برج خنک کننده

برج خنک کننده

تجهیزات صنعتی و برودتی
برج خنک کننده

برج خنک کننده

تجهیزات صنعتی و برودتی

محاسبه دبی برج خنک کننده

محاسبه دبی برج خنک کننده

دبی برج خنک کننده 

دبی برج خنک کننده (Mass Flow) در واقع میزان حجم آب در گردش کولینگ تاور در واحد زمان می باشد. دبی برج خنک کننده در واقع نوع دیگری از واحد شارش جرمی سیال آب و یا به عبارتی دیگر میزان فلو آب در جریان در مدار چرخش سیال  برج خنک کننده می باشد. در بیانی دیگر یکی از مهمترین اصول طراحی کولینگ تاور میزان دبی برج خنک کننده (آب در گردش ) می باشد. این فاکتور تأثیر مستقیمی بر سیستم پاشش آب در برج خنک کننده دارد . سیستم پاشش آب برج خنک کننده (نازل) وابسته به میزان دبی برج خنک کننده طراحی می شود. هر یک از افشانک های برج خنک کننده قابلیت پاشش میزان معینی از حجم آب را دارا می باشد.

بنابراین دبی برج خنک کننده عامل تعیین کننده تعداد و نوع نازل ها در کولینگ تاور می باشد. دبی برج خنک کننده در واقع تاثیری مستقیمی نیز بر اتصالات ورودی و خروجی آب دارد . هرچه میزان دبی برج خنک کننده افزایش یابد سایز و قطر فلنچ ها و انشعابات داخلی برج خنک کننده نیز تغییر خواهد کرد.


دبی اسمی برج خنک کننده

دبی اسمی در برج خنک کننده در واقع میزان فلو مجاز گردش آب در یک دستگاه کولینگ تاو با ظرفیت معین می باشد . در واقع همانطور که واضح است دبی اسمی برج خنک کننده وابسته به سایز اتصالات ، سرعت چرخش و فشار مجاز آب ، تعداد و نوع نازل برج خنک کننده تعیین می گردد .

در واقع دبی اسمی  یکی از مهمترین فاکتورهای انتخاب برج خنک کننده می باشد. در هنگام انتخاب برج خنک کننده باید دبی آب در گردش سیستم طراحی شده از دبی اسمی برج خنک کننده نهایتا 10 الی 15 درصد متغیر باشد. در صورت مغایرت دبی اسمی در برج خنک کننده با دبی آب درگردش سیستم ، توصیه می شود مراتب را به واحد تولید شرکت اطلاع داده تا با تغییر سیستم پاشش آب (نازل برج خنک کننده) دبی اسمی برج خنک کننده با دبی آب درگردش به توازن تقریبی دست یابد.

نکته بسیار مهم:

همانطوری که توضیح داده شد به ازای یک ظرفیت معین از کولینگ تاور، با افزایش میزان دبی آب در گردش در برج خنک کننده دمای آب خروجی از برج خنک کننده به دمای مرطوب محیط نزدیک تر خواهد شد. بنابراین در نواحی با رطوبت بالا (شرجی) معمولا بایستی از مقدار جریان آب در گردش بیشتری نسبت به دبی جرمی در سیستم استفاده نمود .

دبی برج خنک کننده

نحوه محاسبه دبی اسمی برج خنک کننده 

به منظور محاسبه دبی اسمی برج خنک کننده باید به نکات اساسی و مهم تأثیرگذار در این پارامتر دقت نمود. انتخاب صحیح پمپ، سایز لوله کشی و اتصالات داخلی بین برج خنک کن و دستگاه های گرمازا تأثیر زیادی از دبی آب در گردش دارد. محاسبه ناصحیح پمپ سیرکولاتور و انتخاب نادرست سایز لوله کشی می تواند مشکلات زیادی از جمله فشار به پمپ و ایجاد کاویتاسیون اتفاق بیوفتد. از جمله نکات مهم و کلیدی در محاسبه دبی اسمی برج خنک کننده می توان به موارد زیر اشاره نمود.

  • ظرفیت برج خنک کننده

ظرفیت برج خنک کننده در واقع بیانگر این است که چه میزان حرارت باید از آب در یک واحد زمانی مشخص گرفته شود تا مطلوب حاصل گردد. به عبارتی دیگر رابطه بین ظرفیت و دبی برج خنک کننده رابطه مستقیم می باشد. بنابراین با افزایش ظرفیت برودتی دبی آب درگردش در برج خنک کننده نیز افزایش خواهد یافت.

  • قطر اتصالات ورودی برج خنک کننده

قطر اتصالات ورودی برج خنک کننده در واقع بیانگر میزان سطح عمودی عبور آب در کولینگ تاور می باشد . هر سایز از اتصالات ورودی برج خنک کننده دارای محدوده استانداردی در گذر جرمی آب می باشد .

