برج خنک کننده

برج خنک کننده

تجهیزات صنعتی و برودتی
برج خنک کننده

برج خنک کننده

تجهیزات صنعتی و برودتی

کولینگ تاور کانتر فلو

برج خنک‌کننده جریان مخالف

برج خنک کننده جریان مخالف

 

برج خنک کننده جریان مخالف یا کانترفلو (Counter Flow) وظیفه خنک کردن آب توسط جریان‌ هوای مخالف جهت ‌پاشش را برعهده دارد و یکی از رایج‌ترین انواع برج خنک کننده یا کولینگ تاور محسوب می‌شود.در برج خنک کننده جریان مخالف آب از بالای برج به سمت پایین پاشیده شده و هوا نیز از قسمت پایین (لوور) توسط فن مکنده‌ای که در داخل دهانه مکش هوا قرار‌ دارد در خلاف جهت جریان آب مکش می‌شود و در این برخورد رو در رو بین آب و هوا ، قطرات آب به صورت مرحله ای در برخورد با هوا خنک تر می‌شوند. برج خنک کننده جریان مخالف در دسته بندی انواع کولینگ تاور مدارباز یا برج خنک کننده مرطوب محسوب می شود و به دلیل مخالف بودن جریان آب و هوا دارای راندمان بسیار بالایی در انتقال حرارت و کاهش دمای آب می باشد.

در واقع بدلیل عملکرد خوب برج خنک کننده جریان مخالف در 80 درصد کاربری های صنعتی و غیرصنعتی از این مدل سردکن صنعتی یا کولینگ تاور بهره وری می شود. برج خنک کن جریان مخالف عموماً قادر است که دمای آب را تا حدود 3 درجه بالاتر از دمای مرطوب محیط خنک نماید و همین قابلیت در واقع سبب افزایش راندمان برج خنک کننده جریان مخالف گردیده است. به دلیل مزایای فراوان این مدل برج خنک کننده در زمینه تهویه مطبوع و صنعت امروزه بیشتره تولیدات کولینگ تاور و برج خنک کننده صنعتی از نوع جریان مخالف می باشد.

انواع برج خنک کننده جریان مخالف 

نوع تماس بین آب و هوا به صورت جریان مخالف در انواع کولینگ تاور مداربسته خشک ، مدارباز مرطوب و برج خنک کن ترکیبی (هیبریدی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرفی دیگر برج خنک کننده مدارباز جریان مخالف وابسته به شکل ظاهری و سیستم توزیع آب همچنین به دو دسته کلی مکعبی و مخروطی(استوانه‌ای) تقسیم‌بندی می‌شود که هر یک از این مدل ها کاربرد منحصر به فرد خود را دارد. بدنه برج خنک‌کننده جریان مخالف به صورت بتنی، ورق‌های گالوانیزه و همچنین می‌تواند از متریال کامپوزیتی یعنی فایبرگلاس تولید و عرضه گردد. به صورت مختصر می توانیم انواع برج خنک کاری جریان مخالف را به شرح ذیل دسته بندی کرد.

  •  برج خنک کننده جریان مخالف مدارباز مرطوب

الف) کولینگ تاور کانترفلو مکعبی:

بیشترین کاربرد در تولیدات برج خنک کننده جریان مخالف از دسته بندی با استراکچر مکعبی صورت می پذیرد. برج خنک کننده جریان مخالف مکعبی دارای جریانی ناهمسو بین آب و هوا می باشد که دارای سیستم پاشش آب ثابت با ظاهر مکعبی می باشد.

ب) کولینگ تاور کانترفلو مخروطی:

برج خنک کننده گرد ، استوانه ای یا مدور یکی از قدیمی ترین انواع کولینگ تاور جریان مخالف به شمار می آید که در بیشتر کاربری های مربوط به سیستم خنک کاری کندانسور چیلرهای تراکمی و جذبی ( در کاربری برج خنک کننده چیلر) مورد استقبال قرار می گیرد. مزیت بزرگ برج های خنک کننده جریان مخالف مخروطی در عملکرد بسیار خوب سیستم هوادهی و گردش مناسب هوای مکش شده توسط فن یا پروانه کولینگ تاور می باشد.

برج خنک کننده جریان مخالف مکعبی

  • برج خنک کننده جریان مخالف مداربسته خشک

برج خنک کننده مداربسته خشک همواره دارای سیستم جریان هوای مکنده یا دمنده می باشد که در این نوع کولینگ تاور جهت چرخش آب درون کویل همواره در خلاف جهت مکش یا دمش هوا می باشد. این نوع کولینگ تاور تنها در کاربری های خاص در صنعت مورد کاربرد قرار می گیرد.

  • برج خنک کننده جریان مخالف مداربسته هیبریدی

برج خنک کننده مداربسته هیبریدی یا ترکیبی یکی از پرکاربرد ترین انواع کولینگ تاور کانترفلو می باشد که مصرف آب بسیار کمی در فصول سرد و معتدل دارد. برج های خنک کننده هیبریدی یا ترکیبی بسیار کم مصرف بوده و به هیچ عنوان دچار رسوب و گرفتگی در مداربسته نخواهند شد. بیشترین راندمان در کولینگ تاور های جریان مخالف یا ناهمسو مربوط به این موضوع می باشد.

