت مکعب ، معادل هوای خشک ۷۰ درجه فارنهایت در ۲۹٫۹۲ اینچ جیوه فشار بارومتریک

Story فاصله عمودی میان طبقات فریم بندی شده در برج خنک کن ، واحد: فوت

Sump محفظه ای که در تشت آبسرد کولینگ تاور قرار دارد و با جمع آوری آب ، پمپ کردن آن را آسان می کند و همینطور نقطه ای جهت جمع آوری رسوبات و پس ماند ها می باشد.

Total air rate مجموع جریان جرم هوای خشک در ساعت از برج خنک کن، واحد: پوند در ساعت ، نشانه G

Total water rate: مجموع جریان آب در ساعت از برج خنک کن، واحد: پوند در ساعت ، نشانه L

Tower pumping head ارتفاع سطح تشت تا محل سیستم توزیع آب بعلاوه فشار مورد نیاز جهت توزیع آب درسیستم توزیع آب، واحد: فوت آب

Transverse وابسته به اتفاقات در عرض برج خنک کننده

Velocity recovery fan cylinder نوعی از محفظه فن که ارتفاع خروج بالایی دارد که در مجموع دیفرانسیل هد را در فن کاهش می دهد و موجب افزایش نرخ هوا در توان ثابت یا کاهش توا در نرخ هوای ثابت می شود.

Water loading نرخ گردش آب در هر فوت مربع از سطح افقی پکینگ کولینگ تاور ، واحد: پوند بر فوت مربع در ساعت

Water rate جریان جرمی آب در هر فوت مربع از سطح پکینگ در ساعت، واحد: پوند بر فوت مربع در ساعت ، نشانه L

Wet-bulb temperature دمای مرطوب هوای اطراف برج خنک کن که وارد دستگاه می شود ، واحد: درجه فارنهایت، نشانه WB

Windage آب از دست رفته از کولینگ تاور به دلیل پرتاب بوسیله هوا گاهی Blowout هم نامیده می شود.

Wind load فشاری که به دلیل باد به سازه برج خنک کننده وارد می شود، واحد: پوند بر فوت مربع

http://badrantahvie.com/cooling-tower-nomenclature/

شرکت های سازنده برج خنک کننده مجموعه های صنعتی هستند که در زمینه طراحی ، مهندسی و ساخت برج های خنک کننده فعالیت می کنند. برج خنک کننده یکی از پر کاربردترین دستگاه های خنک کننده می باشد که به صورت وسیع در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از شرکت های با سابقه و نام آشنا در کشور های پیشرفته صنعتی مانند شرکت ابارا ( ژاپن ) و شرکت مارلی ( آمریکا ) در زمینه تولید و بروز رسانی صنعت برج های خنک کننده اقدام می کنند. تولید برج های خنک کننده در ایران نیز با توجه به نیاز صنایع کشور از حدود پنجاه سال پیش آغاز شده و به موازات پیشرفت تکنولوژی به مرور زمان اصلاح و تغییر یافته است.

بررسی شرکت های سازنده برج خنک کننده

برج های خنک کننده سابقا به طول کامل از جنس چوب ساخته می شدند که چوب به عنوان متریال ساده و در دسترس نقش حیاتی در انتقال گرما ایفا می کرد. بعد ها از ورق های فلزی در ساخت بدنه و اسکلت برج خنک کن استفاده شد که استحکام بالاتری داشت. با پیشرفت علم و تکنولوژی در شرکت های سازنده برج خنک کننده ، فایبرگلاس که یک نوع کامپوزیت می باشد جای فلز را گرفت و به جای سطوح انتقال حرارت چوبی از پلاستیک ها استفاده شد. فایبرگلاس برخلاف فلز مقاومت بیشتری در برابر محیط مرطوب و خوردنده از خود نشان میداد و پلاستیک ها با فرم دهی مناسب عمر و راندمان بالاتری از چوب داشتند. امروزه کارخانجات تولید برج های خنک کننده دارای بخش های مختلفی هستند که به آن اشاره می کنیم:

• واحد فایبرگلاس : مهمترین و بزرگترین بخش کارخانه تولید برج خنک کن واحد فایبرگلاس است. در این واحد قطعات فایبرگلاس با روش لایه گذاری دستی و یا استفاده از چاپرگان تولید می شوند و جهت تکمیل فرآیند ساخت و افزایش مقاومت به کوره فرستاده می شوند تا پخت شود.
• واحد فلزی : در این واحد که شامل بخش ریخته گری ، تراشکاری و جوشکاری می باشد ، قطعات فلزی مرتبط با اسکلت و ساپورت های مورد نیاز دستگاه بر اساس نقشه طراحی شده ساخته می شود و سپس در صورت نیاز آبکاری گرم می شود تا در مقابل رطوبت مقاوم باشد.
• واحد فن سازی : در این بخش پروانه برج خنک کننده که یکی از مهمترین قسمت های دستگاه می باشد ساخته می شود. فن برج خنک کننده نقش ایجاد جریان هوا در کولینگ تاور را به عهده دارد ، فن های می توانند از جنس فایبرگلاس ، آلومینیوم یا پلاستیک باشند و فشار استاتیکی و دبی هوای مختلفی داشته باشند.
• واحد پکینگ : پکینگ برج خنک کننده در واقع قلب دستگاه است که باعث افزایش سطح تماس میان آب و هوا می شوند. این پکینگ ها در انواع مختلف از متریال پی وی سی ، پلی پروپیلن یا پلی اتیلن ساخته می شوند. در نوع متداول فیلمی ورق پی وی سی با فرآینده گرم کردن و مکش فرم داده می شود و سپس ورق ها با چسب پی وی سی در کنار هم قرار می گیرند و بلوک پکینگ را تشکیل می دهند.
• قطعات تکمیلی و انبار : قطعات تکمیلی شامل الکتروموتور ، گیربکس ، اتصالات پیچ و مهره و … معمولا در شرکت های سازنده برج خنک کننده تولید نمی شوند و از برند های مختلف در بازار تهیه شده و انبار می شوند.
• واحد مونتاژ : در این بخش قطعات برج خنک کننده طبق نقشه کنار هم قرار داده شده و برج خنک کننده آماده به کار شکل می دهند.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” قیمت برج خنک کننده ” و ” انواع برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-manufacturers

تست عملکرد برج خنک کننده فقط بوسیله اندازه گیری دمای ورود و خروج آب، اندازه گیری دبی آب و اندازه گیری دمای مرطوب محیط امکان پذیر است ، دقت تست به متغیر های زیادی وابسته است که برخی قابل کنترل و برخی غیر قابل کنترل می باشد. جهت تست کد های ASME و CTI وجود دارد که شامل تمام جزئیات و محاسبات می باشد، مشکل ترین قسمت کار به دست آوردن دیتای دقیق از شرایط کار برج خنک کن می باشد ، در مرحله بعدی این نتایج واقعی با مقادیر طراحی شده مقایسه می گردد که منحنی عملکرد برج خنک کننده باید متناسب با منحنی عملکرد اعلام شده توسط سازنده کولینگ تاور باشد.

آماده سازی جهت انجام تست عملکرد برج خنک کننده

قبل از تست ، شرایط فیزیکی باید مطابق دستورات زیر باشد:

• آب در گردش ، سیستم توزیع آب و پکینگ ها باید عاری از مواد خارجی و یا موانع باشد، توزیع آب باید در تمام قسمت های برج خنک کن به صورت یکنواخت باشد. اگر کولینگ تاور دارای سلول های متعدد است توزیع آب در سلول ها نیز باید به صورت یکنواخت انجام شود.
• قطره گیر ها باید تمیز و در جای خود باشد.
• ابزار تست و اندازه گیری دما و دبی آب باید به صورت صحیح قرار داده شوند.
• تمام متغیر های تست باید تنظیم و ثابت نگه داشته شود.

ابزار های تست عملکرد برج خنک کننده

ابزار های تست عملکرد برج خنک کننده شامل ابزار های اندازه گیری دما، ابزار اندازه گیری دمای مرطوب، ابزار اندازه گیری دبی آب و ایزار اندازه گیری قدرت الکتروموتور می باشد.

1. اندازه گیری دبی آب در گردش : اندازه گیری دبی آب در برج خنک کننده اولین اندازه گیری است که به روش های مختلفی انجام پذیر است. معمول ترین آن تعبیه لوله فشار سنج است که دقت خوبی دارد، راه های دیگر تعبیه صفحه اوریفیس ، لوله ونتوری و نازل جریان است که همگی باید کالیبره باشند. می توان با مقایسه منحنی پمپ با منحنی نازل ها نیز نتایج را چک نمود.
2. اندازه گیری دمای آب : با دماسنج جیوه ای یا سنسور های دما دمای ورود آب و دمای خروج آب از برج خنک کننده اندازه گیری می شود. معمولا مشکلی در اندازه گیری دمای آب گرم وجود ندارد ولی در اندازه گیری دمای آب سرد باید دقت کرد که دمای اندازه گیری شده در محل مناسب و دمای درست باشد، خروجی پمپ معمولا محل مناسبی است.
3. اندازه گیری دمای هوا : دمای مرطوب با دما سنج های دمای مرطوب اندازه گیری می شود. در اندازه گیری دمای مرطوب باید دقت شود و دستگاه اندازه گیری کالیبره باشد و محل اندازه گیری دمای مرطوب باید همان محل نصب برج خنک کننده باشد. دمای خشک فقط جهت تست برج های خنک کننده جریان طبیعی اندازه گیری می شود.
4. توان فن : مقدار توان مصرف شده بوسیله فن برج خنک کننده باید اندازه گیری شود، می توان با وات متر یا ولت متر اندازه گیری کرد ولی باید در نظر داشت که در راندمان الکتروموتور ضرب شود.
5. هد پمپ : هد دینامیک آب ورودی در برج خنک کن در خط مرکزی لوله اندازه گیری شود که حاصلجمع هد استاتیک ، فشار سرعت در نقطه و فاصله عمودی می باشد، اندازه گیری به وسیله مانومتر یا فشار سنج انجام می شود.

شرایط عملکرد هنگام تست:

طبق کد های ASME و CTI تست باید در محدوده متغیر های زیر انجام پذیرد. ممکن است تست ها در زمان هایی انجام شود که محدوده های زیر رعایت نشود ولی تست ها باید با صبر و حوصله مجددا در زمان های مناسب در تابستان تکرار شود.

دبی آب : ۱۰ درصد بیشتر یا کمتر از عدد طراحی

رنج خنک کاری : ۲۰ درصد بیشتر یا کمتر از مقدار طراحی

بار حرارتی : ۲۰ درصد بیشتر یا کمتر از مقدار طراحی

دمای مرطوب محیط : ۱۰ درجه فارنهایت بیشتر یا کمتر از مقدار طراحی

سرعت باد : به طور کلی کمتر از ۱۰ مایل بر ساعت

قدرت فن : ۱۰ درصد بیشتر یا کمتر از مقدار طراحی

انجام تست :

دقت تست وابسته به شرایط اعلام شده است ، عواملی که قابل کنترل است باید کنترل شوند و عوامل دیگر باید در زمان مناسب انجام شوند همچنین زمان انجام تست باید یک ساعت پس از ثابت شدن پارامتر ها انجام شود. 