  • سرعت و فشار استاندارد آب ورودی برج خنک کننده

سرعت و فشار استاندارد چرخش آب در برج خنک کننده در واقع مبین یک پارامتر مهم در این دستگاه می باشد . در واقع در صورت کاهش یا افزایش سرعت و فشار استاندارد آب مشکلاتی بسیاری در نحوه عملکرد برج خنک کننده ایجاد می شود. سرعت خطی مجاز آب در گردش در برج خنک کننده در واقع باید بین 2 الی 6 فوت بر ثانیه طراحی گردد .  از معایت افزایش و کاهش سرعت و فشار از حالت استاندارد می توان به عوامل زیر اشاره نمود:

الف) کاهش سرعت و فشار جریان آب در برج خنک کننده

در واقع کاهش سرعت و فشار جریان آب در گردش در برج خنک کننده (کاهش دبی برج خنک کننده) سبب تبدیل جریان آب از حالت آشفته به حالت آرام می باشد . در این حالت عدد رینولدز در آب به شدت دچار افت شده و عملا راندمان برج خنک کننده کاهش پیدا می کند.

ب) افزایش سرعت و فشار جریان آب در برج خنک کننده

افزایش سرعت و فشار جریان ورودی در برج خنک کننده (افزایش دبی برج خنک کننده) سبب کاهش میزان زمان جهت انتقال حرارت در کولینگ تاور می شود. به عبارتی ساده تر اگر دبی برج خنک کننده از میزان معینی (محدوده دبی اسمی)  گذر کند نتیجه آن اختلال در عملکرد صحیح برج خنک کننده خواهد بود . براساس همین سرعت خطی مجاز آب در گردش در برج خنک کننده و باتوجه به سایز اتصالات به راحتی می توانیم دبی آب در گردش برج خنک کننده را طراحی نمود.

انتخاب دبی برج خنک کننده

قطعات برج خنک کننده

قطعات برج خنک کننده

قعطعات برج خنک کننده

شرکت دماگستر تولیدکننده انواع قطعات جانبی برج خنک‌کننده (کولینگ‌تاور) در بخشهای مختلف سیستم هوادهی (فن یا پروانه و کاهش دور)، بخش ریزش و پاشش آب (نازل،آب‌پخش‌کن و انشعابات داخلی) و سایر اجزای داخلی از جمله پکینگ(سطوح خنک‌کن) یا قطره‌گیر(المیناتور) می‌باشد. قطعات جانبی برج خنک کن تولیدی این شرکت در دسته‌بندی‌های متفاوت و دربرگیرنده کلیه لوازم یدکی مورد نیاز برای دستگاه خنک‌کننده آب می‌باشد. قطعه‌های هر مدل خاص از برج خنک کننده درهر دوره تعمیرات و نگهداری کولینگ خنک‌کاری باید تعویض و یا تعمیر می‌گردد.

نکته‌مهم: تعویض قطعات جانبی تجهیزات صنعتی گاه نیازمند داشتن دانش فنی متخصصین خبره می‌باشد و البته که این موضوع نیز در برج خنک‌کننده باید توسط مختصصین مجرب صورت پذیرد.

قطعات جانبی یک تجهیز صنعتی (همانند برج خنک‌کاری) وابسته به نوعیت و نحوه عملکرد یک دستگاه متفاوت می‌باشد. به عنوان مثال قسمت ریزش و توزیع آب در یک برج خنک‌کننده مکعبی با بخش گردش آب در یک کولینگ‌تاور مخروطی کاملاً متفاوت می‌باشد و در نتیجه اجزای داخلی این مدل از برج‌های مکعبی و مدور نیز با یکدیگر متفاوت می‌باشد. سیستم توزیع آب در خنک‌کننده مکعبی از نوع نازل‌ ثابت برج خنک کننده و فشارپایین می‌باشد، حال آنکه بخش ریزش و چرخش آب در یک برج خنک‌کن مدور از نوع چرخشی (اسپرینکلر یا آبگردان برج خنک کننده) و از متریال فلزی طراحی می‌شود.

نتیجه: اولین گام در تعویض قطعات جانبی تشخیص ظرفیت و نوع برج خنک کاری می‌باشد.


لزوم تعویض قطعات برج خنک‌کننده

برج خنک‌کننده به عنوان یک منبع برودتی وظیفه خنک‌کردن دستگاه‌های گرمازا را برعهده دارد و عموماً به صورت دائم کار (Continus) طراحی می‌گردد و از این رو در تماس دائمی با جریان ریزشی آب و جریان مکشی هوا می‌باشد.غلظت مواد محلول (TDS - Total Disolved Solid) آب در اثر تبخیر دائم در این مدل خنک‌کن صنعتی دائماً در حال افزایش می‌باشد. افزایش میزان غلظت مواد محلول آب سبب ایجاد رسوب و گرفتگی در افشانک، پکینگ و کلیه اجزای داخلی برج خنک‌کننده می‌گردد. از طرفی دیگر آلاینده‌های محیطی و وجود گردوغبار در هوا در تماس دائم با قطعات جانبی کولینگ‌تاور سبب استهلاک شدید و ایجاد رسوب بیشتر می‌گردد.تابش مستقیم نور خورشید سبب تخریب آرام قطعاتی همانند فن یا پروانه ، قطره گیر و لوور می‌شود.

