برج خنک کن ( خیس ، اتمسفریک ) چیست؟

برج خنک کن یا برج خنک کننده

برج خنک کن وسیله خنک کننده هوا می باشد که این کار را از طریق بخار آب و انتقال گرما به اتمسفر انجام میدهد. این مدل از برج خنک کن “مدل  تبخیری ” نامیده میشود که اجازه می دهد. بخش کوچکی از آب با حرکت میان جریان هوا و تبخیرشدن کاهش قابل توجهی در دمای باقی جریان آب به وجود بیاورد. این نوع تبدیل باعث افزایش رطوبت هوا تا ۱۰۰ درصد هم می شود. و رطوبت تولیدی باید به اتمسفر منتقل شود. دستگاه های کاهش دهنده دما ماننده برج خنک کن که با آب کار می کنند معمولا زمانی استفاده می شوند که انتظار کاهش چشمگیر دما را داریم ، در غیر این صورت می توان از خنک کننده هایی که با هوا کار می کننده ( خنک کننده های خشک ) استفاده کرد. برای مثال رادیاتو ماشین از سیستم خنک کننده آبی استفاده می کند زیرا نیاز به مقرون به صرفه ترین و کارآمد ترین سیستم خنک کننده را دارد .به زمانی فکر کنید که شما مدام چیز داغی را با قراردادن آب سرد بر روی آن خنک می کنید ، حتی با این عمل آب تبخیر می شود ، خنک کردن مداوم ، مانند گرمای بیش از اندازه رادیاتور ماشین. پتانسیل خنک کردن تماسی آب بسیار بیشتر از نوع خشک می باشد.

کاربرد رایج برجهای خنک کننده تهیه آب خنک جهت  تهویه مطبوع  شرکت ها ، کارخانه ها  ، نیروگاه ها و … می باشد. کوچکترین نوع برج خنک کن برای مدیریت تنها چند لیتر  آب در لوله های باریک در دقیقه را بر عهده دارد که معمولا در اقامتگاه ها مشاهده میشود. این در حالی است که بزرگترین نوع برج خنک کنبا قابلیت مدیریت بیش از ۱۰۰۰۰۰ لیتر آب در دقیقه به وسیله لوله های با قطر ۵ متر در نیروگاه های بزرگ استفاده می شود.

برج خنک کن مستقیم (مدار باز) و غیر مستقیم (مدار بسته)

اصطلاح عمومی “برج خنک کن ” برای توصیف  دو نوع مستقیم (مدار باز) و غیر مستقیم (مدار بسته) سیستم های کاهنده دما استفاده می شود. با این که بیشتر تصورات از برج خنک کن به عنوان دستگاه کاهنده دمای تماس مستقیم مدار باز است ،برج خنک کن غیر مستقیم، که با عنوان “برج خنک کن مدار بسته ”  نیز شناخته میشود نیز نوعی برج خنک کن است.

برج خنک کن مستقیم (مدار باز)

برج خنک کن مستقیم یا مدار باز یک ساختار محصور است با ابزار های داخلی که آب گرم بر روی سطوح پر پیچو خمی به نام fill ها و پکینگ ها پخش می شود. Fill ها نقش ایجاد گسترش تماس آب با هوا را دارند. با تماس هر چه بیشتر آب با هوای گرم ، آب بخار می شود . در نتیجه دما کاهش می یابد. آب هنگامی که بر اثر جاذبه بر روی fill ها می افتد با هوا به طور مستقیم تماس پیدا می کند و خنک می شود ، آنگاه آب سرد شده درون تشت مخصوص آب سرد زیر fill ها می ریزد و بعد دوباره به درون سیستم پمپاژ می شود. این کار باعث جذب حرارت و کاهش دمای آب درون سیستم میشود. آنگاه هوایی که توسط fill ها مرطوب و سنگین شده به اتمسفر باز میگردد تا هوای داخل برج خنک کن با هوای تازه شارژ شود و از ورود دوباره هوای سنگین به سیستم جلوگیری شود.

