محاسبه و طراحی انواع برج خنک کننده

[badran.tahvieh]

محاسبه و طراحی انواع برج خنک کننده
برج خنک کننده دستگاهی است از خانواده های مبدل های حرارتی که با ایجاد سطح وسیعی از هوا با آب باعث خنک شدن آب می شود. در واقع برج خنک کننده ماهیتی مبدل گونه دارد که سیال خنک شونده آب و سیال خنک کننده هوا می باشد. برج خنک کننده از جمله تجیهیزات پرکاربرد در صنعت تاسیسات می باشد که حداقل در تمام کارخانه های تولید که با آب خنک می شوند، مورد استفاده قرار می گیرد.

انتخاب و محاسبه برج خنک کننده

در محاسبه و طراحی برج خنک کننده باید به یکسری از معیارها توجه شود که قرار است در این مطلب به تک تک این جزئیات در محاسبه کولینگ تاور شاره شود که تمامی این جزئیات باید در محاسبه و طراحی کولینگ تاور در نظر گرفته شود تا بازدهی مورد نیاز را از برج دریافت نماییم.

موارد موثر در محاسبه کولینگ تاور
[list]
مقدار حجم آب ورودی برج خنک کننده (دبی ورودی)دمای آب ورودی برج خنک کنندهدمای آب خروجی برج خنک کنندهکیفیت آب کولینگ تاوردمای مرطوب محیطنوع پاشش نازل برج خنک کننده[/list]

دبی ورودی برج خنک کننده
یکی از موثرترین عوامل در محاسبه برج خنک کننده دبی ورودی کولینگ تاور می باشد که بر حسب GPM اندازه‌گیری می‌شود. برای بدست آوردن GPM باید مقدار آب ورودی بر حسب لیتر بر دقیقه را بدست بیاوریم.

دمای آب ورودی به برج خنک کننده
در محاسبه و طراحی برج خنک کننده باید به دمای آب ورودی کولینگ تاور توجه داشته باشیم تمامی پرامترهایی که در تعین ظرفیت برج نقش دارند به یکدیگر مرتبط هستند. به عنوان مثال این مسئله که دمای ورودی چه میزان هست و در انتها باید به چه میزان برسد دارای اهمیت است. یعنی اگر بنا باشد دمای آب ورودی 50 درجه و دمای مرطوب محیط 25 درجه باشد، نیاز داریم که دمای آب خروجی به 28 درجه سانتیگراد کاهش یابد و مدت زمان تماس هوای ورودی با آب داغ را نیز بیشتر کنیم یعنی ارتفاع چیدمان پکینگ برج خنک کننده در داخل برج را افزایش دهیم تا سرعت سرعت ریزش آب به تشتک کولینگ تاور کاهش پیدا کند.

دمای آب خروجی برج خنک کننده
یکی دیگر از عوامل موثر در تعیین ظرفیت دمای آب خروجی کولینگ تاور این است که باید بدانیم دستگاهی که قرار است با آب برج خنک کننده خنک کاری شود به چه دمای آبی نیاز دارد. بنابراین همانطور که در بالا نیز به آن اشاره شد باید در این قسمت به دمای مرطوب محیط توجه شود.

کیفیت آب کولینگ تاور
در برخی از محاسبات برج خنک کننده به کیفیت آب برج خنک کننده توجه نمی شود که یک اشتباه بزرگ به حساب می آید؛ چون تاثیر بسیاری در راندمان کولینگ تاور دارد. اگر آب برج خنک کننده کیفیت پایینی داشته باشد باعث ایاد رسوب بر روی پکینگ ها می‌گردد و از تماس آب و هوای ورودی گولینگ تاور جلوگیری می‌کند. برای جلوگیری از ین اتفاق باید از مواد شیمیایی رسوب زدا استفاده شود تا کیفیت آب ورودی به برج افزایش یابد.

میزان آب جبرانی
همانطور که می‌دانید سیستم خنک کاری برج خنک کننده بر پایه سیستم تبخیر می باشد. به بیان ساده تر برای پایین آوردن دمای آب، گرمای آن بصورت بخار از برج خارج شود. از طرفی چون آب مایع باارزشی است و در برخی مناطق خشکسالی وجود دارد، برای جلوگیری از هدر روی کامل بخار آب از قطره گیر استفاده می شود تا به حد چشم گیری از این هدر رفت جلوگیری شود و مقداری که به صورت خار ج شده توسط لوله ای که به برج خنک کننده متصل است جبران می گردد. بنابراین به این نتیجه می رسیم که که این موضوع تا چه میزان تاثیر مستقیمی بر محاسبه برج خنک کننده خواهد داشت.