بنابراین: تعویض و تعمیر دوره‌ای قطعات راهکار اصلی جلوگیری از تخریب اجزای داخلی برج خنک‌کننده و در نتیجه حفظ عملکرد این دستگاه خواهد شد.

 

در شکل زیر به دلیل بازرسی دوره‌ای، تعمیر و نگهداری ناصحیح در برج خنک‌کننده رشد شدید رسوب و باکتری و آلاینده‌های محیطی مشاهده می‌شود.

برج خنک کننده


لوازم یدکی برج خنک کننده

همانطور که گفته شد بازرسی دوره‌ای کولینگ‌تاور، تعمیر و تعویض قطعات داخلی یکی از مهمترین اصول نگهداری در این منبع سرمایشی محسوب می‌شود. در صورتی که بازدید دوره‌ای کولینگ‌تاور و یا رسوب‌زدایی قطعات داخلی به تاخیر بیافتد، راندمان برج خنک‌کن به شدت افت می‌کند. تأمین و تهیه لوازم یدکی برج خنک‌کننده در واقع یکی از مهمترین اصول مهندسی تأسیسات در نگهداری کولینگ‌تاور محسوب می‌شود.

در بسیاری از کارخانجات صنعتی به منظور جلوگیری از صدمات شدید ناشی از عدم بازرسی مناسب اجزای داخلی تجهیزات صنعتی و برودتی، همواره یک ست کامل از  لوازم یدکی آن تجهیز خریداری می‌شود. لوازم یدکی برج خنک‌کننده جریان‌متقاطع در مواقع اضطراری (مخصوصا در حالتی که برج خنک‌کننده به صورت دائم کار می‌باشد) در خصوص نگهداری این دستگاه میتواند بسیار موثر باشد. از انواع لوازم یدکی مهم این مدل سردکن صنعتی می توان به نازل یا افشانک، پکینگ، قطره گیر و پروانه برج‌خنک‌کننده اشاره نمود.

در بیانی ساده‌تر لوازم یدکی برج خنک‌کننده جریان مخالف یک ست کامل از تجهیزات داخلی و مهم بخش‌های مختلف کولینگ‌تاور محسوب می‌شود قطعاتی ازجمله نازل یا آب پخش‌کن، پکینگ، پروانه یا فن و تجهیزات اصلی این تجهیز صنعتی محسوب می‌گردد که در مواقع اضطراری و در صورت خرابی قطعه مورد استفاده قرار میگیرد.


انواع قطعات جانبی برج خنک کننده



1-پکینگ یا سطوح خنک‌کننده

پکینگ برج خنک‌کننده در واقع اصلی‌ترین بخش انتقال حرارت و ایجاد سطح ارتباط بین آب و هوا در کولینگ‌تاور محسوب می‌گردد. به عبارتی دیگر مهمترین بخش ایجاد سطح تبادل انتقال انرژی گرمایی پکینگ برج خنک‌کننده می‌باشد. پکینگ‌مدیا به دلیل تبخیر دائمی آب در سطح تحت پوشش خود تحت تأثیر رسوب و گرفتگی دائمی می‌باشد. رسوب‌زدایی و رفع گرفتگی پکینگ برج خنک‌کننده باید به صورت مداوم و دوره‌ای در هر دوره تعمیرات و سرویس صورت پذیرد. در واقع مهم‌ترین بخش از قطعات برج خنک‌کاری پکینگ‌مدیا می‌باشد چراکه رسوب و گرفتگی پکینگ سبب کاهش شدید راندمان و در نتیجه افزایش دمای خروجی آب برج خنک‌کننده می‌شود.

پکینگ برج‌خنک‌کننده در حالت کلی در دو تیپ اسپلش و  فیلم پکینگ تولید و طراحی می گردد. پکینگ اسپلش Splash دارای مکانیزم پاششی در کولینگ تاور می‌باشد و هچنین پکینگ فیلمی Film دارای عملکردی ثقلی یا جریان ریزشی (آبشاری) می‌باشد.

رسوب زدایی پکینگ برج خنک‌کننده:

چنانچه پکینگ یا سطوح خنک‌کننده دچار رسوب و گرفتگی گردد، از مواد اسیدی مخصوص متناسب با جنس پکینگ جهت اسیدشویی استفاده می‌شود.در هنگام تعویض پکینگ باید دقت نمود که با توجه به نوع کاربری و میزان سطح موثر پکینگ برج خنک‌کننده این قطعه تعویض گردد. در واقع رسوب‌زدایی پکینگ کولینگ‌تاور یکی از مهترین بخش‌های تعمیرات دوره‌ای اجزای برج خنک‌کننده محسوب می‌شود.

تعویض پکینگ برج خنک‌کننده:

انتخاب درست جنس ونوع پکینگ در واقع نیاز به دانش فنی در زمینه کیفیت آب ورودی برج خنک‌کاری، دمای آب ورودی و نوع کاربری این تجهیز می‌باشد. به عنوان مثال در شرایطی که آب ورودی برج خنک‌کننده دارای املاح سنگین (TDS بالا) باشد از پکینگ برج خنک‌کننده تیپ اسپلش (Splash) با رسوب گرفتگی کمتر استفاده می‌شود. پکینگ برج خنک‌کننده اسپلش همچنین تحمل دمایی بسیار بالایی در برابر دمای آب داغ ورودی کولینگ‌تاور را دارد.