Fill  یا پکینگ چیست

Fill ها انواع مختلف دارند . fillها ممکن است از سطوح ترکیبی یا  اکثرا عمودی جهت پخش کردن آب تشکیل شده باشند. Fill های تک سطحی نازک (Film fill) نامیده می شوند . نوع دیگر از fill ها که شامل چندین سطح افقی است و آب با عبور از روی آنها به طور آبشاری به کوچکترین ذره ممکن تبدیل می شود (splash fill) نامیده میشود . این مدل سطح ترکیبی وسیعی دارد.

برج خنک کن غیر مستقیم (مدار بسته)

برج خنک کن غیر مستقیم یا مدار بسته تماس مستقیم با مایع و هوا ندارد و معمولا با آب و یا مخلوط گلیکون سرد می شود. بر خلاف برج خنک کننده باز، برج خنک کن غیر مستقیم دو مدار جداگانه مایع دارد. یکی مدار خارجی است که در آن آب، درون مدار، خارج از مدار دوم و بر روی مدار دوم جریان دارد ، که از  لوله های بسته ایجاد شده (کویل بسته ) و به یک فرآیند متصل شده تا مایع داغ سرد شود و به مدار بسته باز گردد. هوا جهت خنک کردن آب درون مدار بسته خارج از لوله های داغ دمیده میشود ، این سیستم مانند برج خنک کن مدار باز به وسیله تبخیر کاهش دما را ایجاد میکند. در عمل جریان گرما از مدار مایع داخلی ، از طریق دیواره لوله های کویل به مدار خارجی و سپس با کمک تبخیر آب حرارت به اتمسفر منتقل می شود. در نتیجه عمکرد سیستم برج خنک کن مدار بسته مشابه برج خنک کننده مدار باز است و تنها یک تفاوت دارد: فرآیند پردازش مایع جهت کاهش دما در یک مدار بسته اتفاق می افتد و به طور مستقیم با اتمسفر یا مدار آب خارجی در تماس نیست.

برج خنک کننده جریان مخالف و جریان متقاطع

در یک برج جریان مخالف جریان هوا از پایین به بالا در fill ها یا روی لوله های بسته جریان پیدا میکند ، برعکس آب از بالا به پایین ریخته می شود.در برج خنک کن جریان متقاطع هوا به طور افقی داخل fill ها جریان می یابد . این در حالی است که آب از بالا به پایین ریخته می شود.

برج خنک کننده مکانیکی و طبیعی

برج های خنک کننده بر اساس این که چگونه هوا درون آن ها منتقل میشود نیز دسته بندی می شوند. برج خنک کن های مکانیکی (مکانیکال درافت) بر پایه قدرت فن ها یا ورود هوای اجباری به درون برج بنا شده اند. برج خنک کن های طبیعی از خاصیت شناوری هوای خروجی و بالا روندگی در دودکش های بلند استفاده می کنند. ترکیب برج خنک کننده مکانیکی و طبیعی باعث تقویت خاصیت شناوری می شود. بسیاری از برج خنک کننده های اولیه برای تامین هوا تنها بر پایه باد تعبیه شده بودند.

کنترل میزان آب و مواد معدنی درون آب برج خنک کننده

اگر آب خنک شده برای استفاده دوباره بخواهد به مدار بازگردد باید مقداری آب به آن اضافه شود چون بخشی از آن در هنگام خنک شدن تبخیر شده است . از آنجا که فرآیند تبخیر مداوم باعث افزایش مواد معدنی غلیظ شده و سایر جامدات در آب  میشود باید از  سیستم های کنترل حل جامدات و زداینده های مواد معدنی استفاده شود. مقداری از آب به دلیل قطره شدن و سبک بودن با هوای خروجی از دست می رود اما این مشکل با نصب ابزار هایی مانند الیمیناتور ها که قطرات آب را جمع می کند حل شده است. برای حفظ سطح آب به طور ثابت ،مقدار آبی که به مدار اضافه میشود باید برابر با مقدار آبی باشد که به هر دلیلی از سیستم خارج شده است مانند تبخیر ، تخلیه ، خروج آب به وسیله جریان خروجی باد ، نشت آب.