ارزیابی نتایج تست :

نتایج باید با مقادیر اعلام شده توسط سازنده و یا منحنی های ارائه شده تطبیق داشته باشد و راندمان برج خنک کننده مناسب باشد.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-thermal-performance-testing/

راه اندازی برج خنک کننده مدور ( سری RF ) با توجه به سیستم توزیع آب دورانی و خصوصیات خاص دارای نکات مهمی می باشد که باید رعایت شود. برج های خنک کننده سری RF دارای بدنه ای به صورت بطری شکل می باشند ، بازگشت به تاریخچه این نوع دستگاه نشان می دهد که این طراحی هندسی اولین بار در کشور آمریکا انجام شد و در اصل برای مناطقی در ایالات متحده که دارای باد شدید هستند در نظر گرفته شده بود زیرا در مقابل جریان باد شدید به صورت آیرودینامیک عمل کرده و ایستایی بالایی دارد. با توجه به شکل هندسی مدور نیاز بود که سیستم توزیع آب دورانی هم طراحی شود که به صورت کلگی در وسط و لوله های توزیع آب در حال دوران طراحی شد. حال به بررسی نکات راه اندازی برج خنک کننده گرد می پردازیم.

اقدامات مورد نیاز جهت راه اندازی برج خنک کننده مدور

·         لوله های آب پخش کن : می بایست کاملاً تمیز باشند تا گرفتگی سوراخها پیش نیاید. موقع نصب لوله ها روی آب پخش کن دقت کنید که پیچ های تنظیم دقیق بسته شوند، بطوریکه لوله ها  کاملاً در مرکز قرار گیرند.

·         کلگی توزیع آب : رسوب و لجن ممکن است جلوی چرخش آب پخش کن را بگیرد. در صورتیکه حرکت آب پخش کن کند شود یا بایستد، با وجودی که مقدار آب در گردش تغییر نکرده باشد ، کله آب پخش کن را برای تمیز کردن و چک کردن باز کنید. وقتی دوباره کله آب پخش کن را می بندید مطمئن شوید که آب داخل بلبرینگ ها نرود و با گریس ضد خوردگی پوشیده شده باشد.

·         هر کثیفی یا زوائد و مواد خارجی را از تشت آب سرد و دریچه های ورود هوا تمیز کنید. بررسی کنید که لوله ها تمیز و فاقد گرفتگی باشند. از ناحیه مکش، تشت آب سرد و سامپ، تفاله ها را جمع آوری کنید.

·         پکینگ برج خنک کننده و تشت آب سرد را بشورید تا کثیفی ها خارج شود. برای شستشو از آب با فشار پایین استفاده شود.

·         سطح تشت و فن را چک کنید تا موازی سطح افق باشند.

·         لوله مرکزی را چک کنید که حتماً عمودی باشد و تمام بازوهای آب پخش کن در یک سطح و عمود بر لوله مرکزی باشند.

·         مطمئن شوید که هیچگونه آشغال یا جسم خارجی در تشت و تشتک وجود ندارد.

·         کلگی توزیع آب برج خنک کننده را با دست حرکت دهید و مطمئن شوید به راحتی حرکت می کند.

·         مطمئن شوید که بازوهای آب پخش کن فاصله مناسب خنک کننده و بدنه دارند و به آنها برخورد نخواهد کرد.

·         مطمئن شوید فن و الکتروموتور درست نصب شده اند.

·         تمام پیچ و مهره ها را چک کرده تا هیچ قسمت ول و لق نباشد.

·         تشت را از آب پر کنید ، در صورت مشاهده هرگونه نشتی ، آن را رفع نمائید.

·         برق صحیح را به فن وصل کرده و موارد زیر را چک کنید.

الف ) جهت گردش فن را چک کنید، هوا می بایست از دهانه مکش که لوورها هستند مکیده از روی سطوح خنک کننده عبور کرده و به صورت عمودی از بالا خارج شود.

ب ) کابلهای برق استاندارد بوده و درست بسته شده و مسائل ایمنی کاملاً رعایت شده باشند.

·          جریان آب را برقرار کنید و گردش آب پخش کن را چک کنید، هر گونه بی نظمی را رفع نمائید.

·         اتصالات موتور و اتصال زمین را بررسی کنید و مطمئن شوید که محکم متصل شده اند، پوشش جعبه تقسیم را بررسی کنید تا آب بندی باشد.

·         نیروی کشش تسمه را با توجه به شکل و جدول زیر مقایسه و کنترل کنید.

·         فن برج خنک کننده را با دست بچرخانید تا مطمئن شوید که به نرمی حرکت می کند. زاویه شیب پره های فن را چک کنید. به شکل زیر توجه کنید.

·         هنگامیکه از بالا به برج نگاه می شود، فن باید در جهت عقربه های ساعت گردش کند. در غیر این صورت در جعبه تقسیم موتور، جای دو اتصال از سر اتصال های الکتریکی موتور را تغییر بدهید.

·         سیستم توزیع آب برج خنک کننده را با دست بچرخانید تا مطمئن شوید که به نرمی حرکت می کند. توجه کنید که مطابق شکل زیر نازل های خروج آب در جهت و زاویه مناسب قرار داشته باشند.

·         کنترل کنید که لوله های توزیع آب به آزادی گردش می کنند. این سیستم هنگامیکه از بالا دیده شود باید در جهت عقربه های ساعت حرکت کند. سرعت دوران باید با اعداد جدول زیر تطبیق داشته باشند.

·         مطمئن شوید که شیر شناور آب جبرانی در جای خود قرار دارد و به خوبی کار می کند.

·         از محکم بودن پیچ هایی که موتور و کاهنده سرعت را به نگهدارنده ها و نگهدارنده ها را به چارچوب برج و خود قطعات چارچوب را به یکدیگر متصل می کنند، اطمینان حاصل کنید.

·         تشت برج خنک کننده و سیستم گردش آب را تا رسیدن سطح آب به میزان مطلوب پر کنید. شیر شناور باید طوری تنظیم شود که آب را در سطح لازم نگه دارد، تشت آب سرد باید تا سطح سر ریز پر شود. به شکل زیر توجه کنید.

·         عمر و عملکرد بیشینه بستگی به نگهداری و رسیدگی به تمام قطعات برج و سیستم مربوطه دارد. در بیشتر موارد یک بازرسی کلی از برج در هر روز، کافی است. ما برای اطمینان از موثر بودن و کارکرد ایمن برج خنک کننده، استفاده از یک برنامه بازرسی مرتب را پیشنهاد می کنیم.

http://badrantahvie.com/bottle-type-cooling-tower-start-up/

انتخاب تجهیزات برج خنک کن متناسب با کیفیت آب به معنی طراحی، انتخاب و تطبیق متریال مورد استفاده در ساخت تجهیزات برج خنک کننده متناسب با کیفیت منبع آب موجود جهت گردش در برج خنک کن می باشد. نحوه این انتخاب باعث می شود که در مراحل عملیات آبی و سیکل تغلیظ بهترین عملکرد و پایداری در برج خنک کننده را داشته باشیم. مهم نیست چه منبع آبی داریم با انتخاب صحیح تجهیزات برج خنک کننده می توان اثرات ترکیبات و ناخالصی های موجود در آب را به حداقل رساند. محافظت از برج خنک کننده و اجزای آن اولین الویت طراح ، سازنده و کاربر می باشد.

مراحل انتخاب تجهیزات برج خنک کن متناسب با کیفیت آب

·         بررسی انواع برج خنک کننده جهت تشخیص تناسب متریال ساخت با اثر کیفیت آب روی برج خنک کننده

·         بررسی ناخالصی های موجود در منبع آب مورد استفاده

·         بررسی و انتخاب عملیات آبی مورد نیاز در سیستم

·         انتخاب نوع تجهیزات برج خنک کننده ، انتخاب نوع عملیات آب و سیکل تغلیظ

انتخاب تجهیزات برج خنک کننده متناسب با کیفیت آب اقدام حیاتی می باشد ، همچنین کیفیت آب در گردش درون برج خنک کننده نیز نوع عملیات آبی در برج خنک کننده را مشخص می کند. لیست زیر اثر کیفیت آب بروی متریالی را نشان میدهد که به طور معمول در برج های خنک کننده به کار می رود و سپس راه های مدیریت و محافظت آن را پیشنهاد می دهد.

چوب : باید در برابر پوسیدگی و یا حمله مواد شیمیایی محافظت گردد.

فولاد : مستعد خوردگی در اثر سختی آب بالا ، ذرات معلق ، زیست توده ، ناخالیصی های سنگین / استفاده از بازدارنده های شیمیایی ، افزایش دبی آب و کاهش ماند آب درون برج خنک کننده ، کاهش سیکل تغلیظ

آهن گالوانیزه ( با روی و مس ) : مستعد خوردگی در اثر سختی آب بالا ، مقدار pH زیر ۶٫۵ یا مقدار pH بالای ۸٫۵ / سیکل تغلیظ را کاهش دهید ، با افزودنی های شیمیایی مقدار pH را تنظیم کنید.

استنلس استیل ۳۰۴ : مستعد خوردگی هنگام تجمع کلراید ، زیست توده سریع موجب حفره حفره شدن می شود ، خوردگی در کلراید بالاتر از ۲۰۰ میلی گرم در لیتر ، سطوح تمیز  تا ۱۰۰۰ میلیگرم کلراید را تحمل می کند / استفاده از بازدارنده های خوردگی احتمال خوردگی را کاهش می دهد ، نگخ داشتن اکسیدان مثبت موجب تشکیل فیلم اکسید شده و تجمع زیست توده را کاهش می دهد ، نیترات ها موجب کاهش احتمال خوردگی می شود.

استنلس استیل ۳۱۶ : مانند استنلس استیل ۳۰۴ در مقابل کلراید ضعیف هستند ، تا مقدار کلراید ۵۰۰۰ میلی گرم در لیتر را تحمل می کند و در سطوح تمیز تا ۳۰۰۰۰ میلیگرم در لیتر کلراید را تحمل می کند / عمل به مانند استنلس استیل ۳۰۴

آلیاژ مس : مستعد خوردگی در اثر آمونیا و سختی آب بالا. آمونیا بالاتر از ۰٫۵ میلیگرم در لیتر مانند NH3 می تواند باعث ترک و خوردگی شود و به زیست توده ها کمک می کند تا باعث خوردگی در لایه های زیرین آلیاژ مس شوند. آلیاژ های مس نیکل به ترک خوردن مقاوم هستند / عملیات آبی استعداد خوردگی را به حداقل می رساند. بازدارنده های خوردگی مانند TTA یا BZT و BBT احتمال ترک خوردن را کاهش می دهند ولی به طور کامل از بین نمی برند ، در این میان BBT از همه موثر تر است.

