عوامل مؤثر در طراحي برج خنک کننده :
1. ميزان افت درجه حرارت (اختلاف دماي ورودي وخروجي برج)دلتا t
2. اختلاف بين درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت مرطوب هوا
3. دماي مرطوب محيط : اصولاً خنک کردن آب زير اين دما غير ممکن است .
4. شدت جريان آب
5. شدت جريان هوا
6. نوع آکنه هاویا پکینگ هایبرجخنک کننده
7. روش پخش آب و آرایش افشانه ها
براي هر 10 درجه فارنهايت افت دما در برج خنک کننده ميزان تبخير در حدود يک درصد کل آب در حال گردش مي باشد .
چون نمک هاي کلرور حلاليت زيادي دارند غلظت يون کلر در آب ورودي به برج وآب در حال گردش راهنماي بسيار خوبي براي تعيين غلظت بوده و بنابراين هميشه بايد آنرا بازديد و بررسي نمود .و یا از پارامتر هایی مانند کل املاح محلول (tds)و یا ضریب هدایت الکتریکی آب استفاده نمود
افزايش غلظت مواد محلول و مواد معلق در آب در حال گردش در برج خنک کننده ايجاد اشکال و انسداد و رسوب مي کند که براي جلوگيري از افزايش غلظت مواد محلول و مواد معلق مقداری از آب در حال گردش را تخليه مي کنند که اين آب در صنعت به زير آب (Blow down) معروف است .بلودان یا درین آب برج خنک کننده باید حد اقل به میزان ده درصد آب مصرفی یا میکاپ آب برج باشد.
مقدار آب برج همچنين ممکن است تصادفي يا بوسيله باد تقليل يابد . اصولاً در برجهاي خنک کننده مقداري آب بصورت گرد و قطرات مه درآمده و توسط باد يا کشش و یا جریان هوای بلوور ها از برج خارج مي شود .
مقدار تخليه لازم در يرج براي کنترل مواد محلول و معلق مجاز را مي توان از رابطه زير بدست آورد :
M=(B+W)*C
که در رابطه فوق
B : مقدار زير آب بر حسب gal/hr ياm3/hr
E : مقدار آب تبخير شده بر حسب gal/hr يا m3/hr
C : ضريب غلطت پيشنهاد شده براي برج
W : مقدار آبي که توسط باد خارج مي شود بر حسب gal/hr يا m3/hr
مقدار آبي که باد همراه خود از برج خارج مي سازد در رابطه بالا منفي است ،زيرا آب مواد محلول و معلق را نيز با خود مي برد . بنابراين تاثير در غلظت و بالا بردن املاح آب ندارد .
مقدار آب لازم جهت آب کسري برج از رابطه زير بدست آورد :
MAKE UP = E +B + W
اطلاعاتي که از طرف خريداران در اختيار فروشندگان قرار مي گيرد در طرح برج اهميت فراواني دارد . مانند اختلاف دما ، مقدار آب در حال گردش ،مقدار زير آب یا بلودان یا درین مورد نیاز کولینگ تاور
کمبود آب در اثر تبخير و باد را با استفاده از رابطه هاي بالا بررسي مي کنند .
اجزای اصلي برج خنک کننده:
الف) لوله ها و پکینگ ها
شامل قسمتهاي هستند که درجريان انتقال حرارت دخالت داشته در ضمن باعث مي شود که مقدار آب گرد شده که همراه باد خارج مي شود کم شده و از خروج آنها از برج جلوگيري شود.همچنين نگهدار خوبي براي قسمتهاي ديگر برج مي باشد . در مورد مشخصات آکنه ها در همين فصل توضيح داده خواهد شد.
ب)حوضچهیا مخزن برج خنک کننده
حوضچه در پائين برج قرار دارد که آب خنک کننده در آن جمع مي گردد.به حوضچه يک جريان بنام آب تکميلي يا آب جبراني (MAKE UP) وارد مي شود و يک جريان براي استفاده در دستگاههاي تبادل حرارت از آن خارج مي گردد .علاوه بر جمع آوري آب در حوضچه ،آب قبل از اينکه به سمت کندانسور پمپ شود صاف نيز مي گرددکه این کار به وسیله یک صافی فلزی انجام می گردد .