قطعات برج خنک کننده


2-قطره گیر برج خنک کننده

قطره گیر یا در اصطلاح دریفت المیناتور یا به زبان عامیانه چکه‌گیر(Drift Elminator به زبان انگلیسی) در واقع  از پرتاب قطرات آب خروجی افشانک به سمت فن یا پروانه مکنده خودداری می‌نماید. قطره‌گیر به دلیل تماس دائم با هوای اشباع (Saturated Air) و همچنین تابش مستقیم نور خورشید از منافذ بین پره‌های فن در معرض استهلاک و از هم گسیختگی دائمی می‌باشد.

قطره‌گیر یکی دیگر از قطعات جانبی برج خنک‌کننده به حساب می‌آید که میانگین در هر بازه بین 3 تا 5 سال نیازمند تعویض می‌باشد. تعویض قطره‌گیر  از این جهت حائز اهمیت میباشد که تخریب و عدم عملکرد درست چکه‌گیر سبب نفوذ قطرات آب به قسمت پروانه و بخش کاهش دور و در نتیجه سبب تخریب و خوردگی قطعات فلزی این بخش می‌گردد. قطره‌گیر برج خنک‌کن یکی از اجزای داخلی کولینگ‌تاور خنک‌کاری می‌باشد که وظیفه محافظت از سیستم هوادهی (پروانه) را برعهده دارد.

بخش پرطرفدار شرکت دماگستر: محاسبات برج خنک کننده

قطره گیر برج خنک کننده


3-فن برج خنک کننده

فن برج خنک‌کننده (Cooling Tower Fan) به عنوان مهمترین بخش سیستم هوادهی و هوارسانی در انواع خنک‌کننده مکنده و دمنده مطرح می‌باشد که در واقع به دلیل چرخش دائم حول یک محور ثابت در معرض شکست از طریق نیروی برشی در تیغه و دستک می‌باشد. به عبارتی دیگر یکی از اولین اجزای برج خنک‌کننده که از حساسیت بالایی برخوردار است فن یا پروانه میباشد.

بلبرینگ فن یکی از نقاطی است که در برج خنک‌کننده باید به صورت مداوم  در هر دوره تعمیرات تعویض و بازرسی گردد. خرد شدن و شکستن بلبرینگ به دلیل عدم بالانس بودن فن سبب شکست تیغه و آسیب به سایر نقاط اساسی پروانه کولینگ‌تاور می‌گردد. به منظور جلوگیری از آسیب‌های جدی به پروانه برج خنک‌کننده توصیه می‌شود که هر 12 ماه یک بار، بالانس دینامیکی و بالانس استاتیکی فن مورد تست و آزمایش قرار گیرد.

*** پیشنهاد میشود در هر دوره تعمیرات برج خنک‌کننده ، بالانس فن کولینگ‌تاور توسط کارشناسان مربوطه مورد بررسی و تست قرار گیرد.

پروانه کولینگ تاور


4-افشانک برج خنک کننده

افشانک برج خنک‌کننده یا در واقع نازل مرکز اصلی توزیع و ریزش آب محسوب می‌شود که عموماً به صورت اتصال رزوه‌ای در سیستم پاشش آب ثابت نصب میگردد و به همین دلیل در بسیاری از موارد نازل یا دوش پاشش آب به زودی در قسمت اتصال دچار رسوب و گرفتگی شدید میشود. رسوب و گرفتگی در نازل سبب مسدود شدن مسیر خروجی آب ورودی به کولینگ‌تاور میگردد و این موضوع به مرور زمان سبب فشار بر روی پمپ سیرکولاتور می‌شود. بنابراین بازدید دوره‌ای افشانک در هر دوره تعمیرات یکی دیگر از اصول تعمیر و نگهداری این تجهیز محسوب می‌شود. نازل پلیمری برج خنک‌کننده که از متریال پلی‌پروپیلن تولید و نصب شده باشد عموماً در این مرحله با اسیدشویی به راحتی رسوب‌زدایی می‌گردد.


5-آب پخش کن برج خنک کننده

اسپرینکلرهد (Sprinkler Head) یا آب پخش‌کن برج خنک‌کننده مرکز پخش توزیع و پاشش آب دوار (چرخشی) در برج خنک‌کاری فایبرگلاس مدور محسوب می‌شود. اسپرینکلرهد تحت عنوان آبگردان برج خنک‌کننده نیز شناخته می‌شود که عموماً از متریال آلومینیوم، برنج و یا از متریال‌های پلیمری تولید و عرضه می‌گردد. اسپرینکلر یا آبچرخان برج گرد در واقع شامل دو قسمت ثابت و دوار می‌باشد. قسمت ثابت اسپرینکلرهد عموماً به لوله ورودی متصل می‌گردد و با فشار آب ورودی به برج‌خنک‌کن قسمت دوار آب پخش‌کن شروع به چرخش می‌نماید.

