شناخت هرچه بهتر قطعات کولینگ تاور موجب می‌شود که در هنگام بروز مشکلات تشخیص بهتری جهت رفع موارد داشته باشیم. در این مقاله محتوایی سعی بر این شده است که به واکاوی موضوعات مختلف در خصوص اجزای اصلی و فرعی برجهای خنک کننده بپردازیم.
اجزای اصلی تشکیل دهنده برجهای خنک کننده
این قطعات یا قسمتها قالباً در انواع کولینگ تاورهای مدار باز و مدار بسته کاربرد دارند و عدم کاربری آنها در بخشهای داخلی اجتناب ناپذیر است. به عنوان مثال شما نمی توانید یک را فاقد سیستم هوادهی یا هوارسانی فرض کنید. دلیل این موضوع هم این است که هدف اصلی یک برج خنک کن ایجاد جریان هوا جهت تماس آب به صورت مستقیم یا غیر مستقیم می‌باشد.بنابراین سیستم هوادهی که خود شامل بخشهای مختلفی است یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده انواع برج خنک کاری محسوب می‌گردد. در زیر لیست کاملی از اجزای اصلی کولینگ تاور را مشاهده می‌نمایید.
اجزای بدنه و تولید برج خنک کننده فایبرگلاس
دیواره یا پنل برج خنک کن سازه اصلی تشکیل دهنده بدنه دستگاه بوده که نقش محافظتی در برابر باد و ورود گردوغبار را دارد. سازندگان کولینگ تاور برای ساخت پنلها عموماً از متریال فایبر گلاس که الیاف حصیری و سوزنی است استفاده می‌کنند. این الیاف ها در ساختار فایبرگلاس با بکارگیری رزینهای چسبنده ایروفتالیک قوام پیدا نموده و مستحکم تر می‌شوند.
ضخامت این بخش از اعضای برج خنک کن بین 4 تا 8 میلی متر در نظر گرفته می‌شود. به منظور عایق بندی در مقابل هوا و آب در قسمتهای میانی از چسب پلی اورتان بهره می‌جوییم. پنل در بدنه برج خنک کننده بالای لوورها قرار گرفته و معمولاً فلنچ های ورودی بر روی آنها نصب می‌گردد.
این بخش یکی از حیاتی ترین اجزای اصلی بدنه فایبرگلاس برج خنک کن محسوب می گردد. فن دک یکی از قطعات بظاهر ساده ولی بسیار مهم است که مانند دود کش در بالای دستگاه قرار گرفته و هوای اشباع و داغ را خارج می کند. علاوه بر این موضوع یکنواختی جریان هوا با توجه به ساختار گلویی مانند آن در این جز امکان پذیر شده است. وظیفه جانبی این قطعه همچنان محافظت اجزای اصلی هوادهی همانند پروانه، کاهش سرعت و سایر قطعات را نیز عهده دار است.
در بسیاری از انواع برجهای مکعبی فایبرگلاس یا حتی مخروطی این قطعه همانند اتصالی بوده که سایر بخشهای بدنه را به یکدیگر وصل می نماید. ستونی ها ظاهری عمود به مانند نبشی با اندازه های بزرگ با بالهای 25 سانتی می باشند. به دلیل تحمل وزن بالا قطعات فن دک این بخش باید دارای ضخامت بالایی باشد و با حساسیت زیادی تولید گردد. ستونی ها اغلب دارای ساختاری فایبرگلس بوده و ضخامتی بالاتر از 5 میلی متر دارند. این قطعات ارتفاعی معادل مجموع ارتفاع پنل و لوور دارند.
وظیفه این بخش از اعضای برج خنک کاری مکش میزان مشخصی از هوای خشک و خنک از طرفین به داخل می‌باشد. ساختار ظاهری لوور یا کرکره هایی هست از متریال فایبرگلاس یا گالوانیزه و یا شکلی مشابه لانه زنبور داشته و در میان فریمی فایبرگلاس یا فلزی نصب می‌شوند. در هر صورت لوورها به طور معمول در بخش واسطه بین تشتک و پنلها نصب شده و از طرفین به ستونی ها مهار می‌شوند.
اجزای جانبی برج خنک کننده فایبر
- پکینگ یا پرکن های ایجاد سطح:
- قطره برگردان یا المیناتور:
اسپری نازلها در اغلب اکثریت انواع برجهای خنک کننده تیپ مکعبی فایبرگلاس یا فلزی مورد کاربرد قرار می‌گیرند. وظیفه اصلی نازل یا افشانک در برج خنک کن پاشیدن آب داغ بر روی پکینگها و تماس آنها با جریان هوای مکشی یا دهشی فن به حساب می آید. نازلهای پاششی عمدتاً سیستم ثابتی در پاشش دارند و به دو دسته تحت فشار و ثقلی تقسیم بندی می‌شوند. سیستم پاشش آب در برجهای خنک کننده مخروطی فایبرگلاس از نوع چرخان یا دورانی می‌باشد. قطعه‌ای که وظیفه چرخش و پاشش آب به نقاط مختلف را عهده پذیر است نام دارد. آبگردان‌ها اغلب به دلیل پاشش آب تحت فشار از متریال‌های فلزی همچون آلومینیوم یا برنج طراحی و تولید می‌شوند.