حوضچه هاي برجهاي بزرگ و مفيد از بتن ساخته شده اند .عموماً اين حوضچه ها طوري طراحي مي شوند که برج بدون اضافه کردن آب جبراني مي تواند براي چندين ساعت کار کند .
از زهکش براي برطرف کردن لجن ته نشين شده و کنترل سطح آب در حالتي که جريان موج دار که در کف قرار دارد ترک مي کند و به ميان سرندي که از ورود اشغال تجمع يافته به ورودي پمپ جلوگيري مي کند ،مي ريزد .زهکش در واقع یک خروجی از قسمت پایین حوضچه با فیلتر مضاعف به سمت مکش پمپ های کولینگ تاور می باشد
پ)فن برج خنک کننده
در برجهاي خنک کننده با کشش مکانيکي باد بزنهاي نصب مي شوند تا جريان هواي لازم را جهت عبور از آکنه ها توليد نمايد .بادبزنها در برجهاي خنک کننده با کشش مکانيکي کاربرد دارند . توضيح در اين مورد ضرورتي ندارد و به همين مقدار اکتفا مي شود
ت) حذف کننده ها
اين وسيله از خارج شدن قطرات آب بوسيله کشش هوا از برج جلوگيري بعمل مي آورد . تيغه ها معمولاًطوري نصب مي شوند که با سطح افق زاويه اي در حدود 45 درجه بسازد .جنس اين تيغه ها از چوب ، فلز يا پلاستيک ممکن است ساخته شده باشند .درباره کشش و حذف کننده هاي کشش بعداً مفصلاً توضيح داده خواهد شد .
ث) پکینگ ها
دو نوع پکینگ که در برجهاي خنک کننده ممکن است مورد استفاده قرار گيرد عبارتند از :
1. SPLASH PACKING
2. FILM PACKING
البته در انواع قدیمی شبکه های فلزی در برج های خنک کننده به جای پکینگ های فعلی مورد استفاده قرار می گرفت که در حال حاضر تقریبا منسوخ شده
1. SPLASH PACKING :
در اين نوع پکینگ ها، آب بر اثر برخورد با تيغه ها پخش و به صورت قطره قطره در آمده که در نتيجه ايجاد سطح وسيع مي نمايد .از آنجايکه قطرات آب همراه پيوسته بوده و وزن سنگين دارند اين نوع دسته بندي ممکن است در اثر جريان دائمي از هم گسيخته گردد.
2. FILM PACKING :
در اين نوع پکینگ ها سطح وسيع از آب در اثر جريان آن در روي تيغه ها بوجود مي ايد . به طرق گوناگون مي توان چنين سطح وسيعي ايجاد کرد
a. GIRD PACKING
در اين نوع پکینگ ها از يک سري شبکه هاي که معمولاً از چوب بوده و روي يکديگر قرار گرفته اند استفاده مي شود .اين شبکه ها طوري نصب گرديده که همراه هر شبکه با شبکه هاي اطراف خود زاويه 90 درجه مي سازند وباين شکل در سطوح شبکه ها پخش مي گردد .
b. RANDOM PACKING
اين نوع پکینگ ها موادی با سطح تماس زياد درست شده که به طور نا منظم در داخل برج قرار دارند . يکي از دلايل نا مرغوب بودن اين نوع آکنه ها ايجاد مقاومت زياد در مقابل جريان هوا مي باشد . اين نوع آکنه ها داراي قسمتهاي حلقوي است که قطر هر حلقه با طول آن برابر است . اين حلقه ها از جنس هاي مختلفي يوده وسطح تماس آب با هوا را زياد مي کنند.
c. PLATE TYPE FILM PACKING
اين نوع پکینگ ها از صفحات نازک پلاستيکي چين دار ساخنه شده اند که با زاويه کمي کمتر از 90 درجه با سطح افق نصب شده اند. چين های روی صفحات باعث بوجود امدن سطح زياد مي گردند .
پکینگ ها بايد طوری انتخاب شوند تا هم سطح تماس آب و هوا براي نسبتهاي بالاي انتقال حرارت و انتفال جرم مناسب ياشند و هم مقاومت کمتری در مقابل جريان هوا داشته باشند .پکینگ ها بايد محکم ، سبک و در برابر خوردگي و خراب شدن مقاوم باشد
عوامل مؤثر در طراحي کولینگ تاور :
1. ميزان افت درجه حرارت (اختلاف دماي ورودي وخروجي برج)دلتا t
2. اختلاف بين درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت مرطوب هوا
3. دماي مرطوب محيط : اصولاً خنک کردن آب زير اين دما غير ممکن است .