به دلیل چرخش دائم قسمت دوار آب پخش‌کن بر روی قسمت ثابت اسپرینکلر این قطعه دائماً دچار رسوب، گرفتگی و عدم چرخش صحیح میگردد. در نتیجه باید در هر دوره تعمیرات و بازرسی برج خنک‌کننده اسپرینکلرهد(آب‌پخش‌کن) سرویس، روغن‌کاری و یا تعویض گردد.

آب پخش کن برج خنک کننده


6-قطعات بدنه

قطعات بدنه فایبرگلاس در طول عمر کولینگ تاور ممکن است نیازمند تعویض و یا تعمیر داشته باشد. قطعات بدنه برج خنک کننده مرطوب فایبرگلاس شامل لوور، پنل یا دیواره، گلویی و ستونی می‌باشد که عموماً وابسته به نوع قطعات، قطعات فایبرگلاس بدنه برج خنک‌کاری دارای ضخامت بین 5 الی 10 میلیمتر میباشد.قطعات فایبرگلاس تولیدی وابسته به نوع وظیفه آن بخش دارای ضخامت و تعداد لایه‌های متفاوتی از الیاف و رزین می‌باشد. الیاف عموماً در سه گرید حصیری،سوزنی و پودری می‌باشدکه ترکیب هر سه نوع الیاف در تولید قطعات بدنه فایبرگلاس سبب افزایش مقاومت و کیفیت نهایی می‌شود.

تعداد لایه‌های الیاف و رزین و همچنین گرید رزین پلی‌استرغیراشباع (ایزوفتالیک یا ارتوفتالیک) سبب افزایش ضخامت و  تضمین‌کننده کیفیت نهایی بدنه انواع برج خنک کننده خشک می گردد. لوور (دریچه مکش هوا) یکی از قطعات داخلی برج خنک‌کننده محسوب می‌شود که دائماً در تماس با هوای بیرون می‌باشد. این بخش عموماً هر 4 تا 5 سال نیازمند تعویض می‌باشد. به منظور تعویض قطعات فایبرگلاس باید ابعاد قطعات مختلف در کارگاه تولیدی قطعات فایبرگلاس قالب‌گیری و تولید گردد.

قطعات بدنه برج خنک کننده فایبرگلاس

7-سیستم کاهش دور برج خنک کننده


ست کامل کاهنده دور وظیفه کاهش دادن دور خروجی موتور به میزان معین را بر عهده دارد. کاهش دور شامل پولی ، بلبرینگ کف گرد ، شافت انتقال قدرت ، فولی موتور و تسمه می باشد. سیستم انتقال قدرت عموماً با هدف تنظیم دور چرخشی پروانه در کولینگ تاور به کار برده می شود. کاهش دور برج خنک کننده انواع مختلفی دارد و با توجه به قطر پروانه ، نسبت دور و نوع کارایی (صنعتی یا غیر صنعتی) طراحی می شود. انواع سیستمهای کاهش دور رایج برج خنک کننده نوع گیربکسی و تسمه ای می باشد.

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.

برج خنک کننده مرطوب

برج خنک کننده مرطوب

برج خنک کننده مدارباز یا مرطوب

 

همانطور که مستحضر هستید اساس و پایه کارکرد بیشتر انواع برج خنک کننده برپایه انتقال گرمای نهان تبخیر از آب به هوا و در نتیجه ایجاد رطوبت در هوا می باشد. به این مدل از انواع خنک کن صنعتی برج خنک کننده مرطوب (برج خنک کننده مدارباز) گفته می شود.

چرا برج خنک کننده مدارباز را مرطوب نیز می نامیم؟؟

دلیل اصلی نام گذاری این تجهیز با نام برج خنک کننده تر یا مرطوب ایجاد نمودن رطوبت زیاد در هوا (رطوبت 100 درصد) و به عبارتی تبدیل نمودن هوای خشک ورودی به هوای اشباع در خروجی کولینگ تاور می باشد.

برج خنک کننده مرطوب چگونه سبب کاهش دمای آب می شود؟

کولینگ تاور مدارباز یا مرطوب در اصل با ایجاد یک تماس مستقیم (در سطوح خنک کننده) بین آب و هوا سبب تبخیر مقدار اندکی از جریان آب (تقریبا 1 درصد) می گردد و گرمای مورد نیاز جهت تبخیر این میزان آب توسط جریان اصلی آب تامین شده و سبب خنک تر شدن دمای آب جریان اصلی (99 درصد باقی مانده) می گردد.

همانطور که انتظار می رود ، در این مدل برج خنک کن تر انتقال گرما و جرم به صورت همزمان اتفاق می افتد. انتقال حرارت و انرژی گرمایی از طرف جریان آب به جریان هوا صورت می پذیرد و در این انتقال انرژی به واسطه ورود بخارات آب به هوا نوعی انتقال جرم هم صورت می پذیرد. در واقع در یک جمله خلاصه برج خنک کننده مرطوب با انتقال همزمان حرارت و جرم سبب خنک تر شدن آب در طی یک فرآیند باز می گردد. به همین دلیل این مدل خنک کننده را برج خنک کننده مدارباز نیز می نامیم.