اجزای مختلف برج خنک کننده جریان مخالف 

برج خنک کننده جریان مخالف

  • دینام: تأمین کننده نیروی مکانیکی و گشتاور چرخشی لازم در پروانه

  • پروانه: ایجادکننده جریان مکشی در هوا از پایین به سمت بالا

  • کاهش‌دور: کاهنده دور موتور به دور استاندارد مورد نیاز فن

  • نازل آبپاش یا آب پخش کن: پاشش کننده آب بر روی پکینگ ها

  • لوله‌های انشعاب پاشش: انتقال دهنده آب به نازل از ورودی برج خنک کننده

  • بست کمربندی: اتصال دهنده نازل آبپاش به لوله های انشعابی

  • پکینگ‌ها: پوشال های تراکمی داخل برج خنک کننده

  • شبنم‌گیر: جلوگیری کننده از عبور چکه های آب به سمت پروانه

  • بدنه و فریم اصلی: ساختار اصلی اسکلت برج خنک کن شامل ستونی های اصلی نگهدارنده سایر قسمتهای بدنه

  • پنل: دیواره اصلی نگهدارنده و مهمترین قسمت بدنه کولینگ تاور

  • تشت ذخیره آب(تشتک): محل جمع کردن آب خنک در برج خنک کن

  • عرشه پروانه: محل خروجی هوای داغ و مرطوب اشباع

  • ساپورت نگهدارنده: وظیفه نگهداری قطعات داخلی مثل پکینگ و قطره گیر

  • پایه نگهدارنده موتور: نگهدارنده دینام

  • پایه نگهدارنده پروانه: شاسی نگهدارنده پروانه و سیستم کاهنده دور

برج خنک کننده چیلر

Chiller cooling tower

Chiller cooling tower

Chiller is the air cooling device of towers and buildings and the heat absorbed from the environment is expelled by the cooling tower (chiller cooling tower). Heat is dissipated from the chiller in a section called the condenser, and the "chiller cooling tower" is actually responsible for cooling that section. A refrigerant or gas in a chiller is subjected to an increase in pressure and temperature by a compression or absorption cycle.

Brief definition of chiller cooling tower: Refrigeration or cooling source The cooling water flow in the condenser cooling circuits is water chillers (absorption or compression) which is responsible for re-cooling the hot and high pressure refrigerant leaving the compressor.

What is a chiller and how is it different from a cooling tower or cooling tower?

Specifically, the chiller is like the cooling tower of a water cooling device, and in other words, the chiller is considered as a source of refrigeration and cooling in central and industrial air conditioning systems. A compression chiller is basically a compression or compression cycle in a type of refrigerant (gases with the abbreviation R) and its passage through the condenser causes the gas to cool and in contact with water in the evaporator causes the water to cool in the Child Water cycle or The water cools. The chilled water of the chiller outlet can be transferred to the air conditioner and fan coil and absorb the heat of the environment of a residential or commercial building or tower, etc.

A brief comparison of a cooling tower with a chiller

In fact, in comparison with the chiller, the cooling tower can be synonymous with this device at temperatures above 25 degrees Celsius and can be considered as a refrigeration source, in which case it is called "industrial cooling tower " and can be used in other applications. Supplement of water chillers of compression or absorption type should be used. In common parlance, when we use a cooling tower to complete the cold water of a chiller condenser, the cooling tower is also called a " chiller cooling tower ".

Application on cooling and chillers in industry

In industry, it is sometimes not possible to reach low temperatures (below 25 degrees Celsius) in hot seasons by using a cooling tower. In this case, we use chillers with compression or absorption cooling cycles to reach cold water temperatures up to a temperature of about 5 to 7 degrees Celsius. In some industries, such as the soap industry, it is necessary to reach sub-zero temperatures, in which case compression chillers with sub-zero compressors are used. Chiller is in fact a source of water cooling to very low temperatures, but due to high costs, this equipment should not be used in the cooling system of all industries, and as much as possible, we can cool the water in industry and air conditioning systems with a cooling tower.

Is the cooling tower used in all compression and absorption chillers?

The answer to this question is no and it should be said that condenser chillers are of two types. The first case of chiller condenser is air or air cooled and is cooled by the ambient air fluid (by induction current fans) and the second case of chiller condenser has a shell and tube converter (Shell & Tube) and the task of providing cooling tower Cool water is required in chillers with water condenser. Therefore, the cooling tower is used only in the water circulation cycle and chiller cooling with water condenser systems.

What is the body of refrigeration and what is its connection with the cooling tower and chiller?

Refrigerant ton is one of the most famous units of engineering sciences, it represents the transfer of energy over time, which in fact represents the amount of heat required to melt a ton of ice. The unit of refrigeration or refrigeration is basically equivalent to other units of energy transfer in time such as kilowatts (kw) and BTU per hour (btu / hour). Refrigeration body is one of the most common units used in cooling equipment such as cooling towers and chillers. The cooling capacity of cooling towers and chillers is usually expressed in terms of refrigeration. Each ton of refrigeration or tonnage is actually equivalent to 3.51 kW and 12,000 BTU per hour.

Explain two common design mistakes and choose a cooling tower or chiller cooling tower

Common Mistake 1: In some cases, on the advice of a consultant or chiller manufacturer, the circulating water capacity of the cooling tower is mistaken for the same refrigeration capacity. For example, a cooling tower capable of cooling 100 tons of water per hour is never the same as a 100-ton refrigeration cooling tower. It is important to note that the refrigeration capacity is never the same as the circulating water capacity of the cooling tower.

Common second simulation: The capacity of the cooling tower should not be the same as the capacity of the chiller and the cooling tower should always have more cooling capacity than the chiller, and the reason for this is that Qc (heat dissipated in the chiller condenser) is always equal to W or input work is greater than Qh or heat absorbed by the evaporator. In other words, QC> QH and the reason for the principle of energy conservation (Qc = Qh + W)


The main components of the chiller condenser cycle and the cooling tower stand

The condenser cycle of water chillers includes chiller cooling tower, circulating electric pump, condenser and valves. The cooling tower is responsible for providing cold water back to the compression and absorption chillers, which will also vary depending on the refrigeration capacity of the chiller.

