کولینگ تاور چیست؟

کولینگ تاور همانطور که از نامش پیداست برای خنک کردن انواع دستگاه های صنعتی به کار می رود.

کولینگ تاور با تبادل حرارتی گرما را به جو انتقال می کنند. کولینگ تاور آب در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. آنها با خنک کردن جریان آب گرما را به اتمسفر می‌برند. دو نوع اصلی تجهیزات وجود دارد:

• برج های خنک کننده مدار باز که برج های خنک کننده مرطوب یا تبخیری نیز نامیده می شوند که در آنها آب فرآیند در تماس مستقیم با هوای محیط است.
• برج های خنک کننده مدار بسته، یا خنک کننده های خشک، تماس مستقیم بین هوای محیط و مایعی که قرار است خنک شود را فراهم نمی کنند.

هر دو نوع به یک هدف "خنک کردن سیستم ها" عمل می کنند اما آب را به روش های مختلف خنک می کنند.

اصل عملکرد کولینگ تاور

یک کولینگ تاور مدار باز به گرمای تبخیر آب برای تبادل گرما با هوای جریان یافته از آن متکی است. این دستگاه قادر است دما را کمتر از دمای محیط، کمی بالاتر از نقطه شبنم (تغییر فاز) کاهش دهد.

یک خنک کننده خشک فقط دمای آب را تا 5+ الی 7+ درجه سانتیگراد بالاتر از هوای محیط کاهش می دهد، اما خنک سازی اضافی را می توان با رطوبت به دست آورد.

برج های خنک کننده مرطوب در آب و هوای گرم و خشک به طور موثر کار می کنند، اما زمانی که هوای اطراف مرطوب می شود، عملکرد خنک کننده مرطوب کاهش می یابد. در عین حال، عملکرد خشک کن ها به رطوبت هوا بستگی ندارد، بلکه به دمای آن بستگی دارد.

انواع کولینگ تاور

انواع کولینگ تاور بر مبنای روش انتقال حرارت

• کولینگ تاور مدار باز

کولینگ تاور مدار باز طراحی ساده و مستحکمی دارد که شامل یک مبدل حرارتی (معمولاً لوله های پره دار یا کویل های میکرو کانالی) و فن هایی است که جریان هوا را از طریق مبدل حرارتی هدایت می کنند تا آب یا محلول گلیکول عبوری از آن خنک شود. کولینگ تاور مدار باز عمدتاً با بلوک هوای افقی یا عمودی در دسترس هستند. ظرفیت اتلاف گرما معمولاً تا 1 مگاوات است، اگرچه کولینگ تاور مدار باز با ظرفیت بالا در بازار وجود دارد.

• کولینگ تاور مرطوب

این یک مبدل حرارتی تخصصی است که برای کاهش دمای آب باید هوا در تماس مستقیم با آن باشد. در این حالت مقدار کمی آب تبخیر می شود که دمای آن را کاهش می دهد.

آب گرم شده در یک فرآیند صنعتی یا در کندانسور تهویه مطبوع از طریق لوله ها به کولینگ تاور تغذیه می شود. از طریق نازل ها به قطعاتی از ماده ای به نام "پرکننده" پاشیده می شود که جریان را کاهش می دهد و تا آنجا که ممکن است سطح سطح را برای حداکثر تماس هوا با آب در معرض دید قرار می دهد. آب از کولینگ تاور عبور می کند و در آنجا با هوا که توسط فن هدایت می شود برخورد می کند.

هنگامی که آب و هوا به هم می رسند، مقدار کمی آب تبخیر می شود و یک انتقال فاز ایجاد می کند. سپس آب سرد شده به کندانسور یا تجهیزات فرآیندی پمپ می شود که در آنجا گرما را جذب می کند. سپس وارد استخر کولینگ تاور می شود و پس از آن عملیات کولینگ تاور تکرار می شود.

هر برنامه به دستگاه خاص خود نیاز دارد. برج های خنک کننده در انواع مختلفی طراحی می شوند که تعداد سایزهای آن نیز زیاد است. درک انواع مختلف و همچنین مزایا و محدودیت های آنها در انتخاب یک پروژه مهم است.

انواع کولینگ تاور بر مبنای مکش هوا

· کولینگ تاور مکش مکانیکی

کولینگ تاور مکش مکانیکی مجهز به فن های بزرگ است که معمولاً در بالای دستگاه نصب می شوند و هوا را از طریق مایع پرکننده فشار می دهند.