پلاستیک ها : از تجمع رسوب جلوگیری کنید و زیست توده ها را از بین ببرید.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” اثر کیفیت آب روی برج خنک کننده ” مراجع فرمایید.

http://badrantahvie.com/matching-cooling-tower-design-with-water-quality/

اثر کیفیت آب روی برج خنک کننده به معنی تأثیر ناخالصی های موجود در آب بروی قطعات ، کیفیت و دوام برج خنک کننده می باشد. تمام آب ها فارغ از منبع آن، دارای ناخالصی های مختلف با مقادیر متفاوت می باشد. برخی از این ناخالصی ها مفید و برخی باید بوسیله عملیات آبی کنترل شود بنابراین جهت استفاده صحیح از آب در برج های خنک کننده نیاز به اطلاعات و دانش کافی می باشد. کیفیت آب بروی سازه و کلیات برج خنک کننده تأثیر گذار است. عملکرد برج خنک کن در سیکل تغلیظ بالا موجب تشکیل رسوب ، خوردگی و گرفتگی می شود. در ادامه به بررسی اثر کیفیت آب بروی برج خنک کننده می پردازیم.

بررسی اثر کیفیت آب روی برج خنک کننده

به مقایسه ناخالصی ها و اثر آن بروی مجموعه برج خنک کننده می پردازیم:

سختی Hardness ( مقدار ذرات کلسیم و منیزیم ) : به تشکیل رسوب کمک می کند. نمک های کلسیم از خود خواص غیر حلالی نشان می دهند که این خاصیت با افزایش دمای آب افزایش می یابد. وجود منیزیم هم در آب مشکل ساز است مخصوصا وقتی مقدار سیلیکا هم بالا است که منجر به تشکیل منیزیم سیلیکات شده و در مبدل ها رسوب تشکیل می دهد.

آلکالینیتی ( مقدار توان آب برای خنثی کردن اسید ها ) : آلکالینیتی شاخص مهمی برای پتانسیل تشکیل ذرات کربنات کلسیم است.

سیلیکا : می تواند رسوب بسیار سخت در برج خنک کننده به وجود آورد که به سادگی قابل پاک کردن نباشد. برای سیلیکا بالاتر از ۱۵۰ پی پی ام اغلب به فیلتر جانبی یا پردازش آب می باشد.

استنلس استیل ۳۰۴ : حساس به خوردگی کلراید است وقتی مقدار آن ۲۰۰ میلی گرم در لیتر برسد و رسوب تشکیل شود ، همچنین با رسوب مواد آلی حفره حفره می شود. وقتی سطح فلز تمیز باشد تا ۱۰۰۰ میلی گرم در لیتر را تحمل می کند.

جمع ذرات معلق جامد TSS ( شامل تمام مواد غیر قابل حل ) : این مواد هم از طریق آب جبرانی وارد می شود و هم در هنگام کار برج خنک کننده تشکیل می شوند. ذرات معلق به مواد آلی میچسبند و خوردگی بوجود می آورند. مقدار TSS را میتوان به وسیله فیلتر جانبی ، پردازش آب و عملیات آبی کنترل نمود.

آمونیا : باعث تشکیل رسوب در مبدل ها و پکینگ ها می شود. برای آلیاژ های مس در مقادیر ۲ پی پی ام خورنده است. با کلراید ترکیب می شود و کلرامین بوجود می آورد و اثر گند زدایی کلرین را خنتی می کند. بایوساید برومین در قیاس با آمونیا گران تر است.

فسفات : در مقادیر کمتر از ۴ میلیگرم در لیتر و مقدار pH بین ۷ تا ۷٫۵ خاصیت ضد خورندگی از خود نشان می دهد. در مقادیر بالاتر از ۲۰ میلیگرم در لیتر و کلسیم بالاتر از ۱۰۰۰ میلیگرم در لیتر رسوب فسفات کلسیم به وجود می آورد.

کلراید : برای اکثر فلزات خورنده است. برای استنلس استیل حد ۳۰۰ پی پی ام و برای فلزات دیگر تا ۱۰۰۰ پی پی ام قابل تحمل است.

آهن : می تواند با فسفات ترکیب شده و گرفتگی ایجاد کند. می تواند با بازدارنده های خوردگی از تشکیل فسفات کلسیم جلوگیری کرد. آب بازیابی شده مقدار آهن بالاتر از ۰٫۱ میلیگرم در لیتر دارد و عملیات آبی برای آهن مورد نیاز است.

نیترات و نیتریت : در مقادیر بالاتر از ۳۰۰ میلیگرم در لیتر از استیل در برابر خوردگی محافظت می کند. نیترات به آلیاژ های مس حمله نمی کند و از آن ها در برابر خوردگی محافظت می کند.

زینک :  به فسفات و نیترات جهت محافظت استیل از خوردگی و حفره حفره شدن کمک می کند. در مقادیر بالای ۰٫۵ میلیگرم در لیتر مفید است و در مقادیر بالاتر از ۳ میلیگرم در لیتر با تشکیل رسوب کمک می کند.

ارگانیک ها : به میکروارگانیسم ها برای تشکبل رسوب کمک می کنند.

فلوراید : در مقدار ۱۰ پی پی ام یا بیشتر و ترکیب با کلسیم باعث تشکیل رسوب می شود.

فلز های سنگین ( مس ، نیکل و سرب ) : مس و نیکل بروی استیل خوردگی بوجود می آورند و می توانند به سطوح کوئل های استیل نازک آسیب وارد کنند.

در این مقاله به بررسی اثر کیفیت آب روی برج خنک کننده پرداختیم جهت مطالعه بیشتر می توانید به مقالات ” انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” ، ”بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” و ” عملیات آبی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/impact-of-water-quality-on-cooling-towers/

بای پس برج خنک کننده به معنی تغییر مسیر بخشی از آب گرم ورودی بدون وارد شدن به برج خنک کننده به مسیر برگشت آب خنک است. این انتقال به روش های مختلفی انجام می شود ، اجرای صحیح بای پس بسیار اهمیت دارد زیراکه نصب غیر صحیح بای پس موجب عملکرد غیر پایدار پمپ و تغییر زیاد دبی آب در کندانسور می شود. تغییرات دبی آب در کندانسور موجب تغییرات دمای آب خنک مخصوصا در چیلر های جذبی می شود و احتمال خرابی در پمپ برج خنک کننده را بالا می برد. در ادامه به بررسی نحوه و تجهیزات مورد نیاز بای پس گرفتن از برج خنک کننده می پردازیم.

–

روش های بای پس برج خنک کننده

–

دو روش برای بای پس وجود دارد:

–

·         بای پس به تشت برج خنک کننده

·         بای پس به لوله مکش

–

به طور کلی بای پس به تشت برج خنک کننده پیشنهاد می گردد زیرا جریان پایدارتری ایجاد می کند و خطر مکش هوا به پمپ را به حداقل می رساند.

–

شیر های کنترل که برای بای پس برج خنک کن به کار می روند عبارتند از:

–

·         سه راهه انتقال یا بای پس

·         دو راهه دو ارتباطه ( معمولا شیر پروانه ای ) که مانند شیر سه عمل می کند

·         شیر دو راه ساده پروانه ای که بروی لوله بای پس قرار می گیرد

–

باید اشاره کنیم که شیر سه را مختلط نباید برای کنترل بای پس به کار رود.

–

شیر سه راه مختلط ( دو ورودی یک خروجی ) نباید برای بای پس برج خنک کن به کار رود زیرا باید روی لوله مکش پمپ برج خنک کننده نصب شود و می تواند مشکلاتی در فشار مکش پمپ ایجاد کند. شیر سه راهه انتقال ( یک ورودی دو خروجی ) پیشنهاد می شود به این دلیل که در مسیر برگشت کندانسور ( خروجی پمپ ) نصب می شود و نمی تواند عملکرد پمپ را تحت تأثیر قرار دهد.

–

به دلیل گران بودن و دسترسی محدود استفاده از شیر سه راهه انتقال برای لوله های ۴ اینچ و پایینتر مشکل است. برای لوله های بزرگتر از ۴ اینچ شیر پروانه دو ارتباطه به کار می رود و همان عملکرد را دارد. شیر پروانه ای دو راهه نیز برای بای پس استفاده می شود.

–

جهت مطالعه بیشتر به مطالب ” لوله مکش پمپ برج خنک کننده ” و ” کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده ” و ” محاسبه هد پمپ برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-bypass/

لوله مکش پمپ برج خنک کننده لوله ای است که قبل از پمپ قرار گرفته است و سیال را از برج خنک کننده به پمپ می رساند و پمپ سیال را از این مسیر مکش می نماید و در سرتاسر مسیر لوله کشی به جریان می اندازد. در اجرای لوله کشی برج خنک کننده حتما باید قوانین مربوط به لوله مکش پمپ را در نظر گرفت در غیر اینصورت ممکن است با مشکلات جدی در پمپ از جمله کاویتاسیون ، جریان توربولانت و افت فشار اصطکاک مواجه شویم. در مطلب پیشرو به نکات مهم در طراحی و اجرای مسیر لوله مکش پمپ می پردازیم و آن ها را مورد بررسی قرار می دهیم.

-

قوانین اجرای لوله مکش پمپ برج خنک کننده

حال به بررسی قوانین مهم اجرای لوله مکش پمپ برج خنک کن می پردازیم:

–

قانون اول : لوله مکش را خالی بگذارید.

از قراردادن انواع شیر های بای پس ، یکطرفه و یا بالانس در مسیر لوله مکش پمپ برج خنک کننده خودداری کنید زیرا این تجهیزات افت فشار در مسیر ایجاد می کنند و مکش آب را دچار مشکل می کنند ، در صورت نیاز به استفاه از این تجهیزات ، آن ها را ده برابر قطر لوله از پمپ فاصله دهید و نصب نمایید ، در ضمن بهتر است تمامی این تجهیزات را در مسیر خروج پمپ قرار دهید و لوله مکش را خالی بگذارید.

-

قانون دوم : لوله مکش و پمپ باید پایین تر از سطح تشت قرار بگیرند.

قرار گرفتن لوله مکش و پمپ در سطح پایینتر از تشت آب موجب می شود که پمپ در هنگام راه اندازی غرق در آب باشد و مشکلی بوجود نیاید. در صورتی که پمپ در هنگام راه اندازی غرق در آب نباشد هوا به پمپ وارد شده و موجب تخریب پمپ و تجهیزات دیگر می شود.

در شکل زیر می بینید که پمپ در هنگام استارت غرق در آب نیست و دچار مشکل می شود ، بنابراین لازم است که از شیر یک طرفه در لوله مکش استفاده شود تا اجازه تخلیه کامل آب به هنگام خاموش شدن پمپ را ندهد و پمپ تا هنگام استارت بعدی غرق در آب بماند. در این حالت به دلیل بالاتر قرار گرفتن پمپ از سطح آب تشت مقدار NPSH کاهش می یابد.