The main components of the cooling cycle of central air conditioning chillers

  • Cooling Tower:

Refrigeration center and refrigerant heat dissipation by water to the outside environment

  • Circulator pump (Pump):

Conduct water from the cooling tower to the chiller condenser at a standard rate to absorb excess heat

  • Gate Valve:

Service valve and adjustment of circulating water flow rate in chiller and cooling tower condenser cycle

  • Pipes and Connections:

This section is responsible for transferring a certain flow or mass from the water flow to the chiller and cooling tower.

  • Condenser:

A type of heat exchanger (one of the main components of the chiller) to contact the cold water of the cooling tower output with the hot and high pressure refrigerant of the chiller compressor outlet.

  • Resin Water Softener:

This section is responsible for controlling the amount of hard water solutes in the compensatory water injection cycle in the chiller cooling tower.

  • Make up Tank:

  • This tank or source actually supplies evaporated water inside the chiller cooling tower and causes the mass system in the condenser to be established.

Chiller cooling tower


How to place the cooling tower in the chiller condenser circuit

In the cycle of a refrigerant (refrigerant gas and fluid), it should be noted that the purpose of the chiller is to compress or increase the pressure in the refrigerant and reduce the water temperature to lead to the fan coil and cool the environment. Naturally, a simple look at the PT diagram or pressure-temperature in a particular type of refrigerant can easily show that the exhaust gas from the compressor has a lot of pressure and temperature after exiting. Increasing the refrigerant temperature actually reduces the chiller efficiency at the inlet of the evaporator section, and this increased temperature in the refrigerant must be reduced by the condenser section before entering the evaporator. The gas temperature of water chillers is reduced in a heat exchanger between cold water and refrigerant. The water circulating in the heat exchanger in the condenser section of the chiller must be recirculated by the cooling tower after receiving the heat of the refrigerant and reducing its temperature.


The main components of a chiller cooling tower

  • Aeration and distribution and transfer of air from outside to inside:

This part actually includes the fan or impeller with the task of creating relative pressure and displacement of air, motor or mechanical energy generator (providing the required power to rotate the fan) and power transmission system (reducing the angular velocity of the engine).

  • Water circulation or water supply section:

This part in the cooling tower is responsible for dividing, circulating and transmitting a certain flow and flow of water fluid and can include nozzle (sprinkler), sprinkler (water dispenser), float, flange, valve, coil, pipe and side connections.

  • Energy and heat exchange surfaces section:

Cooling or heat exchange surfaces in a chiller cooling tower, depending on the type of open circuit or closed cooling tower, can be a coil (network of narrow tubes) or packing media (dense networks to create a contact surface between the weather) and in principle this part mediates And is a mediator between the flow of climate.

  • Body and frame placement of peripheral equipment:

This part includes the cooled cold water outlet tank (pan or basin), panels or walls, louvers (cold air inlet shutters) and the hot air outlet part. The outlet section in the cooling tower is also called a fan stack or propeller choke.


Types of chiller cooling towers


  • Opposite Flow Cooling Tower (Cooling Tower Counter Flow)

The air circulation system in this model of chiller coolers is in the opposite direction of spraying and falling water flow out of the nozzle or sprinkler. Kvlyngtavr eddy or counter (Counter Flow) in two cube and cone production and supply of the system water spray fixed towers cube-type nozzle pressure and while spraying system and dripping water towers, conical shape High-pressure nozzles are rotary or sprinkler . This model of cooling tower is divided into two general categories according to the geometry and type of water distributors.

  • Cross-flow cooling tower (Crossflow or Abara cooling tower)

The air intake system in this model is a cooling chiller perpendicular to the water flow tower. This model is very suitable for environments with high relative humidity due to the constant dry air flow at the inlet to the cooling surfaces section. The use of this chiller cooling model is mostly recommended for the north and south of the country, such as Mahshahr, Sari, Mazandaran, Rasht, Gilan, Bandar Abbas, etc.

Types of chiller cooling towers

  • Cubic Counter Flow Cooling Tower

This cooling tower model can generally be offered as single cell (Single Cell) and multi-cell (Multi Cell) in two modes of assembly of the factory door and also assembly at the project site and is named because of its square and cubic appearance. . For various reasons such as easier maintenance, easy transportation and handling, higher efficiency and less sedimentation are the most important advantages of this cooling tower model.

  • Cone or circular or cylindrical chiller cooling tower (Conic Counter Flow)

This type of industrial cooler is so named because of its conical and cylindrical appearance. The circular cooling tower has a rotating water flow distribution system and due to the rotational spraying, it has a rotating piece called a hydrogel, which is responsible for distributing water on the packings. Due to its large size, it is usually sent in the form of on-site assembly or as a traffic load.

Types of chiller cooling towers

Dry CCTV Cooling Tower (Cool Air Condenser)

Air Condenser or Air Cooler (also known as Dry Cooler) is basically the same as the air condenser system in air-cooled chillers and is sometimes used to convert water condensers into air condensers in most cases. Air condensers and CCTV cooling towers are generally used in cold areas with low dry temperatures and the most important advantage of this cooling tower model compared to other chiller coolers is the lack of water consumption and a sharp reduction in sedimentation in the chiller condenser section.

Hybrid CCTV Cooling Tower (Combined CCTV Tower)

In many water chillers in hot areas where the use of air condenser is practically not available and the issue of water supply to the cooling tower is practically not possible, and as a result, this issue of hybrid cooling towers, which is actually a combination of a fully open water spray cycle. And a closed water cycle is used. In principle, it should be noted that the hybrid or combined cooling tower is a good alternative to cooling the chiller condenser circuit in hot and dry areas. Today, most air conditioning design consultants use hybrid cooling systems in most designs and selections.