در برج های خنک کننده با کشش طبیعی، هوا با افزایش دمای آن جابه جا می شود.

در این مدل فن به صورت ناهمسو، امکان تماس آب و هوا را ایجاد می نماید. همچنین یک فن در بالای برج قرار دارد و از این طریق، هوای ورودی گرم را به محیط بیرون پرتاب میکند.

· کولینگ تاورمکش طبیعی

در برج خنک کننده مکش طبیعی، بر اثر تبخیر آب، دمای هوا افزایش می یابد. در ادامه با بالا رفتن دما، چگالی نیز کاهش می یابد و هوای گرم به صورت طبیعی به بالای برج منتقل و خارج میشود. از جمله مزایای این مدل میتوان به بازدهی سطح بالای انرژی، قابلیت به کارگیری آن در نیروگاه های تولید برق و ایمنی بسیار زیاد اشاره نمود.

انواع کولینگ تاور بر مبنای جهت حرکت آب و هوا

· کولینگ تاورجریان متقاطع (همسو)

هنگامی که هوا از پایین وارد می شود، به آن جریان مخالف «کولینگ تاور ناهمسو» می گویند، اگر جریان عمود باشد، آن را جریان متقاطع «کولینگ تاور جریان متقاطع» می نامند. در این مدل ورود آب از بالا به پایین خواهد بود. همچنین جریان هوا نیز به صورت متقاطع وارد برج خواهد شد و پس از تماس با آب از سطح فوقانی دستگاه خارج میگردد

· کولینگ تاورجریان ناهمسو

در این دستگاه آب از بالای برج و هوا در خلاف جهت آن از پایین وارد می شود. این ناهمسو بودن پروسه خنک سازی، چه به لحاظ انتقال جرمی و چه به لحاظ انتقال حرارت، موجب شده است تا بازدهی این مدل در مقایسه با مدل متقاطع بسیار بالاتر باشد.

تفاوت کولینگ تاور مدار بسته با کولینگ تاور مدار باز چیست؟

طراحی یک کولینگ تاور نوع مرطوب پیچیده تر از یک خنک کننده خشک است.

آن شامل:

• نازل اسپری کولینگ تاور برای پاشش یکنواخت آب داغ بر روی محیط تبادل حرارتی
• عرشه پر یا مرطوب
• هوادارانی که هوای محیط را در سراسر برج هدایت می کنند
• قطره‌کش‌ها برای جلوگیری از پرتاب شدن قطرات آب با هوا
• استخر جمع آوری آب سرد

حذف کننده های رانش یک جزء حیاتی برای حفظ راندمان کولینگ تاور و به حداقل رساندن اتلاف آب هستند. ساختار آن باعث انحراف چندگانه جریان هوا می شود که باعث می شود قطرات آب که توسط جریان هوا منتقل می شوند روی سطح پرکننده نشسته و به مخزن جمع آوری تخلیه شوند.

تفاوت کولینگ تاورجریان متقاطع با کولینگ تاورجریان نامتقاطع چیست؟

• در برج های خنک کننده با جریان متقاطع، آب به صورت عمودی از میان پر می شود، در حالی که هوا به صورت افقی در سراسر جریان آب در حال سقوط جریان دارد. به لطف این هوا نیازی به عبور از سیستم توزیع نیست که امکان استفاده از استخرهای گرانشی را برای توزیع آب گرم فراهم می کند. استخرهای نصب شده در قسمت بالایی دستگاه بالای فیلر.
• برج های خنک کننده ضد جریان به گونه ای طراحی شده اند که هوا به صورت عمودی به سمت بالا در برابر جریان آب در حال ریزش در پر کننده حرکت می کند. به دلیل این جریان هوای عمودی، امکان استفاده از حوضه های گرانشی باز معمولی در طرح های جریان مخالف وجود ندارد. در عوض، سیستم‌های جریان مخالف از سیستم‌های اسپری تحت فشار در بالای پرکننده استفاده می‌کنند.

از آنجایی که هوا باید از طریق سیستم اسپری جریان یابد، اسپرینکلرها و نازل ها باید از هم فاصله زیادی داشته باشند تا جریان هوا را محدود نکنند.