-

قانون سوم : از قرار دادن لوله هواگیر بالاتر از پمپ در لوله مکش اجتناب کنید.

لوله کشی در شکل زیر اشتباه است. در صورتیکه حتما نیاز به قرار دادن لوله هواگیر در مسیر لوله مکش هستید باید اصلاحاتی در لوله کشی انجام دهید، این تغییرات را در شکل بعد می بینید.

-

قانون چهارم : از صافی با مش ریز در مسیر مکش پمپ استفاده نکنید.

صافی ها مثل چاقو دو لبه هستند و در حالیکه برای حفاظت پمپ ها ، شیر ها ، کندانسور ها ، نازل ها در مقابل رسوب و کثیفی استفاده می شوند در صورت استفاده در جای اشتباه مشکل ساز می شوند. استفاده از صافی در مسیر مکش پمپ حرکن کاملا اشتباه است به این دلیل که در صورت گرفتگی صافی ، فشار پمپ تغییر می کند و کاویتاسیون اتفاق می افتد.

این مشکل غیر قابل اصلاح است فقط در صورتی می توان از صافی در مسیر مکش پمپ استفاده نمود که مقدار دهانه مش آن از ۳/۱۶اینچ تا ۱/۴ اینچ باشد. تمام برج های خنک کننده باید داخل تشت دارای صافی باشند ولی در صورتیکه این صافی آنجا تعبیه نشده است می توان از صافی با سایز مش بالا و افت فشار کم در مسیر مکش پمپ برج خنک کننده استفاده نمود.

صافی با مش ریز معمولا برای حفاظت کندانسور، شیر ها و نازل های آن مورد استفاده قرار می گیرد. صافی با مش ریز باید در مسیر خروجی پمپ معمولا بین پمپ و شیر یکطرفه پمپ قرار گیرد ، این محل کار اپراتور برای تخلیه و تمیز کردن صافی را راحت می کند.

گرفتگی صافی ها در گردش آب برج خنک کننده مشکل ایجاد می کنند. برگ درختان ، تکه های روزنامه و … معمولا باعث بسته شدن مسیر عبور آب در صافی می شود. در برج های بزرگ می توان به جای زیرآب برج خنک کننده ( بلودان برج خنک کننده ) از سرریز آب برای خروج رسوبات و کثیفی ها از برج خنک کن استفاده نمود.

با تمام تهمیدات باز هم صافی ها دچار گرفتیگی می شوند، می توان از ابزار ساده ای برای تشخیص گرفتگی صافی ها استفاده نمود. با قرار دادن گیج اختلاف فشار در دو سر صافی می توان در صورت گرفتگی صافی تغییرات فشار را مشاهده نمود، حتی می توان برای مقدار مشخص تغییرات آلارم تعریف کرد تا به موقع نسبت به نظافت آن اقدام نمود.

این مقاله کاری بود از بخش فنی شرکت بادران تهویه صنعت امیدواریم با تشریح مسائل و جزئیات دانش برج های خنک کننده گامی در جهت پیشرفت و کمک به صنایع کشور عزیزمان ایران برداریم ، در این راه ما را از نظرات و پیشنهادات ارزشمند خود بهره مند سازید. جهت مطالعه بیشتر می توانید به مقالات ” لوله کشی برج خنک کننده ” ، ” انتخاب پمپ برج خنک کن ” ، ” کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده ” و ” محاسبه هد پمپ برج خنک کننده ” و همچنین وب سایت پمپ برج خنک کننده گراندفوس مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-pump-suction-line/

کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده هنگامی به وجود می آید که به دلیل لوله کشی غیر صحیح هوا وارد مسیر مکش پمپ برج خنک کن می شود و به مرور باعث تخریب مکانیکی پمپ می شود. در نتیجه کاویتاسیون ، پره های رانش و یا شفت پمپ تخریب و شکسته خواهد شد. طراحی و نصب صحیح لوله کشی در جلوگیری از بروز کاویتاسیون و وارد شدن هوا به مسیر مکش پمپ دارای اهمیت می باشد. در ادامه مطلب به بررسی دلایل بروز کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده می پردازیم و راه های جلوگیری از آن را بررسی می کنیم.

–

دلایل بروز کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده

اغلب به دلیل کاویتاسیون یا وجود هوا در لوله مکش به پره ها یا شفت پمپ شوک وارد می شود و از نظر مکانیکی آن را تخریب می کند که در نتیجه باعث کاهش جریان آب می شود. در صورت وجود مقدار زیاد هوا در لوله مکش ، شفت پمپ به سرعت دچار شکستگی می شود. دلیل این شکست هم این است که هنگامی که هوا وارد پروانه می شود بار وارد شده ناگهان صفر می شود و سپس آب با فشار بالا وارد می شود مابین این تغییرات بار صفر و ماکسیمم مانند وارد آمدن ضربه پروانه می شکند.

–

سه دلیل برای وارد شدن هوا به لوله مکش وجود دارد:

·         بای پس به لوله مکش پمپ

·         مسیر تخلیه مانند در ناحیه مکش پمپ

·         جریان گردابی در برج خنک کن

–

بای پس به لوله مکش پمپ

نصب غیر صحیح لوله بای پس به صورت مستقیم به لوله مکش موجب ورود هوای بسیار زیاد به پمپ خواهد شد. وقتی فشار زیر اتمسفر در بای پس و اتصالات لوله خروج وجود داشته باشد هوا به لوله مکش وارد می شود.

–

در شکل ، وقتی برج خنک کننده در حال بای پس کردن است فشار در نقطه B به اندازه ارتفاع H1 بالاتر از فشار اتمسفر خواهد بود. فشار در نقطه C زیر اتمسفریک است ، که باعث مکش هوا می شود فقط وقتی درست عمل می کند که کاهش فشار استاتیک به دلیل ارتفاع H2 معادل یا کوچکتر از افت فشار جریان در لوله بای پس باشد. شیر کنترل بای پس و لوله کشی بای پس طراحی می شوند تا افت فشار کافی را در لوله بای پس بوجود آورده تا از فشار زیر اتمسفریک در نقطه C جلوگیری کنند و هنگامی که برج خنک کن در بای پس است باعث به جریان افتادن آب در واتر لگ نیز شوند.

–

همانطور که در شکل دوم نشان داده شده است ، ورود مستقیم بای پس به برج خنک کننده احتمال مکش هوا به مسیر پمپ را کاملا از بین میبرد ، در نتیجه این طرح لوله کشی مورد تأیید فنی شرکت بادران تهویه صنعت است.

–

مسیر تخلیه مانند در ناحیه مکش پمپ

در خیلی از برج های خنک کننده آب به مقدار کافی درتشت آبسرد برای پر کردن لوله مکش وجود ندارد. هنگام استارت پمپ می تواند آب موجود در تشت را به صورت ناگهانی خالی و یا پایین تر از حد قرمز بوجود آمدن ورتکس نماید. در هر دو حالت هوا به مسیر مکش پمپ وارد شده و برای پمپ فاجعه آمیز خواهد بود.

روش صحیح و غیر صحیح لوله کشی در دو شکل زیر نشان داده شده است. همانطور که در شکل اول می بینید پمپ هنگام استارت باید کندانسور و تمام مسیرلوله کشی برج خنک کننده را با آب پر نماید که به دلیل عدم وجود حجم آب مناسب در تشت ، موجب کاهش ناگهانی آب در تشت برج خنک کننده شده و هوا به مسیر مکش وارد می شود.

–

در شکل بعدی شیر یکطرفه جلوی تخلیه لوله های عمودی را می گیرد در حالیکه واتر لگ هم از تخلیه لوله های افقی برگشت جلوگیری می کند و از کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده جلوگیری می کند.

–

به عنوان یک اصل عمومی ، در طراحی لوله کشی برج خنک کننده باید لوله ای عمودی قبل از کندانسور و بعد از شیر یکطرفه در نظر گرفته شود که به آن لوله پر کننده می گویند ، این لوله دو نقش را ایفا می کند:

–

·         باعث پر آب شدن مسیر کندانسور مستقل از پمپ و تشت برج خنک کننده می شود که خطر خالی شدن آب در هنگام استارت را از بین می برد.

·         در هنگام شروع به کار چیلر مهم است که کندانسور از آب پر باشد ، در حالی که بسیاری از کندانسور ها در سطح ارتفاع بالاتر از تشت برج خنک کننده نصب می شوند در صورت نصب صحیح لوله کشی با لوله پر کننده و شیر یکطرفه در هنگام استارت چیلر ، کندانسور پر از آب بوده و مشکلی نخواهد داشت.

–

استفاده از شیر کاهنده فشار نیز از مشکلات نشت و برگشت تخلیه نیز محافظت می کند. با توجه به شکل مسیر زیرآب برج خنک کننده یا بلو دان هم در مسیر افقی برگشت به برج خنک کننده قرار گرفته است که تنها در زمان روشن بودن پمپ می توان بلو دان را انجام داد که این مسیر صحیح است و پیشنهاد می گردد.

–

جریان گردابی در برج خنک کننده

جریان گردابی در برج خنک کننده هنگامی رخ می دهد که میزان سطح آب موجود در تشت برج خنک کننده با میزان جریان آب در گردش متناسب نباشد. بوجود آمدن جریان گردابی باعث ورود هوا و در نتیجه کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده می شود. جهت رفع این مشکل می توان از درپوش یا قطعه ای برای شکستن جریان گردابی در تشت و مسیر لوله استفاده نمود.

–

در برخی موارد مسیر لوله مکش پمپ از فلنج اتصال برج خنک کننده کوچکتر گرفته می شود که در این حالت به دلیل بوجود آمدن سرعت بالای آب ممکن است جریان گردابی درون لوله بوجود آبد. بنابراین توصیه می شود که مسیر لوله از تشت برج خنک کننده به طول ۱۰ برابر قطر لوله به اندازه همان اتصال تشت لوله کشی شود و سپس با قطر کوچکتر به پمپ متصل شود تا سرعت آب کنترل شود و درون لوله جریان گردابی بوجود نیاید.

–

وظیفه مهندس طراح و شرکت سازنده است که لوله کشی ، پمپ و اتصالات متناسب باشد و آب بدون مشکل جریان یابد. حال در صورت طراحی اشتباه ممکن است چندین مشکل بوجود آید:

–

·         هد پمپ بیش از اندازه در نظر گرفته شود که در این حالت دبی افزایش می یابد. در این حالت باید با استفاده از شیر بالانسینگ یا شیر فشار شکن در مسیر لوله کشی استفاده نمود.

·         نصب اشتباه کنترلر های بای پس که موجب تغییر شدید نقطه ای فشار و افزایش دبی آب خواهد شد.