This model of chiller coolers, due to its very high efficiency compared to dry CCTV types, are the most widely used among open-circuit and CCTV cooling towers today. Evidence and theoretical science show that hybrid systems are much more useful and acceptable today in all industries, including machines. In essence, the hybridization of one system takes advantage of two systems simultaneously, which has led to the further improvement of the quality of the cooling and refrigeration industries in recent decades.


Chiller cooling tower calculations


Part 1) Calculation of refrigeration capacity of chiller cooling tower

The cooling capacity of the cooling tower in the chiller cooling system is a function of the required heat dissipated from the chiller to the environment. Generally, the condenser has a higher capacity than the evaporator in the chiller in terms of heat transfer, and this indicates that the capacity of the cooling tower is always greater than the cooling load of the chiller. In order to accurately calculate the refrigeration capacity and defrost capacity of the cooling tower, the following two basic formulas are used:

A) 2 * Absorption type of chiller refrigeration capacity = cooling capacity of the cooling tower

B) 1.3 * Refrigeration capacity of compression chiller = cooling capacity of cooling tower

In fact, the absorption chiller, due to having an absorber or absorber section, always requires more water circulation capacity for cooling, and this is due to the absorption cycle of ammonia and lithium bromide in the absorber.


Part 2) Calculation of the amount of circulating water in the condenser cycle

In order to calculate the standard amount of circulating water in compression and absorption chillers per ton of refrigerant refrigeration load, the following two basic formulas are used to calculate the amount of flow and flow of circulating water in the cooling tower.

A) Circulating water flow in the cooling tower (in terms of GPM) = 3 * Refrigeration capacity of absorption chiller

B) Flow rate of circulating water in the cooling tower (in terms of GPM) = Q / 5000, which in fact Q is the same as the cooling capacity of the chiller in terms of Btu / h.

(gpm or gallons per minute is a unit of water flow, the other units are liters per minute and cubic meters per hour)


Part 3) Calculation of the circulator head pump in the water circulation cycle between the condenser and the chiller cooling tower

In order to calculate the head and pressure of the circulator pump for water circulation between the cooling tower and the chiller condenser, the following formula is used.

Pump head = water pressure drop in cooling tower + nozzle to outlet distance difference + condenser static pressure drop + collector drop + (1.5 * piping length between tower and chiller)

More information:  Cooling tower calculations


Principles of installation of chiller cooling tower

  • Observe the installation and start instructions of the cooling tower or cooling tower according to the manufacturer's installation manual

  • Comply with the standards of plumbing executive plans according to the chiller catalog

  • Provide a suitable foundation for the installation and cooling tower

  • Installation in the appropriate range (roof or completely free space)

  • Use of hardener in compensating water circuit (Row Water)

  • Use valves or valves to regulate water flow in the cooling lines to and from the chiller

  • Correct selection of the pump and efficiency of the reserve pump next to the working pump in order to enter the circuit in case of emergency

  • Using shock absorbers and expansion joints to repel the shocks of water flow inside the pipes

  • Installation of one-way valve in the thrust pipe of circulator pumps, condenser circuit and cooling tower

  • Do not use welded and threaded connections in the piping circuit

  • Parallel piping of cold water back and forth to the chiller and cooling tower

  • Different color of reciprocating hot water condenser outlet pipe (red) and cold water cooling tower outlet (blue)

  • Use water flow control valve to control condenser cold water flow

  • Use of thermometer in water circulation circuit and check of water temperature in chiller cooling cycle by cooling tower

Basic principles before starting the chiller cooling tower and starting the condenser circuit

  • In the piping of the pump thrust and suction circuit, make sure that the connection flanges are installed correctly.

  • Make sure that the flow control valves are set to a sufficient and standard level.

  • Test the cooling tower belts in the reduction section so that they are not too tight or too loose.

  • Turn the fan counterclockwise by hand from near the hub so that larger problems do not occur if it is locked.

  • Check the electrical circuit of the building and the electrical panel of the cooling tower and chiller so that it does not have a large voltage drop.

  • First, turn on the pump so that some water circulates inside the system. Then start the cooling tower fan and after ensuring the operation of these two parts, turn on the chiller.


برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا

برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا

برج خنک کننده جریان متقاطع

برج خنک کننده جریان‌ متقاطع یا برج‌خنک‌کن کراس‌فلو (Cross Flow Cooling Tower) نوعی سیستم مدارباز جهت خنک نمودن آب محسوب می‌شود. برج خنک‌کن جریان متقاطع برای اولین بار توسط شرکت ابارا در ژاپن برای خنک‌کردن آب در مناطق شرجی ارائه گردید و به همین دلیل در صنایع برودتی تحت عنوان برج خنک کننده ابارا نیز شناخته می‌شود. در برج خنک کننده جریان متقاطع جریان آب از بالای برج به سمت پایین پاشیده شده و هوا از قسمت پایین توسط یک فن یا پروانه در جهت عمود بر جریان آب دهش یا مکش‌شده و در این ارتباط جریان آب در سطح عرضی کولینگ تاور خنک می‌گردد. نوع ساختار برج خنک کننده کراس فلو به شکل هندسی مستطیل می‌باشد و جریان هوا از دو طرف توسط لوور یا دریچه های ورودی سرتاسری به داخل کشیده می‌شود.