4. شدت جريان آب
5. شدت جريان هوا
6. نوع آکنه هاویا پکینگ هایبرجخنک کننده
7. روش پخش آب و آرایش افشانه ها
براي هر 10 درجه فارنهايت افت دما در برج خنک کننده ميزان تبخير در حدود يک درصد کل آب در حال گردش مي باشد .
چون نمک هاي کلرور حلاليت زيادي دارند غلظت يون کلر در آب ورودي به برج وآب در حال گردش راهنماي بسيار خوبي براي تعيين غلظت بوده و بنابراين هميشه بايد آنرا بازديد و بررسي نمود .و یا از پارامتر هایی مانند کل املاح محلول (tds)و یا ضریب هدایت الکتریکی آب استفاده نمود
افزايش غلظت مواد محلول و مواد معلق در آب در حال گردش در برج خنک کننده ايجاد اشکال و انسداد و رسوب مي کند که براي جلوگيري از افزايش غلظت مواد محلول و مواد معلق مقداری از آب در حال گردش را تخليه مي کنند که اين آب در صنعت به زير آب (Blow down) معروف است .بلودان یا درین آب برج خنک کننده باید حد اقل به میزان ده درصد آب مصرفی یا میکاپ آب برج باشد.
مقدار آب برج همچنين ممکن است تصادفي يا بوسيله باد تقليل يابد . اصولاً در برجهاي خنک کننده مقداري آب بصورت گرد و قطرات مه درآمده و توسط باد يا کشش و یا جریان هوای بلوور ها از برج خارج مي شود .
مقدار تخليه لازم در يرج براي کنترل مواد محلول و معلق مجاز را مي توان از رابطه زير بدست آورد :
M=(B+W)*C
که در رابطه فوق
B : مقدار زير آب بر حسب gal/hr ياm3/hr
E : مقدار آب تبخير شده بر حسب gal/hr يا m3/hr
C : ضريب غلطت پيشنهاد شده براي برج
W : مقدار آبي که توسط باد خارج مي شود بر حسب gal/hr يا m3/hr
مقدار آبي که باد همراه خود از برج خارج مي سازد در رابطه بالا منفي است ،زيرا آب مواد محلول و معلق را نيز با خود مي برد . بنابراين تاثير در غلظت و بالا بردن املاح آب ندارد .
مقدار آب لازم جهت آب کسري برج از رابطه زير بدست آورد :
MAKE UP = E +B + W
اطلاعاتي که از طرف خريداران در اختيار فروشندگان قرار مي گيرد در طرح برج اهميت فراواني دارد . مانند اختلاف دما ، مقدار آب در حال گردش ،مقدار زير آب یا بلودان یا درین مورد نیاز کولینگ تاور
کمبود آب در اثر تبخير و باد را با استفاده از رابطه هاي بالا بررسي مي کنند .
اجزای اصلي برج خنک کننده:
الف) لوله ها و پکینگ ها
شامل قسمتهاي هستند که درجريان انتقال حرارت دخالت داشته در ضمن باعث مي شود که مقدار آب گرد شده که همراه باد خارج مي شود کم شده و از خروج آنها از برج جلوگيري شود.همچنين نگهدار خوبي براي قسمتهاي ديگر برج مي باشد . در مورد مشخصات آکنه ها در همين فصل توضيح داده خواهد شد.
ب)حوضچهیا مخزن برج خنک کننده
حوضچه در پائين برج قرار دارد که آب خنک کننده در آن جمع مي گردد.به حوضچه يک جريان بنام آب تکميلي يا آب جبراني (MAKE UP) وارد مي شود و يک جريان براي استفاده در دستگاههاي تبادل حرارت از آن خارج مي گردد .علاوه بر جمع آوري آب در حوضچه ،آب قبل از اينکه به سمت کندانسور پمپ شود صاف نيز مي گرددکه این کار به وسیله یک صافی فلزی انجام می گردد .
