محاسبه مقدار بلودان برج خنک کننده

بلودان در برج خنک کننده نوعی جریان زیر آب و تخلیه دائمی بوده که برای تنظیم میزان املاح داخل آب در تشتک کولینگ تاور مورد نیاز است. محاسبه بلودان به عوامل مختلفی همچون میزان جریان آب در گردش، ظرفیت برج خنک کن و کیفیت آب وابسته است. اگر در یک برج خنک کننده بلودان تنظیم نشود ممکن است آسیب های بسیاری را به اجزای داخلی این دستگاه وارد نماید. همانطور که می دانیم آب در برج خنک کننده از دو روش اصلی تبخیر و بلودان همانند شکل زیر از دست می رود.

تنظیم بلودان و جریان تخلیه در برج خنک کننده چه اهمیتی دارد؟

همانطور که می دانیم یک برج خنک کننده با مکانیزم تبخیری موجب خنک کاری سیال آب می گردد. در یک چرخه کاری در کولینگ واتر املاح موجود در آب پس از تبخیر همواره رو به افزایش خواهد بود.  بالانس دینامیکی فن در واقع شبیه سازی عملکرد پروانه برج خنک کننده در یک دستگاه لرزه نگار می‌باشد.

بلودان در واقع راهکاری برای کاهش و یا ثابت نگه داشتن میزان املاح آب (TDS) در یک برج خنک کننده بحساب می آید. برای جلوگیری از این موضوع جریان تخلیه یا اصطلاحاً blow down محاسبه میشود. بنابراین این امر موجب گرفتگی و رسوب شدید در مدار نمی‌گردد.

بسیاری از انواع برجهای خنک کننده در شرایط صنعتی و به منظور خنک نمودن دستگاه های متفاوت بکار برده می شود. از این جهت کیفیت آب چرخشی از میزان مطلوب و استاندارد برخوردار نخواهد بود. عدم در دسترس بودن آب تمیز و نرم در صنایع مختلف امر اجتناب ناپذیر بوده و بخار همین موضوع باید میزان املاح در برج خنک کننده کنترل گردد.

نحوه محاسبه بلودان در برج خنک کننده

گام اول:

در فرمول بالا M همان دبی آب در گردش برج خنک کننده و T2 و T1 نیز به ترتیب دمای خروج و ورود می باشند. البته در لینک زیر نیز میتوانید از روشهای دیگر به صورت مفصل و دقیق اقدام به محاسبه آب تبخیری برج خنک کن نمایید.

گام دوم:

محاسبه دریفت یا پرتاب قطرات آب به بیرون (drift loss) که بر اساس دو روش زیر قابل محاسبه است.

• معادل 0.02 درصد آب در گردش (با در نظر گرفتن قطره گیر لانه زنبوری)
• معادل 0.05 درصد آب در گردش (با در نظر گرفتن قطره گیر تیغه ای یا کرکره ای)

گام سوم :

تعیین coc یا سیکل تغلیظ که  در صفحه مرتبط با نحوه محاسبه مفصل توضیح داده شده است.

گام چهارم:

باید دقت نمایید در این فرمول مقادیر را بر اساس واحد یکتا (مثلاً متر مکعب در ساعت) وارد نمایید.  این فرمول از طرفی دیگر نیازمند مقادیری همانند پارامتر سیکل تغلیظ (COC) بوده است.

روش های کاهش بلودان در برج خنک کننده چیست؟

• استفاده از پیشرفته ترین نسل المیناتور جهت کاهش drift loss و در نتیجه کاهش آب مصرفی ()
• بکارگیری از آب RO در صورت امکان جهت تامین آب جبرانی نرم و با میزان املاح کم
• بهره گیری از آب در گردش با پکیج های تزریق مواد شیمیایی جهت کنترل میزان املاح آب گردشی
• استفاده از سیستم بلودان اتوماتیک جهت تخلیه هوشمند و در زمان مناسب
• بکارگیری از پکینگ های مجذوب کننده رسوب همانند نت اسپلش، تیوب اسپلش، توربو اسپلش و گرید اسپلش
• بهره وری از بدنه فایبرگلاس در بدنه به جهت عدم افزایندگی زنگ زدگی (مثل برجهای فلزی)
• استفاده از اتصالات پیچ و مهره استیل در ساختار دستگاه به منظور کنترل خوردگی قطعات فلزی و تاثیر منفی آن بر آب

با بهره وری از راهکارهای بالا می توان جریان زیرآب را در پکینگ برج خنک کننده را بسیار کاهش داد. به عنوان مثال با بکارگیری از سیستم RO در یک شهرک صنعتی میتوانیم میزان املاح را از 1500 به 150 کاهش داد. با این کار ضریب COC  به میزان ده برابر افزایش می یابد. با این وجود عملاً بلودان به اندازه یک دهم تقلیل خواهد یافت. این امر موجب کاهش هزینه های انرژی مصرفی در برج خنک کننده خواهد شد.

