ساختمان و اجزاء برج خنک کننده

در واقع، برج خنک کن یک مبدل انرژی است که با قرار گرفتن بین آب و هوا، با دریافت گرما از سیال، مقداری آب از فاز مایع به فاز بخار تبدیل شده و به اتمسفر وارد می‌ شود. هنگامی که این تبخیر انجام شود با توجه به انرژی که از آب گرفته شده، میزان دمای مابقی آب که به صورت سیال است کاهش می‌ یابد. به این پدیده، سرمایش تبخیری (Evaporative Cooling) می‌ گویند و این همان چیزی است که در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

اجزاء برج خنک کننده

تمامی اجزاء مهم یک برج خنک کن شامل اسکلت برج خنک کن، پکینگ برج خنک کن, قطره گیر، نازل، لوور، فن، تشتک می باشد که در ادامه این مقاله به توضیح هر یک خواهیم پرداخت.

اسکلت برج خنک کننده

اسکلت برج خنک کن، ساختمانی است که مجموعه قطعات تشکیل دهنده برج در آن قرار دارد و نقش تعیین کننده ای در تعیین عمر مفید برج بر عهده دارد. اسکلت برج بسته به شرایط از مواد و مصالح زیر ساخته می شود:

• بتن
• چوب اشباع شده
• فولاد با پوشش گالوانیزه
• فایبرگلاس

1) اسکلت بتنی

این نوع سازه ها متشکل از فنداسیون، دیواره های جانبی و میانی، سقف پوشش دهنده برج و در مواردی سقف روی حوضچه آب سرد می باشد. جهت تامین تکیه گاه های مناسب برای تجهیزات و همچنین بهبود عملکرد سازه برج، ستون های میانی و تیرهای افقی در ترازهای مختلف پیش بینی می شود که برخی از تیرها به صورت صلیبی جهت مهار ستون های میانی در نظر گرفته می شود.

ب) چوب اشباع شده

چوب هایی که در بدنه برج های خنک کن به کار برده می شوند، شامل نوعی چوب اروپایی است که از درخت ماموت به دست می آید. علاوه بر این نوع دیگر چوب قرمز مایل به زردی است که از درخت همیشه بهار که در غرب آمریکا می روید تهیه می شود و به DOUGLAS معروف است. البته امروزه از انواع چوب هایی که در جنگل های هند نیز می روید می توان استفاده کرد.

چوب های برج های خنک کن را بیشتر توسط کروزوت و مازوت اشباع می کنند. هر چقدر مقدار ماده کروزوت بیشتر باشد، اشباع کردن مرغوبتر است. نگهداری بدنۀ برج هایی که از چوب ساخته شده اند، در زمان توقف به خصوص در فصل تابستان حائز اهمیت می باشد؛ زیرا گرمای زیاد باعث ترک خوردگی چوب ها می شود بنابراین آب پاشی قسمت چوبی برج ضروری است.

درطراحی بعضی از برج ها، یک پمپ جهت پاشش آب در نظر گرفته می شود که در زمان توقف برج وارد سرویس شده و آب را به بدنه برج تزریق کند. دلیل استفاده از چوب در برج ها این است که باعث شکل پذیری، عایق بودن، ارزانی و همچنین در دسترس بودن آن می شود.

 ج) فولاد با پوشش گالوانیزه

جنس این فلزها از استیل بوده و دارای پوششی از روی است. روی تحت اثر عوامل محیطی اکسید شده و فیلم نرم و چسبنده ای که در آب یک اتمسفر غیر قابل حل می باشد، بر روی آن ایجاد می شود. روی دارای انرژی پتانسیل الکتریکی بیشتری از فولاد است و لذا باعث محافظت کاتدیک می گردد. معمولاً عمر فین تیوب هایی که در برج به کار برده می شود به عوامل زیر بستگی دارد:

• ضخامت لایه روی
• ترکیبات هوای محیط صنعتی
• زمان

باید به این موضوع نیز توجه کرد که برج هایی که آب مورد استفاده آنها بیش از ppm150 کلرو داشته باشد، برای مصرف در برج های خنک کننده فلزی مناسب نبوده و دچارخوردگی می گردد. 

د) فایبرگلاس

برج های خنک کننده فایبرگلاس، از فایبرگلاس و کامپوزیت ها ساخته شده اند. بنابراین این برج ها بسیار سبک و  مقاوم می باشند. قطعات فلزی از آلومینیوم، برنج و قطعات گالوانیزه گرم ساخته شده و امکان خوردگی در آنها وجود ندارد که این موضوع باعث افزایش طول عمر برج و کاهش هزینه های نگهداری و تعمیر کولینگ تاور می شود.