رعایت یک نکته مهم: در برج خنک کننده مرطوب به واسطه تبخیر بخشی از جریان آب و هدر رفتن آن ، لازم است به منظور جبران این تبخیر و هدررفت مقدار معینی آب جبرانی به جریان آب در گردش اضافه شود. به همین دلیل این مدل برج های خنک کن بیشتر برای مناطقی مورد کاربرد قرار می گیرد که در تامین این میزان آب جبرانی مشکلی نداشته باشد.

لینک مقاله کمکی: محاسبه آب جبرانی در برج خنک کن

نمای شماتیک کارکرد برج خنک کننده مرطوب


هدف برج خنک کننده مرطوب در واقع خنک کردن آب می باشد.

در بسیاری از محیط های صنعتی از آب برای خنک کردن دستگاه ها و تجهیزاتی که با تولید گرما مواجه هستند (مانند چگالنده ها ، مبدل های گرمایی ، توربین در نیروگاه ها و چیلر در تهویه مطبوع)  استفاده می شود .این سیال پس از خنک نمودن ، بازیابی و به محیط صنعتی برای استفاده مجدد برگشت داده می شود. انجام این عمل با سرد کردن آب گرم در برج خنک کننده مرطوب از طریق تماس با جریانی از هوای اشباع  نشده حاصل می شود که منجر به تبخیر درصدی از آب و انتقال گرمای محسوس و همچنین گرمای نهان تبخیر از آب به هوا و در نتیجه خنک شدن آب (در شرایط ادیاباتیک) می شود.

روند خنک سازی در برج خنک کننده مرطوب به این شکل صورت می گیرد که جریان آب با درجه حرارتی بالا (آب گرم) پس از ورود و عبور از قسمت پکینگها یا سطوح خنک کننده در تماس با جریان هوای تازه محیط بیرون قرار گرفته و خنک شده و در قسمت تشتک یا مخزن ذخیره آب خنک انباشته می شود( جریان هوای ورودی به برج خنک کن می تواند هوای طبیعی وارد شده از طریق لوورها باشد یا جریان هوای القایی ایجاد شده توسط فن یا پروانه باشد)

در چرخه گردش سیالات در برج خنک کننده مرطوب آب حاوی گرما در معرض تماس مستقیم جریان هوا قرار می گیرد و در تماس قرار گرفتن آب و هوا ، به دو دلیل دمای آب شروع به کاهش می نماید.

  • 1) انتقال گرمای مستقیم از آب به هوای بیرون به دلیل اختلاف دمای آب گرم ورودی و هوای خشک محیط بیرون (گرمای محسوس)

  • 2) انتقال گرمای غیر مستقیم به دلیل تبخیر بخشی از جریان آب و در نتیجه صرف شدن گرمای آب برای تامین انرژی لازم جهت تبخیر (گرمای نهان تبخیر)

 


پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد بهتر برج خنک کننده مرطوب

  • پاشش اسپری و پودری جریان آب در خروجی افشانک ها یا نازل (آب پخش کن)

  • سطوح وسیع خنک کننده (Cross Sectional Area)

  • میزان هوادهی یا فلوحجمی جریان هوای القایی ایجاد شده توسط فن مکنده یا دمنده (Air Flow)

  • عدم رسوب پذیری تجهیزات داخلی به مرور زمان در اثر تبخیر دائمی جریان آب در بخشهایی مثل نازل، پکینگ، آب پخش کن

  • چرخش روان پروانه برج خنک کننده و بالانس بودن همزمان استاتیکی و دینامیکی فن


کاربرد برج خنک کننده مرطوب

برج خنک کننده مرطوب که به عنوان یکی از پرکاربردترین منابع سرمایشی و خنک سازی آب محسوب می شود به عنوان یک مولفه مهم در بسیاری از فرآیندهای صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع در بیان کاربرد برج خنک کننده مرطوب می توان به دو مورد اساسی اشاره نمود.

برج خنک کننده چیلر: خنک کردن مدار کندانسور چیلر

برج خنک کننده صنعتی: خنک کردن آب در حال گردش در صنعت همانند پالایشگاه نفت ، پتروشیمی ، ذوب و نورد فلزات در کوره های القایی و نیروگاه های هسته ای


مزایای برج خنک کننده مرطوب

برج خنک کننده مرطوب

  • صرفه اقتصادی مناسب در مقایسه با انواع کولینگ تاور مداربسته و هیبریدی

  • عدم اسیب رسانی به محیط زیست به لحاظ ایجاد آلاینده های زیست تخریب پذیر

  • راندمان بسیار بالا به دلیل ایجاد سطح تبادل حرارت مستقیم بین آب و هوا

  • سبک تر بودن و قابلیت جابجایی در انواع برج خنک کننده فایبرگلاس

  • کاهش دمای آب سرد خروجی تا نزدیکی دمای مرطوب محیط

  • مدت زمان تولید بسیار کم تر برج خنک کننده مرطوب نسبت به انواع هیبریدی و خشک

  • هزینه پایین تعمیر و نگهداری به دلیل پایین بودن قیمت تجهیزات جانبی نسبت به برج خنک کننده خشک و هیبریدی

  • قابلیت تعمیر و نگهداری آسان

  • قابلیت مونتاژ در محل و در ابعاد بسیار بزرگ

  • ایجاد قابلیت مونتاژ و تولید به صورت چندسلولی و در نتیجه کنترل مصرف انرژی


روند سیر تکاملی در برج خنک کننده مرطوب

در ابتدا نگاهی به سیر روندی برج خنک کننده مرطوب می اندازیم .