محل تخلیه بلودان در برج خنک کننده

بسیاری از تولیدکنندگان فلنچ بلودان را در دیواره های تشتک یا حوضچه قرار می دهند. در برخی موارد نیز فلنچ بلودان در کف حوضچه تشتک آب سرد نصب می‌گردد. فلذا در این حالت باید دستگاه برج خنک کننده از زیر بواسطه ناودانی شاسی کشی شود.

سایز فلنچ جریان بلودان در کولینگ تاور

اندازه کانکشن خروجی جریان زیرآب و تخلیه وابسته به میزان املاح اولیه در برج دارد. بسیاری از آب های مورد کاربرد در برج خنک کننده از نوع صنعتی و با کیفیت چاه می باشند. کیفیت نامطلوب آب باعث افزایش نرخ میزان حجم آب بلودان خواهد داشت. از طرفی دیگر میزان دبی آب در گردش در یک برج خنک کننده نیز عامل اصلی در تعیین سایز فلنچ بلودان دارد.

در برجهای خنک کننده کوچک (ظرفیت پایین تر از 100 تن تبرید) سایز فلنچ بلودان1 اینچ می‌باشد. در برجهای خنک کن بزرگ نیز این کانکشن با سایز 2 اینچ و حتی 3 اینچ همانطور که قبلا گفتیم، کولینگ تاور معمولا به عنوان قلب سیکل خنک کاری شناخته می شود. برتری برج خنک کننده نسبت به ایر کولر، قابلیت خنک کردن دما، به مقداری کمتر از دمای محیط است.

مثلا شما برای اینکه در تابستان و در شهری مثل اهواز بخواهید دمای آب را به 37 درجه سانتیگراد برسانید باید از کولینگ تاور استفاده کنید و ایر کولر این کار را نمی تواند بکند. علاوه بر این قیمت کولر های هوایی از برج خنک کن بسیار بیشتر است.

در مورد مقایسه چیلر با برج خنک کننده باید در نظر گرفت که چیلر های جذبی و تراکمی، بیش از 5 الی 10 برابر کولینگ تاور قیمت دارند. برای همین موارد است که در کاربرد های صنعتی برج خنک کن حرف اول را میزند. البته بسیاری از چیلرها، برای خنک کردن باز هم نیاز به برج خنک کننده یا ایر کولر دارند.

کولینگ تاور قلب یک سیستم خنک کاری است

با تمام این مزایا، مساله ای که استفاده از برج خنک کننده را در نقاط خشک به چالش می کشد، مصرف آب است. در این مقاله می خواهیم در مورد بهینه کردن مقدار آب مورد نیاز کولینگ تاور توضیحاتی را بدهیم.

چرا مصرف آب برج خنک کن برای شرکت ها و کارخانجات مهم است؟

صرف آب برج خنک کننده یا کولینگ تاور صنعتی و مسکونی یکی از موارد مهمی است که در هنگام خرید باید به آن توجه ویژه ای نمود. خشکسالی های اخیر و کاهش منابع آب در اقصی نقاط دنیا، به خصوص ایران از یکسو و افزایش قیمت آب و برق از سوی دیگر، موجب گردیده است که مدیران سازمانها و کارخانجات، در فکر کاهش مصرف آب و برق در تجهیزات خود باشند.

به صورت کلی کشور ما ایران، یکی از اقلیم های نسبتا خشک در جهان می باشد و به همین دلیل دچار مشکلات عمده ای در تامین آب مصرفی شرب و نیز آب صنعتی هستیم. در تصویر زیر شدت بحران محاسبات برج خنک کننده شامل محاسبه ظرفیت برودتی، راندمان و آب جبرانی در می‌باشد که مبنای اصلی طراحی کولینگ تاور به حساب می‌آید.