2) پکینگ برج خنک کن

مهمترین عامل در کارایی برج های خنک کننده، پکینگ های برج خنک کننده می باشد. برای دستیابی به حداکثر انتقال حرارت بین آب و هوای و در نتیجه خنک سازی آب، بایستی سطح تماس هوا و آب افزایش یابد که این امر توسط پکینگ ها انجام می شود. پکینگ ها باعث افزایش سطح انتقال حرارت و در نتیجه افزایش مقدار انتقال حرارت می شوند. امروزه با پدید آمدن پکینگ های سلولزی متراکم با انتقال حرارت موثرتر، استفاده از برج های خنک کن با جریان متقابل بیشتر از برج های با جریان متقاطع می باشد، زیرا این نوع برج ها دارای مزایای بیشتری نسبت به برج با جریان متقاطع می باشند.

3) قطره گیر

به قطراتی از آب که همراه هوای خروجی از برج خارج می شوند drift می گویند. وجود ترکیبات شیمیایی در قطرات آب خروجی از برج برای محیط زیست خطرناک است. برای جلوکیری از این پدیده از قطره گیر استفاده می شود. این صفحات تیغه ای مورب برای جلوگیری از پاشش آب به محیط اطراف مورد استفاده قرار می گیرند.

4) نازل

در برج های با جریان متقابل، معمولا آب گرم توسط لوله هایی به نام Riser به بالای برج پمپ می شود و یا وارد حوضچه آب گرم می گردد .در ادامه، آب وارد لوله های جانبی می شود تا توسط نازل ها بر روی پرکن ها ریخته شود. در برج های با جریان متقاطع، آب پمپ شده به بالای برج توسط splash box که وظیفه توزیع یکنواخت آب در جهات مختلف را بر عهده دارد، درون حوضچه های بزرگی ریخته می شود. این حوضچه ها دقیقا در قسمت بالای پکینگ ها قرار دارد و کف این حوضچه ها دارای سوراخ هایی می باشد که نازل ها درون آن قرار می گیرند.

5) لوور

در بخش ورودی هوا برای جلوگیری از پاشش قطرات به بیرون و عدم ورود گرد و خاک به برج، در بخش ورودی هوا به درون برج از لوور استفاده شده است.

6) فن برج خنک کننده

به جریان انداختن هوا در کولینگ تاور (فن کولینگ تاور، یکی از مهمترین و اصلی‌ ترین اجزاء برج خنک کن است که عملکرد دستگاه به شدت به آن وابستگی دارد. فن باید سبک باشد تا نیروی گشتاور محرکه کمتری برای به دوران درآوردن آن لازم باشد و همچنین مقاومت کافی در برابر تنش و خستگی داشته باشد به صورت متداول از استیل، آلومینیوم، فایبرگلاس و یا انواع پلاستک می‌ سازند. فن‌ ها معمولاً در دو نوع محوری و سانتریفیوژ مورد استفاده قرار می‌ گیرند که نوع سانتریفیوژ فشار استاتیکی بالاتر و نوع محوری دبی بالاتری تأمین می‌ کنند.)

7) حوضچه

حوضچه در قسمت پائین برج خنک کن قرار دارد و آب خنک کننده در آن جمع می شود. به حوضچه یک جریان به نام آب تکمیلی یا آب جبرانی وارد می شود و یک جریان برای استفاده در دستگاه های تبادل حرارت از آن خارج می گردد. حوضچه های برج های بزرگ از بتن ساخته شده اند. عموماً این حوضچه ها طوری طراحی می شوند که برج بدون اضافه کردن آب جبرانی بتواند برای چندین ساعت کار کند.

8) قسمت متحرک و سیستم انتقال نیرو

این قسمت شامل الکتروموتور برج خنک کننده، سیستم کاهش دور، فن برج خنک کننده و ساپورت های نگهدارنده است که نقش به جریان انداختن هوا در درون برج خنک کننده می باشد.

قطعات و تجهیزات تکمیلی برج خنک کن

تجهیزات تکمیلی برج خنک کننده جهت کنترل، بهبود و افزایش کارایی کولینگ تاور، نصب و مورد استفاده قرار می‌ گیرند. این تجهیزات شامل سیستم‌ های کنترل کیفیت آب برج خنک کننده مانند سیستم‌ های فیلتراسیون، سیستم تزریق اسید، سیستم تزریق مواد شیمیایی، سیستم تزریق کلر و … می‌ باشند که جهت بهبود و کنترل کیفیت آب برج خنک کن مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

سخن آخر

همانطور که در مطالب بالا اشاره شد اجزاء برج خنک کننده عبارت است از الکتروموتور، فن، سیستم کاهش دور یا گیربکس برج خنک کننده، تنوره فن، ساپورت سیستم متحرک، بدنه، سیستم توزیع آب، قطره گیر، پکینگ، لوور یا دریچه هوا، تشت آب سرد، فلنج های ورود و خروج، سامپ و نردبام.

طراحی و انتخاب اجزای برج خنک کننده به عهده کارشناس طراحی برج خنک کننده می باشد. استفاده از متریال و روش مناسب در ساخت برج خنک کن باعث افزایش عمر قطعات برج خنک کننده می شود. این اجزا باید به صورت صحیحی مونتاژ شوند تا در هنگام کار برج خنک کننده مشکلی پیش نیاید.