دمای مرطوب محیط

برای محاسبه و طراحی برج خنک کننده باید دمای مرطوب محیط را در نظر گرفت. زیرا که یکی از عوامل موثر در تعیین ظرفیت برج خنک کننده می باشد. در برج های خنک کننده، دمای آب را تا 2 درجه بالای دمای مرطوب محیط می رسانند. بنابراین در بهترین شرایط باید به این مورد توجه زیادی نمود، زیرا هر منطقه دارای دمای مرطوب متفاوتی است. به عنوان مثال شهر مشهد دارای دمای مرطوب 25 درجه می باشد.

نوع پاشش نازل برج خنک کننده
پاشش صحیح نازل در محاسبات برج خنک کننده تاثیر زیادی دارد. زیرا در صورتی که این پاشش به درستی انجام نشود، سطح پکینگ رسوب گرفته و مانع از تبادل حرارت بین آب و هوای ورودی می شود. البته این موضوع، تاثیر بسزایی در تعیین ظرفیت ندارد اما یکی از عوامل مهمی هست که باید در محاسبات کولینگ تاور در نظر گرفته شود.

تعیین ظرفیت برج خنک کننده
نحوه تعیین ظرفیت برج خنک کننده و برآورد قیمت (استعلام قیمت) کولینگ تاور

بمنظور تعیین ظرفیت و محاسبه ظرفیت برج خنک کننده، 2 موضوع زیر از اهمیت بالایی برخوردار می باشند:

[list=1]
1) داشتن علم متناسب در زمینه طراحی یا تعیین ظرفیت برج های خنک کن2) داشتن تجربه کافی در طراحی و تعیین ظرفیت برج خنک کننده[/list]

در این راستا ضروری است تا در ابتدا متقاضی خرید برج، نسبت به تعیین ظرفیت برج خنک کننده اقدام کند. نرم افزار تعیین ظرفیت برج خنک کن با دریافت داده های اولیه از مشتریان از جمله درجه حرارت آب ورودی و درجه حرارت آب مورد نیاز (اختلاف دمایی مورد نیاز) بعلاوه ظرفیت آب در گردش برج و همچنین دمای مرطوب شهر و محیطی که قرار است سیستم خنک کننده در آنجا نصب شود، نسبت به محاسبه ظرفیت برج خنک کن اقدام می نماید.

در مرحله بعدی تعیین ظرفیت برج خنک کن، به انتخاب مخروطی یا مکعبی بودن برج می رسیم. در صورتی که فضای لازم برای نصب سیستم مخروطی مهیا باشد استفاده از برج خنک کننده مکعبی توجیهی نخواهد داشت. قیمت برج خنک کن مکعبی نسبت به برج خنک کن مخروطی به دلیل ارتفاع نسبتاً بیشتر و همچنین احتیاج داشتن به بدنه مقاوم تر، بالاتر خواهد بود.

سپس متقاضی با بازدید از خط تولید تولیدکنندگان برج خنک کننده که می تواند از اینترنت یا نمایشگاه شماره تولیدکنندگان را یافته باشد نسبت به نوع اقلام مورد استفاده در ساخت اطمینان لازم را کسب نماید.

علم مناسب در زمینه طراحی و محاسبه ظرفیت این مدل سیستم های خنک کن اعم از برج خنک کننده فایبرگلاس، بتنی و یا برج خنک کن گالوانیزه را می توان از طریق تحصیل دانش در رشته مهندسی مکانیک سیالات و جامدات و همچنین سایر رشته های وابسته بدست آورد.

در حقیقت برای محاسبه ظرفیت برج خنک کننده باید بدانیم چه میزان گرما باید از آبی که در یک مسیر گرم چرخیده است گرفته شود تا به چرخه تولید در یک کارخانه صدمه وارد نگردد یا اینکه دمای مطبوعی که مورد نظر سفارش دهنده کولینگ تاور است فراهم گردد.

فرمول اصلی محاسبه ظرفیت کولینگ تاور MC(T2-T1)  = Q می باشد. در فرمول محاسبه ظرفیت برج خنک کننده دانستن دبی آب در گردش و دمای بیشینه و کمینه سیستم خنک کاری بسیار مهم است.

سخن پایان
در پایان باید به این موضوع توجه داشت که پس از بدست آوردن تناژ و مدل برج خنک کن، حتماً دبی آب در گردش با سایز ورودی دستگاه مطابقت داشته باشد، در غیر اینصورت باید سیستم توزیع آب بر اساس نیاز شما تغییر یابد.

منبع: شرکت بادران تهویه صنعت (طراحی، مهندسی و ساخت انواع برج خنک کننده و تجهیزات تهویه مطبوع)