انجام دقیق محاسبات در برج خنک کننده فرصتی جهت انتخاب صحیح و درست نوع خنک‌کن، محاسبه ظرفیت برودتی مناسب و برآورد میزان مصرف آب برج خنک کاری قلمداد می‌شود. انجام صحیح محاسبات سبب عملکرد بهتر برج خنک کننده خواهد شد و در نتیجه کارکرد خوب در این تجهیز سایر دستگاه هایی که با خنک کن سرد می‌شود نیز کارکرد بهتری خواهند داشت.

یک کوره القایی را فرض کنید که اگر محاسبات برج خنک کننده به درستی صورت نپذیرد ممکن است کوره نتواند با قابلیت صددرصد ذوب گیری نماید یا در یک تایم محدود دچار رسوب، گرفتگی و مشکلات زیادی گردد. در واقع محاسبات مختلف کولینگ تاور پیش زمینه‌ای برای طراحی و بهبود بخشیدن در سیستم سرمایشی صنعت محسوب می‌شود.

محاسبات مربوط به برج خنک کننده در دسته‌بندی‌های متفاوتی تقسیم می‌شود. اولین بخش نحوه تعیین دمای‌ خروجی آب می‌باشد. پس از تعیین دمای خروجی آب فاکتورهایی از قبیل ظرفیت برودتی و شرایط کارکرد برج خنک کن کمک بسزایی در انتخاب بهتر یک کولینگ تاور خواهد داشت. محاسبه آب مصرفی نیز به لحاظ برآورد تجهیزات جانبی در راه اندازی سیستم گردش آب از اهمیت بالایی برخوردار است.

امروزه کاهش میزان مصرف آب و انتخاب صحیح نوع برج خنک کننده یکی از مهمترین بخش های محاسبات محسوب می‌شود.افزایش‌ راندمان،کاهش میزان مصرف آب و تعیین دقیق ظرفیت برودتی کولینگ تاور مهمترین بخشهای مرتبط با انتخاب صحیح یک منبع برودتی قلمداد می‌شود که به دو روش زیر انجام می پذیرد.

• استفاده از فرمول ها و جداول از پیش تهیه شده در بخشهای مختلف
• بهره‌گیری از نرم افزار های مخصوص انتقال حرارت و طراحی تجهیزات برودتی

در این بخش به توضیح مفصل روشهای مختلف انجام محاسبات برج خنک کننده از جمله محاسبه نرخ حرارتی کولینگ تاور،آب تبخیری، بلودان و راندمان خواهیم پرداخت.

دمای تقرب یا آپروچ برج خنک کننده

رسیدن به آپروچ کمتر از 5 درجه سانتی گراد در برج خنک کننده نیازمند ضریب‌اطمینان بالایی می‌باشد. در محاسبات اولیه طراحی به هر میزان آپروچ پایین‌تر در نظر گرفته شود راندمان برج خنک کننده بالاتر خواهد بود.

حداقل میزان آپروچ معادل 5 درجه فارنهایت (2.8 درجه سانتی گراد) درنظر گرفته می‌شود. از طرفی هر چه از نظر تئوری در محاسبات مربوط طراحی اولیه بخواهیم آپروچ عدد پایین‌تری باشد باید ضریب افزایش سطح‌مفید کولینگ تاور(ضریب اطمینان) نیز بزرگتر انتخاب گردد.

بهینه ترین میزان آپروچ در نظرگرفته شده در محاسبات برج های خنک کننده با ضریب اطمینان منطقی(عملی و اقتصادی) معادل 10 درجه فارنهایت (5 درجه سانتی گراد)می باشد.تعیین دقیق میزان آپروچ در واقع تابعی از دمای ایده آل آب سرد خروجی برج خنک کننده در فصول گرم (تابستان) می باشد.

به منظور محاسبه میزان آپروچ از فرمول زیر استفاده می شود.

آپروچ=دمای خروجی آب سرد برج خنک کننده – دمای مرطوب محیط طراحی کولینگ تاور

اختلاف دمای برج خنک کننده

با افزایش دبی آب در گردش در سیستم اختلاف دمای برج خنک کن به کمتر از 5 درجه سانتی گراد نیز کاهش پیدا کند. بنابراین اختلاف دمای آب سرد ورودی با آب گرم خروجی از برج خنک کننده تابعی از شرایط طراحی و شرایط محیطی می باشد.