استفاده از برج خنک کننده با جریان طبیعی در اروپا و در کشور آلمان شروع شد. احداث این برج خنک کننده مرطوب در ابتدا با چوب بود و در طی گذر زمان با چوب و فلز به ساخت آن مبادرت گردید. در نوع جدید برج خنک کننده مرطوب با بتن مسلح درست می شود . شکل فیزیکی این نوع برج خنک کننده نیز تغییراتی را پشت سر گذاشت . نخست به صورت استوانه احداث می گردید و بعدها به حالت دو مخطروط قطع خورده روی هم بنا می شد. شکل جدید آن هیپربولیک است که به برج خنک کننده مرطوب استحکام خوبی می دهد و با جریان طبیعی هوا در عبور از پوسته برج سازگاری بهتری دارد. طرح نو این برج مصالح کمتری نیاز دارد چون به حجم کمتری نیاز دارد.


انواع برج خنک کننده مرطوب

  1. برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف

  2. برج خنک کننده مرطوب جریان متقاطع

  3. برج خنک کننده مرطوب مکعبی

  4. برج خنک کننده مرطوب مخروطی

انواع برج خنک کننده مرطوب

1-1) برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف

چنانچه در برج خنک کننده مرطوب پاشش آب تحت یک جریان مخالف (غیرهمسو) با جریان هوا صورت پذیرد ، خنک کن از نوع کانترفلو یا جریان مخالف(Counter Flow Cooling tower) می باشد. برج خنک کننده جریان مخالف عموماً از قسمت پایین و از هر چهار طرف دارای ورودی جریان هوای خشک به داخل می باشد. برج خنک کننده مرطوب جریان مخالف به دلیل مکش هوا و تماس هوا با آب در لایه های مختلف پکینگ مدیا بسیار راندمان بالایی دارد. عملا این مدل از خنک کننده های صنعتی برای محیط هایی با رطوبت نسبی پایین و متوسط پیشنهاد می شود .

برج خنک کننده جریان مخالف قالباً در مناطق خشک و با رطوبت نسبی پایین مورد کاربرد قرار می گیرد. این تجهیز در مناطق خشک راندمان بسیار بالاتری نسبت به انواع دیگر کولینگ تاور خواهد داشت. در مناطق خشک و گرمسیری به دلیل اختلاف زیاد بین دمای خشک و دمای مرطوب محیط ، جریان آب در مراحل مختلف (لایه های پکینگ) با کاهش دما روبرو می شود و در هر لایه از پکینگ یا سطوح خنک کن میزان معینی کاهش دما خواهد داشت. به عبارتی دیگر در یک برج خنک کن مرطوب جریان مخالف جریان آب در فاکتور ارتفاع (HTU) و تعداد لایه های زیاد سطوح خنک کننده در تماس با جریان هوا قرار می گیرد و به صورت پلکانی دچار کاهش دما می شود.

1-2) برج خنک کننده مرطوب جریان متقاطع

اگر در برج خنک کننده مکش هوا از دو طرف صورت پذیرد و جریان هوای خشک و خنک ورودی کراس(عمود) بر جریان ریزشی آب باشد این تجهیز از نوع کراس فلو یا جریان متقاطع (Cross Flow Cooling Tower) قلمداد می شود. کولینگ تاور جریان متقاطع عمدتاً از دو طرف دارای ورودی هوا (لوور)می باشد. این نوع از خنک کننده مدارباز عموما در تمامی لایه های پکینگ یا سطوح تبادل حرارت به صورت یکنواخت در تماس با هوای خشک ورودی قرار می گیرد.

به دلیل تماس سطحی هوا به صورت یکنواخت با آب برج خنک کننده مرطوب جریان متقاطع بیشتر در مناطقی با رطوبت نسبی بالا (مناطق شرجی) همانند شمال و جنوب کشور مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از خنک کننده در واقع با ایجاد واحدهای سطحی کاهش دما یا NTU در زمینه کاهش دمای آب طراحی می شود. با عبور جریان هوا به صورت یکپارچه از قسمت پکینگ مدیا ، هوای تازه (Fresh Air) با کمترین رطوبت نسبی در تماس با جریان آب قرار می گیرد و در طی این تماس آب با کاهش دما روبرو خواهد شد . پس می توان اینطور استنباط کرد که برج خنک کننده جریان متقاطع دارای ابعاد بزرگتری نسبت به برج خنک کن جریان مخالف می باشد.