–

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” انتخاب پمپ برج خنک کن ” و ” محاسبه هد پمپ برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-pump-cavitation/

محاسبه هد پمپ برج خنک کننده از جمله اقدامات مهم قبل از انتخاب پمپ برج خنک کن می باشد. همانطور که قبلا اشاره شد برای انتخاب پمپ برج خنک کننده نیاز به دو پارامتر هد کل مورد نیاز و دبی آب در گردش در برج خنک کن می باشد. بنابراین جهت انتخاب پمپ مناسب ابتدا باید هد پمپ به درستی محاسبه شود. به طور کلی هد پمپ برج خنک کننده برابر مجموع هد مورد نیاز برای غلبه بر اصطکاک جریان آب در طول لوله کشی ، هد استاتیک ( فقط برج خنک کننده مدار باز ) ، افت فشار آب در کندانسور ، افت فشار آب در برج خنک کننده  و شیر ها می باشد.

–

محاسبه هد پمپ برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز

هد پمپ برج خنک کننده مدار باز متفاوت از هد پمپ در برج خنک کننده مدار بسته می باشد. تفاوت این دو در محاسبه هد استاتیک در برج خنک کننده مدار باز است. در برج خنک کننده مدار بسته نیازی به محاسبه هد استاتیک برای انتخاب پمپ نیست به دلیل اینکه هد استاتیک بین رایزر های رفت و برگشت خنثی می شود. افت هد استاتیک جریان آب با هر ارتفاعی در لوله رفت با بازیابی هد استاتیک جریان آب در برگشت جبران می شود. تنها هد مورد نیاز در برج خنک کننده مدار بسته افت هد در مسیر کوئل های داخل برج خنک کننده به دلیل اصطکاک جریان می باشد و در برج خنک کننده مدار بسته هد استاتیک محاسبه نمی شود.

–

مدار لوله کشی برج خنک کننده مدار باز از مدار لوله کشی برج خنک کننده مدار بسته متفاوت است. در برج خنک کننده مدار باز هد استاتیک غیر قابل جبران است. در برج خنک کننده مدار باز پمپ باید آب را از خط مبدا پایین به خط مقصد بالا انتقال دهد که این نیاز به کار پمپ دارد در نتیجه در بررسی هد برج خنک کننده مدار باز هد استاتیک اهمیت ویژه ای دارد.

–

در برج خنک کننده مدار باز در شکل زیر علاوه بر هد مورد نیاز برای غلبه بر اصطکاک جریان آب از نقطه A به نقطه D نیاز به هد Hs برای انتقال آب از نقطه پایین به نقطه بالا می باشد.

–

در برخی از برج های خنک کننده نیاز به محاسبه افت فشار مورد نیاز در نازل ها، لوله ها و سایر تجهیزات می باشد که حتما باید مورد توجه قرار گیرد. به طور کلی در محاسبه هد پمپ برج خنک کننده باید افت فشار آب در اثر اصطکاک جریان آب در طول لوله کشی، افت فشار آب در کندانسور ، افت فشار آب در برج خنک کننده  و شیر ها مورد توجه قرار گیرد. علاوه بر این در برج خنک کننده مدار باز باید هد استاتیک برای انتقال آب در نقطه پایین به نقطه بالا در نظر گرفته شود.

–

معمولا در برج خنک کننده مدار باز بیشتر توجهات معطوف به ارتفاع هد استاتیک Ho است ( ارتفاع باز مدار ) همانطور که در شکل ملاحظه می کنید این در واقع فرض ساده  ای است که در آن ارتفاع سیفون یعنی DE در نظر گرفته نمی شود. این ارتفاع به نام داون کامر سیفون ( Downcomer siphon ) شناخته می شود که باید در صورت وجود این نوع لوله کشی در محاسبات مورد توجه قرار گیرد.

–

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” لوله کشی برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-pump-head-calculation/

از سرویس خارج کردن برج خنک کننده به معنی انجام اقدامات لازم جهت توقف کامل فعالیت برج خنک کن و سیستم های مرتبط با آن می باشد. معمولا برج خنک کننده در پایان فصل و یا شروع دوره تعمیرات خاموش می شود. از سرویس خارج کردن برج خنک کننده فرآیند ساده و ارزان قیمت است. دو هفته مانده به زمان خاموش کردن برج خنک کننده سیکل تغلیظ برج خنک کننده را به ۵۰ درصد کاهش دهید تا جامدات و ذرات معلق از کولینگ تاور خارج شود. سپس برای ۲۴ تا ۴۸ ساعت مواد ضد خوردگی را در سیستم به جریان اندازید تا کل سیستم در مقابل خوردگی مقاوم شود و سپس سیستم را خاموش کرده و حوضچه را کاملا تمیز و خشک نمایید.

–

اقدامات از سرویس خارج کردن برج خنک کننده

برج های خنک کننده هیچ گاه به طور کامل از سرویس خارج نمی شوند مگر آنکه کل واحد از سرویس خارج شود. اما امکان دارد لازم شود یک یا چند سل از سل های یک برج خنک کننده از سرویس خارج گردد، آنگاه بایستی این موارد را انجام داد:

1.      از سرویس خارج کردن دستگاه های تولید آب بدون املاح DM

2.      برای این کار، ابتدا با واحد آب جهت از سرویس خارج کردن پمپ ارسالی آب خام به واحد برج های خنک کننده تماس گرفته شود، پس از قطع لوپ آب خام ارسالی از واحد آب، دستگاه های تولید آب بدون املاح از سرویس خارج شوند.

3.      از سرویس خارج کردن فیلتر های شنی

4.      بایستی پمپ تامین آب فیلتر های شنی از سرویس خارج شود. سپس فیلتر های شنی یکی پس از دیگری از سرویس خارج گردند.

5.      از سرویس خارج کردن پمپ های ارسالی آب خنک کننده به واحد های پروسس

6.      بعد از هماهنگی با واحد های پروسس و نیروگاه، پمپ های ارسالی آب خنک کننده را مطابق با روش ذکر شده در نرم افزار آموزشی پمپ یکی پس از دیگری از سرویس خارج کنید.

7.      از سرویس خارج کردن هر پمپ در صورت نیاز به کنترل و تامین فشار آب خنک ارسالی، با بستن شیر آب ورودی به رایزرهای مربوطه انجام می شود.

8.      از سرویس خارج کردن فن ها

9.      با توجه به وضعیت سه گانه کلید ایستگاه برق واحد، با فشار دکمه STOP از داخل اتاق کنترل و یا ایستگاه برق واحد و یا کنار فن، فن مربوطه از سرویس خارج می شود.

10.  پمپ های تزریق مواد شیمیایی را از سرویس خارج کنید.

11.  برق پمپ ها و فن خاموش گردند.

–

حال بعد از خاموش کردن برج خنک کننده بایستی موارد زیر انجام پذیرد:

–

1.      آب موجود داخل حوضچه بوسیله پمپ های تخلیه، خالی شود.

2.      گل و لای و لجنهای موجود در حوضچه به صورت دستی و یا با استفاده از خشک کن از حوضچه تخلیه شود.

3.      بخش مکش پمپ ها بازدید شده و صافی های آن ها تمیز گردد.

4.      یاتاقان های الکتروموتور ها در صورت نیاز تعمیر شود.

5.      فن ها بازدید و تعمیر گردد.

6.      زاویه فن ها در صورت نیاز تنظیم شود.

7.      لوور ها، پکینگ ها و قطره گیرهای شکسته تعویض گردد.

8.      شیرها باز شده و روانکاری شوند.

–

جهت مطالعه بیشتر به مطالب ” راه اندازی برج خنک کننده ” و ” اقدامات ایمنی در برج خنک کننده ” و ” شرایط اضطراری در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-shut-down/

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده عبارتند از : مقدار PH ، سختی کلسیم ، تجمع یون های مهاجم ، غلظت کلرین ، دما و سرعت آب می باشند. در بخش بعدی مطلب به روش های اندازه گیری خوردگی می پردازیم که عبارتند از استفاده از کوپن ها ، اندازه گیری الکتریکی و مبدل های حرارتی . در بررسی این عوامل مشاهده میکنیم که تاثیرات مواد شیمیایی بازدارنده های خوردگی به صورت گسترده ای با تغییرات کیفیت آب ، مثل PH ، غلظت نمک های محلول ، سختی آب و شرایط عملیاتی مثل دما و سرعت آب تغییر می کند.

–

بررسی عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : PH

میزان بازدارندگی خوردگی در محدوده PH مابین ۶٫۵  تا ۹٫۰ تقریبا ثابت است. اگرچه ، بازدارنده های رسوب به همراه بازدارنده های خوردگی در آبهایی با PH بیشتر از دلیل جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم و فسفات کلسیم بایستی استفاده شوند.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : سختی کلسیم

فسفات ها و فسفونات ها ، اثرات بازدارندگی خوردگی پایداری در حضور یون کلسیم نشان میدهد. برای دستیابی به میزان مناسب اثرات بازدارندگی ، برای آب با سختی کلسیم پایین تر ، میزان بیشتری مواد بازدارنده مورد نیاز است در حالیکه برای آب با سختی بالاتر ، میزان کمتری احتیاج می باشد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : تجمع یونهای مهاجم

یون های مهاجم نظیر کلراید و سولفات ، در غلظت های بالا به لایه های محافظ که توسط بازدارنده ها ایجاد شده حمله می کند و تاثیرات آن را کاهش داده و یا از بین می برد. به طور کلی بازدارنده های خوردگی با فرمول نمک های روی کمتر تحت تاثیر حمله این یون ها قرار میگیرد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : غلظت کلرین باقیمانده

ترکیبات کلرین ، هیپو کلریت سدیم ، کلرین مایع و غیره معمولا برای کنترل لجن و به منظور گند زدایی با میزان ۰٫۳ تا ۱٫۰ میلیگرم بر لیتر در سیستم های خنک کننده استفاده می شود. اگرچه میزان کلرین باقی مانده در سیستم ، بعضی مواقع به دلیل عدم کنترل کلریناسیون به مقدار بیشتری می رسد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : دمای آب

در صورت عدم استفاده از بازدارنده ها میزان خوردگی به صورت تناسبی با میزان افزایش دمای آب ۲۵ تا ۵۰ درجه  سانتی گراد ، افزایش پیدا می کند. تاثیرات دمای آب مابین دمای ۵۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد چندان مشهود نمی باشد. ولی در صورت استفاده از بازدارنده پلی فسفات-روی بازدارندگی خوردگی را در دمای ۳۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد نشان میدهد.

–

عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده : سرعت آب

هرچه سرعت آب بیشتر باشد ، میزان خوردگی افزایش می یابد. از طرف دیگر ، در حضور مواد بازدارنده ، هرچه سرعت آب بیشتر باشد ، میزان خوردگی افزایش می یابد. از طرف دیگر ، در حضور مواد بازدارنده ، هرچه سرعت آب افزایش یابد تاثیرات بازدارندگی بهتری مشاهده می شود زیرا میزان نفوذ مواد بازدارنده در سطح فلز افزایش می یابد. بنابر این ، یک سرعت بهینه برای آب ، میزانی است که بیشترین تاثیرات بازدارندگی خوردگی بدست می آید.