چرا برج خنک کننده جریان متقاطع؟


برج خنک کننده وظیفه دفع گرمای حاصل از تجهیزات‌صنعتی گرمازا را به عهده دارد و از آنجا که خود نوعی مولد سرمایش تبخیری محسوب می‌شود سبب افزایش رطوبت محیط می‌گردد و درنتیجه با افزایش رطوبت هوا ظرفیت‌برودتی کولینگ تاور نیز کاهش می‌یابد. باتوجه به مطالب ذکرشده، برج‌خنک‌کننده مخالف دستگاه مناسبی برای خنک‌کاری آب در مناطق مرطوب به حساب نمی‌آید. در این طور مناطق از چیلرها جهت خنک‌سازی آب در یک سیکل تراکمی یا جذبی استفاده می‌شد. به دلیل مشکلات متعدد از جمله هزینه‌بالای خرید چیلر و تعمیر و نگهداری سخت این تجهیز شرکت ابارا تصمیم به طراحی برج‌خنک‌کننده ابارا یا کراس فلو با سیستم گردش‌هوا به صورت متقاطع شد.

پس از تکمیل این طراحی در واقع هوای محیط‌های مرطوب که دارای رطوبت زیادی بودند در تمامی لایه‌ها به صورت یکنواخت در تماس با آب قرار می‌گرفت و راندمان برج‌های خنک‌کن با تغییر نوع گردش هوای ورودی بسیار افزایش پیدا کرد. به بیانی علمی‌تر و واضح‌تر برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع سبب تماس هوای‌تازه در تمامی سطوح و لایه‌های پکینگ با جریان‌آب می‌شود و دیگر همانند برج‌خنک‌کننده جریان‌مخالف هوا خاصیت رطوبت‌گیری خود را در لایه‌های بالاتر از دست نخواهد داد.


نحوه کارکرد برج خنک کننده جریان متقاطع یا کراس‌فلو


برج‌خنک‌کننده کراس‌فلو همانطور که از نام آن مشخص است با ورود جریان هوا به صورت عرضی در سراسر سطوح خنک‌کننده(پکینگ ها) سبب برخورد هوا و آب به صورت عمودی و درنتیجه کاهش دمای آب می‌شود. به دلیل ورود هوا به صورت عرضی در تمامی لایه‌های پکینگ‌مدیا هوای‌تازه در ارتباط با آب قرار خواهدگرفت و از این رو اگر هوای‌تازه ورودی به برج‌خنک‌کن دارای رطوبت بالایی باشد قابلیت خوبی است که برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع از هوای تازه بهترین استفاده را می‌نماید. درواقع به دلیل همین عملکرد ورودی جریان هوا از برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع بیشتر در مناطق با اقلیم رطوبتی و مرطوب (شرجی) استفاده می‌شود. ورودی هوا در برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع از دو طرف این دستگاه طراحی‌شده و به دلیل نحوه چگونگی ورود هوا این لوورهای مکش هوا به صورت سرتاسری در دو طرف برج‌خنک‌کاری تعبیه می‌گردد.


مقایسه بین برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف

  • دارای ارتفاع کمتری در مقایسه با انواع کولینگ‌تاور جریان‌مخالف می‌باشد.

  • نیازمند مساحت بیشتری جهت خنک‌سازی می‌باشد و آب در برج‌خنک‌کن جریان‌متقاطع در یک جریان سطحی خنک می‌شود تا در ریزش در لایه‌های مختلف(ارتفاع).

  • نوع پکینگ یا سطوح خنک‌کن در برج خنک‌کننده جریان‌متقاطع از نوع شانه تخم‌مرغی می‌باشد ولی نوع پکینگ‌مدیا در برج خنک کننده جریان‌مخالف از نوع فیلمی یا آبشاری می‌باشد.

  • افت فشار کمتری دارد(به دلیل ارتفاع کمتر) و این موضوع سبب کاهش توان مصرفی پمپ سیرکولاتور نسبت به انواع برج‌خنک‌کن جریان‌مخالف می‌شود.

  • امکان ارسال در ظرفیت‌های بالا به صورت غیرترافیکی و مونتاژ درب کارخانه (به دلیل تولید به صورت مستطیلی)

  • نوع نازلهای بکاررفته در برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع از نوع پروانه‌ای می‌باشد و درحالی که در کولینگ‌تاور کانترفلو از انواع نازلهای دایره‌پاش و نازل مربع‌پاش جهت پاشش آب استفاده می‌شود.

  • ورودی آب از قسمت‌های بالا در دو طرف و تشتک‌های سوراخ داری صورت می‌پذیرد و همانند برج‌های مدور و مکعبی دارای فلنچ ورودی و خروجی آب نمی‌باشد.

  • دارای درب منهول(یا دریچه ورودی) در بخش پنل مرکزی به منظور عبور و مرور اپراتور در زمان‌های انجام امور بازدید، تعمیر و نگهداری می‌باشد.

  • ارتفاع چیدمان سطوح خنک‌کننده یا پکینگ‌مدیا در کولینگ‌تاور جریان‌متقاطع خیلی بیشتر از جریان‌مخالف می‌باشد چرا که در طراحی این مدل برج‌خنک‌کاری حتی تا 5 لایه پکینگ با ارتفاع هر لایه 50 سانتی‌متر نیز استفاده می‌شود.

  • برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع بیشتر در مناطقی با نسبت رطوبت بالا (هوای نزدیک به حالت اشباع) یا خیلی مرطوب مورد استفاده قرار می‌گیرد و برج‌خنک‌کن جریان‌مخالف بیشتر در مناطق خشک مورد کاربری واقع می‌شود.

  • چیدمان پکینگ‌ها در برج‌خنک‌کن جریان‌متقاطع در نزدیکی دهانه‌ی لوورها یا دریچه‌های ورود هوا می‌باشد در صورتی که در برج‌های خنک‌کننده جریان‌مخالف این سطوح تبادل حرارت در مرکز برج قرار می‌گیرد.