جریان آب داغ ورودی به نازل یا آب پخش کن ها توسط این بخش میان اجزای مختلف کولینگ تاور توزیع می‌گردد. این قسمت مثل رگهای خونی بدن خون را به قلب و سایر اعضای مهم انتقال می‌دهد. کمربندهای دور لوله با هدف اتصال فی ما بین لوله و نازل در انواع برجهای خنک کننده مکعبی بکار برده می‌شوند. بست کمربندی عموماً بر رو لوله توسط دو المان نر و مادگی پیچ شده و نازلها نیز بر روی آن رزوه می‌گردند.
تغذیه انرژی مورد نیاز جهت چرخش پروانه و ایجاد جریان هوا در میان پکینگها بر عهده موتور یا مولد انرژی مکانیکی قرار دارد. موتورهای برق با مصرف میزان معینی انرژی الکتریکی سبب ایجاد گشتاور مورد نیاز برای چرخیدن فن خواهند شد.
- فن یا پروانه سیستم هوادهی:
ایجاد تلاطم در هوا و جابجایی آن در بین اجزای مختلف برج خنک کننده مدور بر عهده این عضو می‌باشد. در دو تیپ محوری یا حلزونی با هدف ایجاد فشار نسبی در هوا و انتقال آن به بخش پکینگها سبب خنک تر شدن آب می‌شوند.
- سیستم کاهنده دور یا انتقال قدرت:
گشتاور یا نیروی مکانیکی ایجادشده در دینام توسط شافت و بلبرینگ در دو نوع گیربکس یا تسمه‌ای به پروانه انتقال می‌یابد. بسیاری از انواع ظرفیت‌های بالا در برج خنک کننده از اجزای این بخش بهره می‌جویند. فلنچ ورودی و خروجی، سرریز، تخلیه و فلنچ شناور آب جبرانی از اصلی ترین اجزای مورد کاربری در برجهای خنک کننده به شمار می‌آیند. بسیاری از سازندگان این قطعات را در بخش واحد تراشکاری تهیه کرده و در کولینگ تاورهای تولیدی خود بکار می‌برند.
در بسیاری از محیطهای صنعتی بالا بودن حجم گرد و غبار محیطی و آلاینده‌های موجود در هوا موجب اختلال در عملکرد برج خواهد شد. فیلترهای هوای ورودی از ورود بخش اعظمی از این موارد جلوگیری می‌نماید. فیلترهای هوای ورودی قالباً از متریال آلومینیوم به صورت توری همانند هودهای آشپزخانه بکار می‌روند. خودداری از یخ زدگی آب در تشتک تجمیع توسط یک المنت هیتر به همراه ترموستات صورت می‌پذیرد. بسیاری از تولیدکنندگان کولینگ تاور در تولیدات برجهای مدار باز خود از این بخش تحت عنوان محافظتی استفاده می‌کنند. توان مصرفی المنت بکار رفته در تشتک برج خنک کن وابسته به حجم آب داخل تشتک متفاوت خواهد بود.
اواپراتور در چیلر را اگر دیده باشید شامل شبکه ای از لوله های باریک فلزی بوده که سیال با گذر از داخل آنها در تماس با هوا یا آب خنک می‌شودبرج خنک کننده یا برج خنک کن وسیله‌ای برای دفع حرارت زاید آب مورد استفاده در چگالنده به جو از طریق تبادل حرارتی با هوا است. برج خنک کن معمولاً با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده در یک واحد شیمیایی را دفع کرده و سیال سرویس را تا دمای حباب مرطوب هوا پایین می‌آورند؛ البته باید در نظر داشت در برخی از برج های خنک کن با چرخه بسته که به برج خنک کن خشک مشهور هستند، کاهش دمای سیال سرویس صرفاً تا دمایی نزدیک به دمای حباب خشک هوا امکان‌پذیر است. به عبارت ساده‌تر، برج خنک کننده سیستمی است که از آن به جهت خنک‌سازی آبی در فرایندهای سردسازی سیستم‌های تهویه مطبوع، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و غیره استفاده می‌گردد.
کاربرد برج خنک کننده
از برج خنک کننده در سیستم خنک‌کاری واحدهای پالایشگاهی، پتروشیمیایی و سایر واحدهای شیمیایی مشابه، نیروگاه‌های حرارتی و سیستم‌های اچ‌وی‌ای‌سی برای تهویه مطبوع ساختمان استفاده می‌شود.دسته‌بندی برج های خنک کن بر اساس نوع تماس هوا با آب صورت می‌گیرد؛متداول ترین گونه برج خنک کن بر اساس مکانیزم جابجایی طبیعی و جابجایی اجباری تقسیم‌بندی می‌شوند.