حوضچه هاي برجهاي بزرگ و مفيد از بتن ساخته شده اند .عموماً اين حوضچه ها طوري طراحي مي شوند که برج بدون اضافه کردن آب جبراني مي تواند براي چندين ساعت کار کند .
از زهکش براي برطرف کردن لجن ته نشين شده و کنترل سطح آب در حالتي که جريان موج دار که در کف قرار دارد ترک مي کند و به ميان سرندي که از ورود اشغال تجمع يافته به ورودي پمپ جلوگيري مي کند ،مي ريزد .زهکش در واقع یک خروجی از قسمت پایین حوضچه با فیلتر مضاعف به سمت مکش پمپ های کولینگ تاور می باشد
پ)فن برج خنک کننده
در برجهاي خنک کننده با کشش مکانيکي باد بزنهاي نصب مي شوند تا جريان هواي لازم را جهت عبور از آکنه ها توليد نمايد .بادبزنها در برجهاي خنک کننده با کشش مکانيکي کاربرد دارند . توضيح در اين مورد ضرورتي ندارد و به همين مقدار اکتفا مي شود
ت) حذف کننده ها
اين وسيله از خارج شدن قطرات آب بوسيله کشش هوا از برج جلوگيري بعمل مي آورد . تيغه ها معمولاًطوري نصب مي شوند که با سطح افق زاويه اي در حدود 45 درجه بسازد .جنس اين تيغه ها از چوب ، فلز يا پلاستيک ممکن است ساخته شده باشند .درباره کشش و حذف کننده هاي کشش بعداً مفصلاً توضيح داده خواهد شد .
ث) پکینگ ها
دو نوع پکینگ که در برجهاي خنک کننده ممکن است مورد استفاده قرار گيرد عبارتند از :
1. SPLASH PACKING
2. FILM PACKING
البته در انواع قدیمی شبکه های فلزی در برج های خنک کننده به جای پکینگ های فعلی مورد استفاده قرار می گرفت که در حال حاضر تقریبا منسوخ شده
1. SPLASH PACKING :
در اين نوع پکینگ ها، آب بر اثر برخورد با تيغه ها پخش و به صورت قطره قطره در آمده که در نتيجه ايجاد سطح وسيع مي نمايد .از آنجايکه قطرات آب همراه پيوسته بوده و وزن سنگين دارند اين نوع دسته بندي ممکن است در اثر جريان دائمي از هم گسيخته گردد.
2. FILM PACKING :
در اين نوع پکینگ ها سطح وسيع از آب در اثر جريان آن در روي تيغه ها بوجود مي ايد . به طرق گوناگون مي توان چنين سطح وسيعي ايجاد کرد
a. GIRD PACKING
در اين نوع پکینگ ها از يک سري شبکه هاي که معمولاً از چوب بوده و روي يکديگر قرار گرفته اند استفاده مي شود .اين شبکه ها طوري نصب گرديده که همراه هر شبکه با شبکه هاي اطراف خود زاويه 90 درجه مي سازند وباين شکل در سطوح شبکه ها پخش مي گردد .
b. RANDOM PACKING
اين نوع پکینگ ها موادی با سطح تماس زياد درست شده که به طور نا منظم در داخل برج قرار دارند . يکي از دلايل نا مرغوب بودن اين نوع آکنه ها ايجاد مقاومت زياد در مقابل جريان هوا مي باشد . اين نوع آکنه ها داراي قسمتهاي حلقوي است که قطر هر حلقه با طول آن برابر است . اين حلقه ها از جنس هاي مختلفي يوده وسطح تماس آب با هوا را زياد مي کنند.
c. PLATE TYPE FILM PACKING
اين نوع پکینگ ها از صفحات نازک پلاستيکي چين دار ساخنه شده اند که با زاويه کمي کمتر از 90 درجه با سطح افق نصب شده اند. چين های روی صفحات باعث بوجود امدن سطح زياد مي گردند .
پکینگ ها بايد طوری انتخاب شوند تا هم سطح تماس آب و هوا براي نسبتهاي بالاي انتقال حرارت و انتفال جرم مناسب ياشند و هم مقاومت کمتری در مقابل جريان هوا داشته باشند .پکینگ ها بايد محکم ، سبک و در برابر خوردگي و خراب شدن مقاوم باشد
.png)
برج خنک کننده