  • جریان ورودی هوا در برج‌خنک‌کننده جریان‌متقاطع از دو طرف وارد دستگاه می‌شود در صورتی که در کولینگ‌تاورهای مکعبی و مخروطی با جریان ناهمسو هوا از چهارطرف به داخل مکش می‌گردد.

-برج خنک کننده طرح ابارا


مهمترین مزایای برج خنک کننده جریان متقاطع


  • راندمان بالا در مناطق رطوبتی و کاهش دمای آب در تا دماهای پایین

  • امکان تولید به صورت چندسلولی و کنترل مصرف انرژی(خاموش نمودن یک یا چندموتور در زمان بار کم)

  • کاهش هزینه‌های حمل(هزینه‌های بارترافیکی و بزرگ) به دلیل ابعاد مستطیلی در ظرفیت‌های بالا

  • امکان تولید به صورت یکپارچه در ظرفیت‌های بالا به دلیل استراکچر مستطیلی

  • اشغال فضای کمتر نسبت به مدل مخروطی و اشغال ارتفاع کمتر نسبت به مدل مکعبی

  • کاهش هزینه مونتاژ در محل در ظرفیت‌های بالا به دلیل امکان تولید به صورت مونتاژ درب کارخانه

  • تعمیر و نگهداری آسان و دسترسی راحت به تمامی اجزای داخلی برج‌خنک‌کننده


اساسی ترین معایب برج خنک کننده جریان متقاطع


  • راندمان بسیار ضعیف در مناطق خشک و گرم

  • توزیع آب نامناسب در نازل‌های پاشش آب

  • اشغال فضای زیاد و جانمایی سخت و دشوار

  • ایجاد افت فشار زیاد در هوا و افزایش توان مصرفی موتور

  • رسوب و گرفتگی بیشتر نسب به برج‌خنک‌کن جریان‌مخالف

  •  یخ‌زدگی مدارآب چرخشی در زمستان

  • پرتاب قطرات آب به سمت فن و تخریب سیستم هوادهی و هوارسانی در برج‌خنک‌کننده


روش‌های کنترل دمای آب در برج خنک کننده جریان متقاطع


روش اول) برای کنترل دمای آب خروجی از برج‌خنک‌کن کراس‌فلو راه‌های گوناگونی وجود دارد که ساده‌ترین آن استفاده از سنسور دما به علاوه ترموستات و درنتیجه روشن و خاموش‌کردن فن های کولینگ تاور می باشد. در این روش حسگر ترموستات دمای آب خروجی برج خنک کننده را سنجیده و در صورت کمتر بودن دمای آب سرد از دمای ایده آل مورد انتظار فرمان خاموش شدن فن یا پروانه را صادر می کند.

روش دوم) در برج های خنک کننده ای  که دارای یک فن جریان محوری بزرگ هستند می توان با استفاده از یک کنترل‌کننده فرکانس (اینورتر) دور فن را کاهش یا افزایش دهیم و یا حتی می توان آن را خاموش یا روشن نمود. به منظور کنترل بهتر دمای خروجی آب در برج خنک کننده جریان متقاطع می توان از یک درایو دور متغیر یعنی اینورتر در مدارتابلوکنترل استفاده نمود که با کاهش فرکانس و دور خروجی موتور سبب کاهش دور فن یا پروانه و کاهش میزان هوادهی گردد. در این روش موتور دیگر به تعداد زیاد خاموش و روشن نمی گردد و با کاهش دور فن و موتور هم مصرف انرژی به شدت کاهش پیدا می کند و همچنین استهلاک قطعاتی همچون پروانه و موتور نیز به شدت کمتر خواهد شد.

نکته مهم و اساسی در بکارگیری سیستم کنترل دمای آب در برج خنک کننده جریان متقاطع

در برجهای خنک کننده جریان متقاطع با ظرفیت بالا که در طراحی آن ها از یک یا چند فن بزرگ استفاده می شود کنترل دمای آب از طریق خاموش روشن کردن موتور و فن می تواند مشکلاتنی را همچون افزایش سریع دمای آب و لزوم آغاز به کار فن در مدت زمان کوتاه است در این صورت مدت خاموشی فن کاهش یافته و دفعات راه اندازی آن بیشتر می شود. در این طور مواقع راه حل دوم یعنی استفاده از اینورتر جهت کنترل دور فن در برج خنک کن جریان متقاطع پیشنهاد می شود.

روش سوم) کنترل دبی آب با استفاده از شیر سه راهی با مسیرکنارگذر در ورودی آب برج خنک کننده جریان متقاطع است. در این روش بخشی از آب رفت به مدار برگشت وارد شده و موجب تعدیل دمای آب خروجی از برج خنک کننده می شود. استفاده از کنترل کننده دور برای پمپ های سیرکولاتور چرخش آب نیز از دیگر روش های کنترل دبی برج خنک کننده جریان متقاطع می باشد.

برج خنک کننده جریان متقاطع یا کراس فلو


محاسبات برج خنک کننده جریان متقاطع


الف) ظرفیت برج خنک کننده جریان متقاطع

برای تعیین ظرفیت برودتی کولینگ تاور کراس فلو باید ابتدا با در دست داشتن دبی آب در گردش و دمای ورودی و خروجی طراحی شده برای سیستم ظرفیت برودتی واقعی (Real Capacity) را محاسبه نمود و سپس با در نظر داشتن دمای دامنه و دمای نزدیکی به دمای مرطوب محیط ضریب ظرفیت(ضریب تاثیر) را محاسبه نمود و توان برودتی طراحی را از فرمول زیر محاسبه نمود.