برج خنک کن از نظر ابعاد و اندازه
از نظر ابعاد و اندازه، برج خنک کن در مدل‌های کوچک پشت‌بامی برای ساختمان‌های مسکونی تا سازه‌هایی غول‌پیکر و هذلولی شکل که ارتفاع‌شان در حدود دویست متر و قطرشان در حدود یک‌صد متر می‌رسد، وجود دارند.همچنین نوعی برج خنک کننده با شکل مستطیلی با ارتفاع تقریبی چهل متر و طول هشتاد متر نیز وجود دارد.
در بیشتر موارد از برج خنک کن هذلولی شکل در نیروگاه‌های هسته‌ای استفاده می‌شود؛هرچند که در برخی از واحدهای شیمیایی بزرگ و سایر واحدهای صنعتی نیز از آنها استفاده می‌شود.در مقابل این برجهای خنک‌کن عظیم‌الجثه که در صنایع خاصی به کار گرفته می‌شوند، اکثریت قریب به اتفاق برجهای خنک‌کن تجهیزات کوچک هستند که در کنار واحدهای مختلف صنعتی یا مسکونی برای تهویه هوا به کار می‌رود.
طریقه کارکرد برج خنک کننده
برج خنک کننده سیستم توزیع و پخش آبگرم دارد که آب را به صورت یکنواخت روی شبکه مشبک نزدیک به هم می‌پاشد. این شبکه‌ها آکنه یا پرکننده نامیده می‌شود. آکنه‌ها آب سرازیر شده از بالای برج را با هوایی که از میان آن حرکت می‌کند کاملاً مخلوط کرده به طوری که آب به صورت یک قطره از یک آکنه به سطح آکنه دیگر توسط نیروی ثقل خود می‌ریزد. هرچند در این برج‌ها مقداری انتقال حرارت محسوس از آب به هوا وجود دارد ولی تقریباً اثر خنک‌کنندگی تماماً از تبخیر قسمتی از آب اسپری شونده در برج حاصل می‌شود.
بخار حاصل از فرایند تبخیر در برج توسط جریان هوایی که یک دمنده ایجاد می‌کند از برج خنک کن خارج می‌شود. با توجه به این که دماو رطوبت هوای از برج افزایش می‌یابد بدیهی است که میزان تأثیر برج حنک کن تا حد زیادی به درجه حرارت مرطوب هوای ورودی بستگی دارد و با کاهش آن افزایش می‌یابد.
اجزاء مهم برج خنک کننده
فن برج خنک کننده
فن‌ها نقش مهمی در خنک سازی دارند و از نوع فن محوری یا سانتریفیوژ می‌باشند.فن‌های مورد استفاده در برجهای خنک‌کننده، از لحاظ فرم هندسی و نحوه تولید به صورت کلی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند.
فن ضربی برج خنک‌کننده
این فن‌ها با قطر بین 0.5 تا 1.2 متر در حالت کلی از ورقه فولادی ساخته شده و توسط قالب پرس تولید می‌گردند. این نوع فن کولینگ تاور در صورتیکه از تولیدکنندگان معتبر خریداری شود از لحاظ قیمت و کیفیت در بازه مناسبی قرار دارد. باید در نظر داشت با توجه به جنس فن و روش تولید، این نوع فن در قطر بیش از ۱ متر دچار لرزش خواهد شد و به همین دلیل دارای محدودیت ابعاد است.
فن پروفیل ایر فویل کولینگ تاور
همانگونه که از نامشان پیداست این فن‌ها دارای پروفیل ایرفویل می‌باشند و در طول فن، فرم پروفیل و ابعاد هندسی آن ثابت است (به جز بخش انتهایی که در آن قسمتی از یال، بریده شده‌است). جنس این نوع فن برج خنک کن عمدتاً از پروفیل آلومینیوم است که با روش اکسترود و پولترود تولید می‌شود. دلیل استفاده از آلومینیوم در پره فن برج خنک کن، استحکام مناسب نسبت به وزن کم، دمپ کردن ارتعاش و مقاومت بالا در مقابل خوردگی است. بازه ابعادی معمول فن آلومینیوم کولینگ تاور از قطر 0.8 متر تا ۳ متر می‌باشد. این فن‌ها دارای قیمت کمتری نسبت به فن‌های کامپوزیتی (نوع سوم فن محوری) هستند لیکن معایب خاص خود را نیز دارند.
فن پروفیل ایر فویل با فرم پروفیل متغیر (فن کامپوزیت برج خنک کن)
فن کامپوزیت فایبر گلاس گلاس کولینگ تاور که سابقه تولید آن از دو نوع قبلی کمتر است علاوه بر دارا بودن پروفیل ایرفویل، به دلیل چرخش پروفیل در شعاع فن و تغییر زاویه حمله، دبی یکنواخت تری نسبت به دو نوع قبلی دارد، و به همین دلیل سرعت خطی لبه این نوع فن تا ۶۰ متر بر ثانیه قابل قبول می‌باشد.از مهم‌ترین مزایای فن فایبر گلاس پروفیل ایرفویل برج خنک‌کننده، می‌توان به مصرف انرژی و وزن کمتر آن نسبت به نمونه‌های دیگر، صدای تولیدی کمتر و میزان هوادهی بیشتر اشاره کرد.