–

مقدار PH ، سختی کلسیم ، تجمع یون های مهاجم ، غلظت کلرین، دما و سرعت آب مجموعه عوامل موثر بر خوردگی در برج خنک کننده می باشد.

–

روش های اندازه گیری خوردگی :

–

·         استفاده از کوپن ها

کوپن ها تیغه های فلزی وزن شده ای هستند که به مدت طولانی معمولا یک الی سه ماه در مسیر آب خنک کننده قرار داده می شوند. بعد از اینکه آنها را بر میدارند ، تمیز نموده و مجددا ، وزن می کنند. میزان کاهش وزن تیغه نشاندهنده میزان خوردگی می باشد. میزان خوردگی که بوسیله ی یک کوپن نشان داده میشود ممکن است قابل ملاحظه و یا قابل اغماض باشد ، اما وجود حفره ها همیشه جدی است ، حتی اگر اندک باشد. بدیهی است که کنترل و جلوگیری از تشکیل حفره نسبت به خوردگی عمومی ، چنانچه طولانی بودن عمر تجهیزات مد نظر باشد ، بسیار مهم است.

–

·         اندازه گیری الکتریکی

در این روش با استفاده از اندازه گیری مقاومت الکتریکی ، سرعت خوردگی اندازه گیری می شود. اساس این اندازه گیری این است که مقاومت یک هادی الکتریکی با عکس سطح مقطع آن متناسب است. یک سنسور فلزی در مسیر آب خنک قرار داده می شود ، سپس با پیشرفت خوردگی سطح مقطع تیغه فلزی کاهش یافته و مقاومت آن افزایش می یابد تغییر مقاومت به خوردگی آب نسبت داده می شود. اندازه گیری خوردگی که بر اساس مقاومت عمل می کند مانند کوپن آزمایشی بصورت تجارتی در اختیار می باشد ، برای بدست آوردن مقاومت خوردگی نیاز به یک مدت زمان نسبتا طولانی می باشد.

–

·         مبدل های حرارتی

استفاده از یک لوله فلزی دوجداره که در جدار بیرونی آن بخار قرار داشته و از داخل آن آب خنک کننده عبور میکند ، اغلب راهی برای شبیه سازی فرآیند مبدلهای حرارتی است ، که به تبع آن می توان میزان خوردگی و تشکیل رسوب را پیش بینی کرد.

–

جهت مطالعه بیشتر در مورد خوردگی به مطالب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” و ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده” و ” انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-corrosion-effective-factors/

انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده شامل فسفات ها، فسفونات ها، نمک های فلزی، پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم، نیتریت ها، کرومات ها، آمین ها و آزول ها و سایر بازدارنده ها می باشد. همانطور که در مطلب ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” اشاره شد بازدارنده ها مواد شیمیایی هستند که به آب برج خنک کننده اضافه می شوند تا با تشکیل لایه محافظ بروی فلزات و قطعات موجب کاهش یا ممانعت از خوردگی شوند. هر کدام از این بازدارنده ها دارای ویژگی ها و اثرات مختلف هستند که به صورت تک تک بررسی آن می پردازیم.

–

انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده و اثرات آن

به بررسی انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده و اثرات آن می پردازیم:

–

·         انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : فسفات ها

در حال حاضر بیشترین ماده ای که به عنوان بازدارنده خوردگی در سیستم های خنک مورد استفاده قرار می گیرد فسفات است. در بعضی مواقع اورتو فسفات ها و پلی فسفات ها نیز استفاده می شود.

–

·         انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : فسفونات ها

فسفونات ها به صورت گسترده برای جلوگیری از خوردگی در برج خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرند. خواص فسفونات ها ، نظیر نیروهای پیوندی با یون های  فلزی ، حلالیت نمک های آن و اثرات ممانعت از خوردگی بر اساس ساختمان شیمیایی آنها متفاوت است.

به طور کلی فسفونات ها ، اثرات بازدارندگی مناسبی برای کربن استیل در ّهایی که دارای یون کلسیم است نشان می دهند. میزان غلظت مورد نیاز فسفونات برای بازدارندگی خوردگی با افزایش سختی کلسیم کاهش می یابد. از آنجاییکه میزان هیدرولیز فسفونات ها در مقایسه با پلی فسفات ها کمتر می باشد ، اغلب برای سیستم های خنک کننده با میزان سختی کلسیم زیاد و میزان سیکل تغلیظ بالا استفاده می شود. فسفونات ها همچنین به عنوان بازدارنده رسوب نیز استفاده میشوند زیرا تاثیری عالی برای بازدارندگی رسوب کربنات کلسیم دارند.

–

·         انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : نمک های فلزی

نمک های فلزی مثل نمک های روی و نیکل, دارای اثرات بازدارندگی خوردگی برای فلزات کربن استیل ، مس و آلیاژهای مس می باشد. البته حلالیت آنها برای دستیابی به غلظت موثر بازدارندگی در آبهای خنثی نظیر آب خنک کننده کم است ، بنابراین ، استفاده تنها از نمک های فلزی به ندرت اثرات خوبی را نشان می دهد.

–

·         انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم

برخی از پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم مثل پلی اکریلات و پلی مالنات به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. تاثیرات بازدارندگی خوردگی آنها در آب با سختی کم ، پایدار نمی باشد.

–

·         انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : نیتریت ها

نیتریت ها اثرات بازدارندگی بسیار خوبی بر کربن استیل دارند. نیتریت ها نسبت به کرومات ها غیر سمی تر می باشد اما به ندرت در سیستم های خنک کننده تر ، استفاده می شوند. زیرا به راحتی توسط میکرو ارگانیسم ها تجزیه میگردند. اما نیتریت ها ، به صورت گسترده به همراه بایوسایدهای غیر اکسید شونده در سیستم های خنک کننده غیر تبخیری استفاده می شوند.

–

·         انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : کرومات ها

کروماتها مدت زمان زیادی به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند و اثرات بسیار بالایی دارند. اگرچه ، هم اکنون به دلیل خواص سمی بسیار بالا به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد.

کرومات سدیم و دی کرومات سدیم عموما به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. کرومات ها معمولا با ترکیبی از پلی فسفات ها و یا نمک های روی استفاده میگردند زیرا در صورتیکه کرومات به تنهایی و با غلظتهای ناکافی استفاده  شود میزان خوردگی حفره ای را افزایش می دهد.

–

·         انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : آمین ها و آزول ها

بازدارنده های خوردگی بر پایه آمین اغلب برای اسیدشویی و تصفیه آب بویلرها استفاده می شود اگرچه ، اغلب به دلیل قیمت بالاتر و تاثیرات بازدارندگی خوردگی کمتر نسبت به بازدارنده های غیر آلی در سیستم های خنک کننده تر استفاده نمی شوند.

آزول ها نظیر benzotriazole  و tolyltriazole  اغلب برای بازدارندگی خوردگی مس و آلیاژهای مس در مقدار کم مورد استفاده قرار می گیرند.آزول ها , برای سیستم های خنک کننده که مبدل هایی از جنس مس و آلیاژ مس هستند کاربرد دارند.

–

انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده شامل فسفات ها، فسفونات ها، نمک های فلزی، پلیمرهای محلول در آب با وزن ملکولی کم، نیتریت ها، کرومات ها، آمین ها و آزول ها و سایر بازدارنده ها می باشد.

–

·         انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده : سایر بازدارنده ها

مولیبدات ها, تنگستن ها و بعضی نمک های اسیدهای آلی به عنوان بازدارنده خوردگی استفاده می شوند. این مواد به دلیل قیمت بالا اغلب در سیستم های خنک کننده تر مورد استفاده قرار نمی گیرند.

سیلیکات ها ، به دلیل غیر سمی بودن آنها نسبت به فسفاتها ، بعضی مواقع به عنوان بازدارنده خوردگی در خطوط لوله آب آشامیدنی استفاده می شود. سیلیکات ها ، به ندرت برای سیستم های خنک کننده باز استفاده می شوند زیرا خواص بازدارندگی آنها برای کربن استیل بسته به کیفیت و دمای آب و سایر شرایط به شدت نوسان دارد.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” و ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-corrosion-inhibitors-types/

بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده مواد شیمیایی هستند که به آب برج خنک کننده اضافه می شوند تا اثرات خوردگی را کاهش یا از بین ببرند. این مواد شیمیایی به عنوان بازدارنده به آب برج خنک کن اضافه می شوند تا از خوردگی جلوگیری کنند. بازدارنده های خوردگی محلول در آب هستند در حالیکه لایه ای که بر سطح فلز تشکیل میدهند و مانع از خوردگی فلز می شود غیر محلول در آب است. این لایه ، لایه محافظ نامیده می شود. لایه محافظ بوسیله ی جلوگیری از هیدراسیون یون های فلزی و یا کاهش اکسیژن محلول در سطح فلز، از واکنش خوردگی ممانعت می کند. در واقع عملکرد مواد بازدارنده ی خوردگی را بر اساس خواص لایه محافظ آن ها نشان می دهد.

–

عملکرد بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده

بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده لایه ای محافظ بروی فلز تشکیل می دهد و جلوی خوردگی فلز را می گیرد. کرومات ها و نیتریت ها، از انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده می باشند که یک فیلم اکسید به عنوان لایه محافظ روی سطح فلز تشکیل می دهند. این بازدارنده ها باعث اکسید شدن سریع یون های آهن تولید شده در واکنش آندی می شود و با تشکیل یک لایه اکسید بر روی سطح فلز که اکثرا از اکسید فریک هیدراته می باشد، مانع خوردگی می شوند.

لایه محافظ از نوع اکساید، متشکل از ذرات بسیار نرم و قطر لایه بسیار نازک می باشد و دارای خاصیت چسبندگی خوبی به سطح فلز است و به ندرت باعث کاهش هدایت حرارتی در مبدل ها می شود. بیشتر بازدارنده های خوردگی از این نوع خواص بازدارندگی در حد عالی نشان می دهند.

از جمله نقاط ضعف بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده که لایه محافظ آنها از نوع لایه اکساید میباشد ایجاد خوردگی محلی در صورت استفاده در غلظت های کم است. این نوع بازدارنده ها دارای مشکلات کاربردی نیز هستند به طور مثال، کرومات ها به شدت سمی و دور ریز آنها ممنوع می باشد. نیتریت ها، توسط باکتری های نیتریفیکاسیون، اکسید شده و در سیستم های خنک کننده به صورت نیترات در می آیند که هیچگونه اثرات بازدارندگی خوردگی ندارند.

–

بازدارنده های خوردگی محلول در آب هستند در حالیکه لایه ای که بر سطح فلز تشکیل میدهند و مانع از خوردگی فلز می شود غیر محلول در آب است. این لایه , لایه محافظ نامیده می شود. لایه محافظ بوسیله ی جلوگیری از هیدراسیون یون های فلزی و یا کاهش اکسیژن محلول در سطح فلز، از واکنش خوردگی ممانعت می کند.