Design Capacity = Real Capacity * Factor of Safely

ب) محاسبه آب مصرفی برج خنک کن جریان متقاطع

تبخیر آب در برج خنک کننده جریان متقاطع به طور مرتب موجب افزایش غلظت مواد محلول باقی مانده و زیاد شدن ناخالصی ها در آن می شود و از این رو لازم است که برج خنک کننده جریان متقاطع به طور مستمر زیر آب کشی شده (جریان تخلیه یا بلودان) و آب سختی‌گیری شده جایگزین آن شود. این عمل ممکن است به صورت دستی و یا اتوماتیک صورت پذیرد . به این منظور باید شیر و فلنچ خروجی جریان زیر آب‌کشی را در تشتک برج خنک کننده جریان متقاطع نصب نمود. دامنه آب مصرفی ناشی از زیر آب کشی و جایگزینی آن با آب تازه سختی گیری شده بین 0.0012 و 0.0006 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید در نظر گرفته می شود.

مقدار تقریبی مصرف آب در برج خنک کننده جریان متقاطع در اثر تبخیر به ازای هر تن تبرید نیز بین 0.2 تا 0.3 لیتر بر دقیقه یا 3 تا 4.5 گالن بر ساعت می باشد. در نتیجه با به دست آوردن این دو فاکتور، مقدار آب جبرانی برابر با مجموع آب حاصل از تبخیر و آب تخلیه ناشی از آب زیر کشی است .

آب مصرفی برج خنک‌کننده جریان متقاطع = جریان زیرآب‌کشی + جریان تبخیر

ج) میزان حجم هوای مورد نیاز در واحد زمان در برج خنک کننده جریان متقاطع

تقریباً به ازای هر گالن‌ در دقیقه بین 90 تا 100 فوت مکعب در دقیقه در نظر گرفته می شود و چنانچه به ازای هر تن تبرید ظرفیت چیلر 3 گالن در دقیقه در نظر گرفته شود مقدار جریان هوای لازم به ازای هر تن تبرید 300 فوت مکعب در دقیقه خواهد بود.


کاتالوگ برج خنک کننده جریان متقاطع


یکی از مهمترین مبنای انتخاب صحیح برج خنک کننده در دست داشتن کاتالوگ محصول با مشخصات فنی کامل از طرف تولید کننده می‌باشد که مبنای اصلی بسیاری از طراحی‌ها در نظر گرفته می‌شود. کاتالوگ برج خنک‌کننده دارای اطلاعات مفیدی می‌باشد که هر از این اطلاعات می‌تواند به عنوان راهنمای خوبی برای طراحی، انتخاب، نصب و راه‌اندازی این دستگاه مطرح باشد. اطلاعات مفیدی که از یک کاتالوگ توسط سازنده عنوان می گردد می تواند  شامل بخش های زیر می‌باشد.

  • طول، عرض و ارتفاع (ابعاد کولینگ‌تاور) که این بخش تأثیر بسزایی در ظرفیت و نحوه جانمایی برج خنک کن خواهدداشت.

  • وزن خشک(Dry Weight) و وزن در حال کار (Oprerating Weight)که تأثیر بسزایی در طراحی و آماده سازی فنداسیون محل قرارگیری دارد.

  • سایز ورودی و خروجی اتصالات اصلی که تأثیر مستقیمی بر نحوه پایپینگ و لوله‌کشی برج خنک‌کن دارد.

  • میزان آب در گردش استاندارد (دبی‌اسمی) که تأثیر بسزایی در نحوه کارکرد صحیح کولینگ تاور خواهدداشت.

  • میزان مصرف انرژی الکتروموتور که در نحوه کابل‌کشی و راه‌اندازی نوع مدارالکتریکی(ستاره یا مثلث) دارد.

راه اندازی برج خنک کننده

راه اندازی برج خنک کننده

راه اندازی برج خنک کننده

راه اندازی یا بهره برداری برج خنک کننده آخرین مرحله در بهره گیری از کولینگ تاور در طراحی سیستم  برج خنک کاری به حساب می‌آید. بهره برداری مرحله نهایی در انتخاب و خرید برج خنک کننده محسوب می‌شود که از حساسیت‌های بالایی برخوردار است. عملیات راه اندازی صحیح کولینگ تاور در واقع نتیجه انتخاب و نصب صحیح کولینگ تاور می‌باشد. پس از تکمیل نصب کولینگ تاور، راه اندازی برج خنک کننده و در سرویس قرار دادن آن ضروری است. به کار افتادن سیستم آب کندانسور یک دستگاه گرمازا همانند چیلر یا بویلر شامل چند بخش اساسی و الزامی است. در مهمترین بخش طراحی و راه اندازی سیستم کندانسور برج خنک کن قرار دارد. نحوه قرارگیری و نصب تجهیزات جانبی سیکل آب سرد کندانسور تاثیر بسزایی در خروجی کار دارد. در واقع راه اندازی صحیح برج خنک کننده تابعی از نصب صحیح کولینگ تاور و تجهیزات جانبی می‌باشد.

رعایت نکات ایمنی و بررسی تجهیزات جانبی در ارتباط با برج خنک کننده از مهمترین اصول بهره گیری کولینگ تاور به شمار می‌آید. در واقع قبل از روشن کردن برج خنک کن و راه اندازی سیستم کندانسور باید از عملکرد صحیح هر یک از تجهیزات مطمئن شویم. راه اندازی صحیح سیستم سرد کاری صنعتی و تهویه مطبوع فواید بسیاری دارد. عدم توجه به اصول در عملیات راه اندازی ممکن است سبب آسیب به بخش های اصلی دستگاه ها گردد. رعایت نکات اصولی در استارت اولیه و چک کردن موارد مهم می‌تواند تأثیر بسیاری در بهره‌برداری اصولی برج خنک کننده داشته باشد. راه اندازی یک تجهیز صنعتی یا برودتی زمانی درست انجام می پذیرد که کمترین میزان خطا در آن صورت بپذیرد. کاهش بروز خطا در فرآیند راه اندازی توسط کارشناس باید مطابق با اصول بهره برداری برج خنک کننده صورت پذیرد.