واحدهای اصلی در طراحی برج خنک کننده مرطوب از نوع جریان متقاطع در طراحی واحدهای NTU (تعداد واحد های سطحی انتقال حرارت در کولینک تاور )می باشد. این مدل خنک کننده مدارباز همچنین توانایی تولید به صورت مستطیل شکل را دارا می باشد که این موضوع بیانگر جانمایی بهتر برج خنک کن کراس فلو در مقایسه با انواع کانترفلو می باشد. به دلیل کاهش واحد های HTU  در طراحی کولینگ تاور مدارباز با سیستم گردش هوای کراس فلو، ارتفاع نهایی این تجهیز کوچکتر از ارتفاع انواع دیگر برج خنک کن مرطوب می باشد.

برج خنک کننده مرطوب

1-3) برج خنک کننده مکعبی

برج خنک کننده مکعبی (Cubic Cooling Tower) یکی از انواع خنک کن مدارباز با سیستم پاشش آب ثابت می باشد که دلیل نامگذاری این مدل برج خنک کننده به دلیل شکل ظاهری آن(مکعبی شکل) می باشد. سیستم توزیع و پاشش آب در کولینگ‌تاور مکعبی در واقع شامل یک سری نازل ثابت اسپری پاش(Nozzle) یا در اصطلاح افشانک پاشش آب( همانند سردوش حمام) می باشد. آب در خروجی این نازل‌ها به صورت اسپری درآمده و بر روی پکینگ یا سطوح خنک کننده پاشش می کند. سیستم هوادهی برج خنک کننده مکعبی می تواند از نوع فن یا پروانه مکنده و دمنده محوری یا فن سانتریفوژ طراحی گردد. برج خنک کن مرطوب مکعبی عموماً با بدنه فایبرگلاس FRP و گالوانیزه HDGS تولید و عرضه می گردد.

برج خنک کننده تر با استراکچر مکعبی به دلیل ثابت بودن سیستم پاشش آب کاربرد بسیار زیادی نسبت به انواع دیگر کولینگ تاور دارد. کولینگ تاور مدارباز مکعبی به دلیل کاهش بیشتر دمای آب خروجی دارای راندمان بیشتری نسبت به انواع خنک کن مدور دارد. برج خنک کننده با این مشخصات عموما به دلیل عدم استفاده از سیستم دوار پاشش آب تعمیر و نگهداری آسان تری دارد.

این تجهیز به لحاظ پوشش سطح پکینگ توسط آب دارای Void Space یا فضای خالی کمتری می باشد و دلیل اصلی این امر در کولینگ تاور مکعبی وجود نازل مربع پاش در تولید این تجهیز می باشد. نازل مربع پاش یا دک اسپری با همپوشانی لازم در طراحی این تجهیز از ایجاد هرگونه سطح خالی بدون پاشش آب بر روی پوشالهای برج خنک کن جلوگیری می نماید. در واقع برج خنک کننده مرطوب مکعبی به لحاظ طراحی سیستم پاشش آب دارای مزیت های بی شماری نسبت به کولینگ تاور مدور می باشد.

برج خنک کننده مکعبی

1-4) برج خنک کننده مدور

برج خنک کننده مرطوب مخروطی یا مدور(Round Cooling Tower) نیز دارای یک سیستم پاشش آب چرخشی یا دوار (Rotary Water Distrobtion) و دلیل اصلی این نامگذاری نیز به دلیل شکل ظاهری دوار و مخروطی این مدل می باشد. سیستم پاشش این تجهیز قالباً دارای یک آب پخش کن یا اسپرینکلرهد مرکزی (Sprinkler Head) می باشد. آب پخش برج خنک کننده مدور وظیفه توزیع جریان آب بر روی سطوح پکینگ مدیا به صورت دوار و چرخشی را برعهده دارد. سیستم گردش هوای این مدل خنک کننده صنعتی مدور عموماً ازنوع فن محوری (Axial) و بیشتر در نوع مکنده القایی می باشد.

برج خنک کننده مرطوب مخروطی عمدتاً دارای ابعاد سطحی بزرگ تری نسبت به خنک کننده مکعبی می باشد. دلیل ابعاد بزرگتر این تجهیز ایجاد فضاهای خالی زیادی است که توسط خروجی های انشعابات لوله از آب پخش کن حاصل می‌شود. از طرفی به دلیل ایجاد سطح زیاد در کولینگ تاور مدور این نوع برج خنک کننده بیشتر در فضاهایی با محدودیت ارتفاع مورد کاربرد قرار می گیرد. ظرفیت های بالاتر از 150 تن تبرید اکثراً به صورت مونتاژ در محل تولید و طراحی می گردد. بخش المیناتور یا قطره گیر نیز عملکرد ضعیف تری نسبت به قطره‌گیر لانه زنبوری برج خنک کننده مکعبی دارد. دلیل عملکرد ضعیف المیناتور مدور عدم پوشش سطح بالایی خروجی آب پخش کن در برج خنک کن استوانه ای می باشد.