–

پلی فسفات ها، در ابتدا تشکیل یک لایه مخافظ که ترکیبی از اکسید آهن و فسفات آهن می باشد در سطح فلز می دهند. سپس این ترکیبات با یونهای کلسیم موجود در آب ترکیب شده و تشکیل لایه فسفات کلسیم بر روی لایه اولیه می دهند. توسط روش های مختلف آنالیز مشخص شده است که پلی فسفات ها، لایه محافظی که خود متشکل از دو لایه می باشد بر روی سطح فلز تشکیل می دهند که این لایه ها دو نقش متفاوت را در روش بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ایجاد می کنند.

لایه ی غنی از اکسید آهن و فسفات آهن در سطح کربن استیل باعث افزایش پتانسیل الکتریکی آن و حالت غیر فعال می شود و مانع از حل شدن فلز می گردد. لایه بالایی که فسفات کلسیم است مانع از انجام اکسیداسیون می گردد. لایه فسفات کلسیم باعث متفرق ساختن نفوذ اکسیژن به سطح کربن استیل نیز شده و همچنین باعث متفرق ساختن نفوذ یون های کلراید و سولفات به داخل فیلم می شود، در نتیجه لایه زیرین محافظ، از تخریب توسط این یون ها محفوظ می ماند. در صورت استفاده از مخلوط پلی فسفات ها و نمک های روی، به عنوان بازدارنده، لایه ی بالایی محافظ مخلوطی از فسفات کلسیم و روی می شود، اما لایه زیرین به ندرت تغییر ترکیب می دهد.

پلی فسفات ها به عنوان ماده بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده برای آبهای نرم و فاقد مواد معدنی مثل یون های کلسیم و روی، دارای خواص کمی می باشند. زیرا هیچ گونه لایه فسفات کلسیم تشکیل نمی شود و لایه اکسید آهن و فسفات در این شرایط مقاوم نمی باشد. تاثیرات بازدارندگی که توسط پلی فسفات ها بدست می آید نسبت به مواد بازدارنده که لایه محافظ اکسید تشکیل می دهد کمتر می باشد زیرا لایه فسفات کلسیم به طور معمول یکنواخت نبوده و نسبت به لایه اکسید متخلخل می باشد.

–

زمانی که برای دستیابی به خوردگی کمتر از میزان بالای پلی فسفات ها استفاده می شود، لایه های متخلخل تشکیل شده بسیار ضخیم می شود و موجبات رسوب را فراهم می کند. در این گروه مکانیزم بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده توسط اورتوفسفات ها و پلی فسفاتها شبیه به فسفات ها می باشد.

استتفاده از مخلوط فسفات ها و پلیمر های سبک محلول در آب به منظور تشکیل یک لایه غیر متخلخل از فسفات کلسیم در سطح فلز و ممانعت از رشد بیش از حد این لایه و ایجاد مشکلات رسوب، بسیار موثر است. جذب شدن پلیمر ها بر روی لایه ی فسفات کلسیم، میزان رشد این لایه را کاهش می دهد در نتیجه لایه فسفات کلسیم نازک و غیر متخلخل می شود و از رشد بیش از حد این لایه جلوگیری می کند.

مر کاپتو بنزو تیازول نوعی از بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده می باشد که با یون های فلز که بایستی محافظت شود تشکیل نمک های غیر محلول می دهد. این بازدارنده ها، در ناحیه آندی، یعنی جاهایی که فلز حل می شود و غلظت یون ها افزایش می یابد، تشکیل لایه محافظ می دهد. در این حالت رشد لایه محافظ بعد از تشکیل متوقف خواهد شد زیرا این لایه مانع از انحلال هر فلز جدید می شود بنا بر این به صورت رسوب  در نمی آید حتی اگر مقادیر بیش از حد بازدارنده استفاده شود.

بازدارنده هایی که به این روش عمل میکنند، اثرات بازدارندگی خوردگی عالی در مورد مس و آلیاژهای مس دارند. این بازدارنده خوردگی در مورد کربن استیل استفاده نمی شود. این نوع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ای که در ساخت آن از کربن استیل استفاده می کنند، مناسب نیست. آمین ها از نوعی بازدارنده های خوردگی می باشند که تشکیل فیلم جذبی در سطح فلز می دهند. این لایه دارای گروه های عملکردی می باشد که قابلیت جذب در سطح فلز را  دارند و با جذب شدن در سطح فلزات تمیز، از طریق گروه های فعال خود مانع از نفوذ آب و اکسیژن محلول به سطح فلز می شوند، در آبهای خنثی مثل آب برج خنک کننده، این بازدارنده ها تاثیرات مطلوبی نشان نمی دهد زیرا سطح فلز تمیز نمی باشد بنابر این تشکیل لایه محافظ مشکل است.

جهت مطالعه بیشتر به مطلب ” خوردگی در برج خنک کننده ” و ” مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/corrosion-inhibitor-in-cooling-tower/

مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده به دلیل گرد آمدن عوامل اصلی مانند وجود محیط تر به واسطه حضور آب که لازمه و مقدمه تشکیل الکترولیت میباشد و استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و خوردگی را در سیستم خنک کننده را فراهم می سازد. قبلا در مطلب خوردگی در برج خنک کننده به توضیح کلی این پدیده پرداختیم ولی در این مطلب به بررسی دقیق مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده می پردازیم.

بررسی مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

همانطور که اشاره شد آب به عنوان الکترولیت و وجود فلزات مختلف در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده شرایط تشکیل یک پیل الکتریکی را مهیا کرده و موجب بروز خوردگی می شود. از طرفی ورود اکسیژن، گازهای سولفور, میکرو ارگانیسم ها و گردو غبار از طریق هوا و دمای بالای آب چرخشی و تغییرات PH نیز به نوبه ی خود به خوردگی دامن زده و منجر به تشدید آن می گردد. اساسا، دونوع واکنش های اکسیداسیون و احیا و مهاجرت الکترونها از آند که محل تولید الکترون طی واکنش اکسیداسیون می باشد به کاتد که محل مصرف این الکترون ها می باشد علت اصلی وقوع پدیده ی خوردگی است. از طرفی آب و یا رطوبت هوا نیز بستر لازم را جهت حرکت یون های مثبت و منفی فراهم منماید و حلقه ی تشکیل مکانیزم خوردگی را تکمیل می کند.

واکنش آندی باعث بروز پدیده ی یونیزاسیون و کنده شدن اتم های فلز از سطح فلز می شود با توجه به فراهم بودن شرایط  لازم جهت بروز پدیده خوردگی در سیستم های خنک کننده، این پدیده به اشکال مختلف مانند خوردگی شیاری، حفره ای و غیره اتفاق می افتد. خوردگی حفره ای در زیر لایه های رسوبی تشکیل شده در سطح فلز صورت می گیرد. به دلیل غلظت کم اکسیژن در زیر این لایه، یک آند مخلی تشکیل می شود و در محیط اطراف آن چون غلظت اکسیژن بیشتر است، یک کاتد محلی تشکیل می گردد. بنابر این فلز توسط این نوعی از مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده که به آن خوردگی حفره ای می گویند، مورد حمله قرار می گیرد. خوردگی شیاری در شکاف ها و مناطق مرده ای که در آنها آب جریان ندارد اتفاق می افتد. حال ببینیم چگونه می توان از انواع مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده جلوگیری نمود.

از آنجاییکه برای انجام پدیده ی خوردگی سه عامل اصلی ,آند , کاتد و الکترولیت مورد نیاز است اگر هرکدام از این عوامل به طریقی حذف شود خوردگی تشکیل نخواهد شد. بازدارنده های خوردگی، نیز مطابق با این مکانیزم عمل می کنند. این بازدارنده ها، مواد شیمیایی هستند که با تشکیل یک لایه نازک که اصطلاحا  “لایه ی محافظ”  نامیده می شود بر سطح آند و یا کاتد فرآیند خوردگی را کاهش داده و یا متوقف می نمایند.

وجود محیط تر به واسطه حضور آب که همان الکترولیت میباشد، استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و تکمیل مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده را فراهم می سازد.

بازدارنده های خوردگی به دو دسته ی آندی و کاتدی تقسیم بندی می شوند. بازدارنده های کاتدی، یک لایه محافظ بر روی سطح کاتد تشکیل داده و مانع از رسیدن اکسیژن محلول در آب به سطح فلز می شوند. بازدارنده های آندی یک لایه محافظ بر روی سطح آند تشکیل می دهند و از این طریق واکنش های خوردگی کاهش می یابد.

انتخاب یک بازدارنده ی مناسب بستگی به پارامترهای طراحی سیستم خنک کننده و ترکیبات آب دارد و همچنین نوع فلزات به کار رفته در سیستم، شرایط تنش وارد بر سیستم، تمیز کاری و سرعت آب، همگی بر انتخاب یک بازدارنده مناسب، تاثیر گذار است. عوامل دیگری که بایستی در نظر گرفته شود شامل حد شاخص مورد نیاز برای آب ، PH ، اکسیژن محلول ، نمک ها و ترکیبات معلق در آب می باشد. حال، در ابتدا با مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده آشنا شده و در ادامه به شرح بیشتر آن میپردازیم.

روابط شیمیایی مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

زمانی که فلز در تماس با آب قرار می گیرد, به دلیل یکنواخت نبودن ترکیبات موجود در فلز, نقاط کوچکی با پتانسیل الکتریکی کمتر (آندهای محلی) و تعداد نقاط زیادی با پتانسیل بیشتر (کاتد های محلی) بر روی سطح آن تشکیل می شود و سپس واکنش های الکتروشیمیایی شکل میگیرد.

زمانی که سطح فلز با آب که شامل اکسیژن محلول است تماس پیدا می کند واکنش های فوق انجام می شود. زمانی که رسوبات لجنی که اغلب متشکل از میکرو ارگانیسم ها می باشد به سطح فلز می چسبد یک شرایط هوازی در زیر رسوبات ایجاد می شود و باکتری احیا کننده سولفات رشد پیدا می کند. سپس واکنش خوردگی در بعضی نواحی به دلیل تولید سولفید هیدروژن پیشرفت پیدا می کند.جهت مطالعه ببشتر به مطلب ” کنترل PH آب برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.

http://badrantahvie.com/corrosion-mechanism-in-cooling-tower/

رسوب زدایی در برج خنک کننده به معنی راه های کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب در برج خنک کننده می باشد. همانطور که اشاره شد فرآیند رسوب گذاری به دلیل تبخیر آب و تجمیع املاح در آب برج خنک کن بوجود می آید ، در صورتی که از تشکیل و تجمیع رسوب جلوگیری نشود موجب آسیب به اجزای برج خنک کننده ، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه بروی راندمان کولینگ تاور تأثیر می گذارد. در مطلب قبلی به بررسی رسوب در برج خنک کننده ، انواع و مراحل تشکیل آن پرداختیم و در این مطلب به بررسی روش های رسوب زدایی و جلوگیری از تشکیل رسوب می پردازیم زیرا بهترین اقدام پیشگیری از تشکیل رسوب می باشد.