اصول اساسی در راه اندازی برج خنک کننده

  • نحوه نصب صحیح تجهیزات جانبی از جمله پمپ، مخزن آب سرد، سختی گیر و ...

  • چیدمان صحیح و قرارگیری درست تجهیزات در سیکل کندانسور

  • بکارگیری تجهیزات محافظتی در تابلو کنترل از جهت محافظت موتورهای فن و پمپ در مقابل خطاهای انسانی

  • بکارگیری شیرهای تنظیم کننده جریان آب سرد در مدار لوله کشی بین کولینگ تاور و دستگاه های صنعتی

  • استفاده از لرزه گیرها در مدار لوله کشی و در شاسی اصلی نگهدارنده تجهیزات اصلی

  • راه اندازی موقت سیستم (به صورت استارت تقه ای) و رفع ایرادات احتمالی

  • چک کردن و بازرسی مجدد از روی چک لیست توسط کارشناس مربوطه

  • رعایت نکات ایمنی و الزامات راه اندازی مطابق دفترچه نصب و راه اندازی ارائه شده از تولیدکننده

  • راه اندازی نهایی سیستم و کارکرد بلند مدت تجهیزات و رفع ایرادات احتمالی


اجزای اصلی مورد کنترل قبل از راه اندازی سیستم خنک کاری کولینگ تاور

  • برج خنک کننده

  • مخزن ذخیره آب سرد

  • پمپ سیرکولاتور آب خنک

  • لوله ها و اتصالات جانبی (شیرهای جانبی مدار آب در گردش)

  • دستگاه گرمازا (چیلر یا دستگاه صنعتی)

  • تجهیزات تصفیه آب در گردش (سختی گیر یا فیلترهای میکرونی یا پکیج RO)


موارد کنترلی در نصب صحیح پمپ در فرآیند راه اندازی برج خنک کننده

  • کنترل نصب پمپ شامل سوار کردن پمپ، رابطها، لرزه گیرها و لوازم لوله کشی از قبیل شیر، صافی، گیج های فشار، ترمومتر و غیره

  • کنترل محور (شافت پمپ و همراستایی کوپلینگ آن

  • روغن کاری یا تاقان های محور پمپ طبق دستورات سازنده

  • روغن کاری یاتاقان های محور موتور طبق دستورات سازنده

  • چرخاندن محور با دست جهت اطمینان از چرخش آزاد موتور پمپ

  • کنترل جهت صحیح چرخش محور الکتروپمپ با استارت تقه ای

موارد کنترلی در سیستم تصفیه آب در مدار کندانسور برج خنک کننده

  • کنترل سوند یا میله های حسگر PH و قابلیت هدایت از نظر نصب صحیح

  • تست عملکرد شیر برقی تخلیه یا تنظیم جریان بلودان یا زیرآب

  •  قرار دادن تجهیزات تصفیه آب در وضعیت بهره برداری

موارد کنترلی نهایی قبل از راه اندازی برج خنک کننده

  • نظافت سطوح برج، شستشو و نظافت تشتک فوقانی و تشک تحتانی برج

  • نظافت صافی تشتک تحتانی برج

  • روغن کاری یاتاقان های محور فن طبق دستورات سازنده

  • روغن کاری یاتاقان های محور موتور طبق دستورات سازنده

  • تست و تنظیم محرک رانش (در صورت نصب)

  • تنظیم کشش تسمه(ها)

  • کنترل و تنظیم هم راستا بودن تسمه ها

  • کنترل همراستایی محور پولی موتور با پولی پروانه

  • کنترل کوپلینگ ها برای سفت بودن پیچ ها، بازی نکردن آن‌ها و غیره

  • چرخش محور فن یا پروانه با دست جهت اطمینان از چرخش آزادانه فن و بلبرینگ کاهش دور

  •  کنترل جهت صحیح چرخش محور فن یا پروانه با استارت تقه ای

  •  استارت کوتاه مدت فن و کنترل سر و صدا و ارتعاش آن

  • تخلیه و شتشوی لوله های آب کندانسور با آب و سپس مواد شیمیایی

  • پر کردن تشتک تحتانی و لوله های برج و کندانسور از آب طبق دستورات سازنده تا مقدار لازم توصیه شده

  •  چرخش کوتاه مدت پمپ کندانسور  و الکتروموتور فن مطابق اصول نصب صحیح

  •  قرار گرفتن آمپر موتور فن و دینام پمپ در مقادیر اسمی پلاک

  •  تست توزیع صحیح آب در قسمت نازلها یا تشت فوقانی، صفحات داخلی و تشتک تحتانی برج خنک کن

  • کنترل جریان گردابی تشتک تحتانی برج خنک کننده

  • تست ترموستات و سیستم هیتر به لحاظ حفاظت از یخ زدگی

  • تعادل جریان آب کندانسور هر یک از سلول ها از نظر جریان رفت و برگشت در سیستم های چند سلولی

  • تست عملکرد کنترل‌های سطح آب تشتک تحتانی برج از جمله هشدارهای حد پایین و حد بالا و بررسی کارکرد شناور

  • کنترل نصب صحیح حسگرهای دما

  • تست عملکرد شیر کنترل بای پاس و تنظیم چرخش 70 درجه ای آن

  • بررسی عملکرد صحیح رله های کنترل فن

  • تست عملکرد صحیح VFD (در صورت نصب)

  • چک کردن عملکرد کلید قطع ارتعاش