–

بازدارنده ها و رسوب زدایی برج خنک کننده

به طور کلی بازدارنده های رسوب به سه روش زیر عمل می کنند:

·         جلوگیری از تشکیل هسته کریستال

·         جلوگیری از رشد کریستال

·         جلوگیری از تجمع کریستال ها و تشکیل کریستال های بزرگتر

–

تشکیل هسته کریستال تنها در محلول های فوق اشباع انجام پذیر است. در محلول های غیر اشباع، ممانعت از تشکیل هسته رسوب و در نتیجه رسوب زدایی برج خنک کننده با کنترل PH محلول و تزریق اسید انجام می شود. در محلول های فوق اشباع ( غلیظ ) برای جلوگیری از رسوب و رسوب زدایی برج خنک کننده از بازدارنده های رسوب استفاده می شود. متداولترین بازدارنده های رسوب شامل پلی فسفات ها، فسفوناتها و پلی الکترولیت های سبک که گروه کربوکسیل دارند، می باشد.

–

تشکیل و رشد رسوب، از طریق نقاط فعالی که بروی کریستال های رسوب وجود دارد انجام می شود. بدین صورت که یونهای با بارمخالف بروی این نقاط فعال جذب شده و باعث رشد کریستال رسوب می شود و این روند ادامه دارد. مکانیسم عملکرد بازدارنده ها بدین صورت است که این بازدارنده ها به صورت انتخابی بروی این نقاط فعال رشد قرار گرفته و آنها را می پوشانند. بنابراین مانع از رشد کریستال های رسوب از طریق این نقاط می شوند.

–

نحوه عملکرد مکانیسم بازدارنده های رسوب در شکل دیده می شود. کریستال کربنات کلسیم در حالت نرمال به شکل مکعبی است. با افزودن بازدارنده ها شکل کریستال ها مانند شکل تغییر می کند که این تغییر شکل به دلیل جذب شدن مواد بازدارنده رسوب بروی نقاط فعال در سطح کریستال می باشد. در شکل نحوه تجمع کریستال های کربنات کلسیم را می بینیم. استفاده از بازدارنده ها مانع از تجمع کریستال ها شده و آنها را به صورت جداگانه نگه می دارد، در واقع در این حالت زمانی که مواد بازدارنده بر سطح کریستال جذب می شود کریستال ها همدیگر را دفع می کنند.

–

رسوب زدایی در برج خنک کن

–

انواع بازدارنده های رسوب جهت رسوب زدایی برج خنک کننده

بعضی از ترکیبات آلی مثل، لیگنین ها ( Lignins ) و تانین ها ( Tannins ) مدت زمان زیادی است که به عنوان بازدارنده های رسوب کربنات کلسیم و هیدروکسید روی و غیره شناخته شده اند. اگرچه این مواد معمولا اثرات بازدارندگی و رسوب زدایی برج خنک کننده را در حد کافی و پایدار نشان نمی دهند.

–

پلی فسفات ها از سال ۱۹۳۶ توسط Resonstein به عنوان بازدارنده رسوب کربنات کلسیم در سیستم های خنک کننده معرفی شدند. اگرچه تاثیرات بازدارندگی این مواد در مورد سیستم های خنک کننده ای که زمان ماند آب زیاد است و یا دما بالاست به دلیل هیرولیز شدن بازدارنده به نسبت اورتوفسفاتها کم می باشد.

–

اخیرا بعضی از محصولات آلی سنتزی، مثل پلیمرها، فسفوناتها و پلی اول فسفات استر ها، به عنوان بازدارنده های رسوبات کربنات کلسیم و فسفات کلسیم و غیره شناخته شده اند. این مواد بندرت هیدرولیزه شده و تاثیرات بازدارندگی پایداری را نشان می دهند.

–

رسوب زدایی در برج خنک کننده به معنی راه های کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوب در برج خنک کننده می باشد. همانطور که اشاره شد فرآیند رسوب گذاری به دلیل تبخیر آب و تجمیع املاح در آب برج خنک کن بوجود می آید ، در صورتی که از تشکیل و تجمیع رسوب جلوگیری نشود موجب آسیب به اجزای برج خنک کننده ، گرفتگی قطعات و سطوح انتقال حرارت در برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه بروی راندمان برج خنک کننده تأثیر می گذارد.

–

متداولترین بازدارنده های رسوب در برج خنک کننده به شرح زیر است:

·         فسفونات ها

·         پلیمرها

·         سایر بازدارنده ها

–

تاثیرات بازدارنده ها در رسوب زدایی برج خنک کننده

انواع بازدارنده هایی که برای هر نوع رسوب زدایی برج خنک کننده استفاده می شود در جدول زیر مشاهده می گردد.

–

–

عوامل موثر در تشکیل رسوب:

·         کیفیت آب

عوامل زیادی نظیر غلظت یونهای تشکیل دهنده رسوب ( یون کلسیم، یون فسفات و غیره ) در آب، دما و PH آب در تشکیل رسوب تاثیر دارند. به طور کلی حلالیت رسوبها با کاهش PH افزایش می یابد. بنابراین میزان رسوب با کاهش PH کاهش می یابد، البته محدودیت هایی در این زمینه وجود دارد. به مطلب کنترل PH آب برج خنک کننده مراجعه فرمایید.

·         دمای آب

به طور کلی حلالیت ترکیبات رسوب دهنده در آب، با افزایش دما کاهش می یابد. بنابراین میزان رسوب با افزایش دما در مبدل های حرارتی افزایش می یابد.

·         سرعت آب

با افزایش سرعت آب، میزان رسوب کاهش می یابد. بنابراین تشکیل رسوب در قسمت هایی از سیستم خنک کننده که سرعت آب کم است و یا فضاهای مرده که آب جریان ندارد بیشتر است.

http://badrantahvie.com/descaling-cooling-tower

رسوب در برج خنک کننده به معنی تغلیظ و تجمیع املاح و ناخالصی های موجود در آب برج خنک کن می باشد. در برج خنک کننده، عمده خنک سازی توسط پدیده تبخیر انجام می شود که در حین انجام پدیده تبخیر تنها آب خالص به صورت بخار در می آید. بنابراین املاح و ناخالصیهای آب، در آب باقیمانده تغلیظ می گردد. در ادامه این مطلب برای روشن شدن مفهوم تغلیظ املاح و مواد جامد درون آب، ابتدا بایستی با مفهوم سیکل تغلیظ که با علامت ( C ) نشان داده می شود آشنا شویم و به بررسی انواع رسوب در برج خنک کننده و فرآیند تشکیل آن ها می پردازیم.

کنترل رسوب در برج خنک کننده

سیکل تغلیظ نسبت کنداکتیویته ( هدایت الکتریکی ) آب گرم ورودی به برج خنک کننده به کنداکتیویته آب جبرانی می باشد. به طور کلی کنداکتیویته بستگی به یونهای موجود در آب دارد. به طور مثال اگر غلظت یون کلراید در آب گرم ورودی به برج ۱۰۰ mg/lit باشد و غلظت آن در آب جبرانی ۲۰ mg/lit باشد، سیکل تغلیظ عدد ۵ خواهد بود. عملکرد برج خنک کننده با سیکل تغلیظ بالا، باعث دستیابی به بسیاری از فوائد اقتصادی و زیست محیطی می گردد و همچنین باعث کاهش هزینه های عملیات آبی در برج خنک کننده مانند کاهش مصرف آب برج خنک کننده ، کاهش آب جبرانی مورد نیاز و کاهش مصرف مواد شیمیایی می گردد. زمانی که سیستم در سیکل تغلیظ بالا کار می کند و آب جبرانی به برج نیز دارای مقادیر املاح زیاد است، همانطور که اشاره شد بنابر رابطه سیکل تغلیظ غلظت املاح و مواد جامد در آب چرخشی نیز زیاد خواهد شد. بنابراین، میزان رسوب در برج خنک کننده افزایش پیدا می کند و برای جلوگیری از تشکیل رسوب بایستی مواد شیمیایی که اصطلاحا به آنها ضد رسوب گفته می شود به آب تزریق می گردد.

در برج خنک کننده خنک سازی توسط پدیده تبخیر انجام می شود که در حین انجام پدیده تبخیر تنها آب خالص به صورت بخار در می آید. بنابراین املاح و ناخالصیهای آب، در آب باقیمانده تغلیظ می گردد که باعث تغلیظ و تجمیع املاح و ناخالصی های موجود در آب و تشکیل رسوب در برج خنک کننده می شود.

این مواد شیمیایی که مانع از تشکیل رسوبات در قسمت های مختلف سیستم خنک کننده به خصوص مبدل های حرارتی می گردند، بسیار گرانقیمت هستند، پس بایستی همواره میزان زیر آب برج خنک کننده که به منظور کاهش املاح آب چرخشی می باشد، کنترل شود. تشکیل رسوب در برج خنک کننده نه تنها باعث گرفتگی خطوط لوله دستگاه ها و مبدل های حرارتی می شود، همچنین باعث کاهش بازده حرارتی مبدل ها نیز می گردد.

انواع رسوب در برج خنک کننده

ترکیباتی که معمولا به صورت رسوب در سیستم های خنک کننده مشاهده می شود به شرح زیر است:

·         کربنات کلسیم

·         فسفات کلسیم و فسفات روی

·         سیلیکا و سیلیکات مگنزیم

·         سولفات کلسیم

فرآیند تشکیل رسوب در برج خنک کننده

در یک محلول رقیق و غیراشباع، مواد حل شونده بصورت یونها، یونهای پیچیده و یا مولکول های تکی وجود دارد، در حالیکه در یک محلول غلیظ و فوق اشباع بعضی از این حل شونده ها با هم ترکیب شده و هسته های رسوب را تشکیل می دهند. پی اولین گام در تشکیل رسوب در برج خنک کننده ایجاد هسته رسوب می باشد. با توجه به شرایط موجود در محلول و اندازه این هسته ها ممکن است هسته ها دوباره در داخل محلول، حل شوند و یا اینکه به صورت یک کریستال رشد نماید.

میزان رشد کریستال بستگی به میزان نفوذ یونهای حل شده در آب در سطح کریستال و میزان قرارگرفتن این یونها در سطح کریستال دارد. نیروی محرکه لازم برای جذب یونها در سطح کریستال و در نتیجه رشد کریستال رسوب همان تفاوت غلظت حل شونده ها ( یونها ) مابین کریستال و بالک سیال می باشد. عواملی که در میزان نفوذ یونها در سطح کریستال تاثیر می گذارد شامل سرعت آب، دما و ویسکوزیته می باشد. کریستال هایی که تشکیل شده اند تمایل به تجمع با یکدیگر دارند و تشکیل کریستال های بزرگتری می دهند.

در مطلب بعدی ضمن معرفی انواع و مکانیزم های بازدارنده رسوب به بررسی اقدامات موثر در رسوب زدایی برج خنک کننده می پردازیم.

http://badrantahvie.com/sediment-in-cooling-tower/