برج خنک کننده

برج خنک کننده یا برج خنک کن (معادل انگلیسی: Cooling tower) دستگاهی میباشد که برای خنک سازی آبی که در فرایندهای سردسازی سیستمهای تهویه مطبوع، نیروگاهها، پالایشگاهها و دیگر واحدهای صنعتی مانند بیمارستان ها کارخانجات و … مورد استفاده قرار می‌گیرد، به کار می‌رود .

اجزا برج خنک کننده

اجزا مهم برج خنک کن‌ها عبارتند از:

۱- فن (پنکه)

فن‌ها نقش مهمی در خنک سازی دارند و از نوع فن محوری یا سانتریفیوژ می‌باشند.

۲- پکینگ ها

برای افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کن از پکینگ‌ها استفاده می‌گردد که با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همچنین کاهش سرعت جریان آب، در خنک سازی جریان آب نقش موثری دارند.پکینگ‌ها بصورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی(Film Packing) و اسپلاش (Splash Packing)در برج خنک کن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۳- حوضچه یا باسین

در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد و آب خنک شده در آن جمع آوری شده و به سمت سیستم‌های سردسازی هدایت می‌شود.

۴- قطره گیرها

تیغه‌های قطره گیر برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آنها به محیط بیرون از برج خنک کن بکار می‌روند.

جنس ساختاری

برج خنک کن‌ها معمولاً به سه صورت فلزی، فایبر گلاسی و بتنی ساخته می‌شوند

انواع برج خنک کننده

برج خنک کن‌ها را با توجه به موارد زیر می‌توان دسته بندی کرد.البته باید توجه داشت که یک برج خنک کن می‌تواند ترکیبی از هر کدام از دسته‌های زیر باشد و این دسته بندی صرفاً برای نشان دادن وضعیت عملکرد برج خنک کن‌ها در حالات زیر می‌باشد:

۱-نیروی محرک جریان هوا

تصویر یک برج خنک کن فن دار

برج خنک کن‌ها از لحاظ اینکه نیروی جریان دهنده هوا طبیعی یا مکانیکی باشد به دو دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک‌کن فن‌دار(مکانیکی)

در برجهای فن‌دار یک یا چند فن وظیفه به جریان در آوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند . در این نوع تا زمانی که فن روشن است جریان هوا بین محیط داخل برج و بیرون برقرار است همچنین نسبت به برجهای بدون فن فضای کمتری را اشغال می‌کنند.اما مهمترین عیب این نوع صدا و لرزشی است که فن یا فن‌ها ایجاد می‌کنند.

برج خنک کن بدون فن (طبیعی)

در برجهای بدون فن جریان هوا بصورت طبیعی ما بین برج و محیط بیرون جابجا می‌شود .از جمله مزایا این دسته می‌توان به مصرف کمتر انرژی الکتریکی، صدای کم، قطعات متحرک کمتر و عدم پاشیدن آب به فضای اطراف و از معایب آن می‌توان به راندمان پایین تر و هزینه بیشتر جهت ساخت آن، اشاره کرد.

۲-مکانیسم انتقال حرارت

از نظر شیوه‌های انتقال حرارتی به سه دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک کن مرطوب

در برج خنک کن‌های مرطوب (Wet-Cooling Tower) آب گرم از بالای برج با عبور از پکینگ‌ها و برخورد با جریان هوای تازه که از محیط بیرون توسط فن و یا بصورت طبیعی وارد برج می‌شود ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن در پایین برج ته نشین می‌شود.مهمترین عیب این سیستم پاشیدن ذرات آب به اطرف و همچنین تبخیر بیش از حد آب می‌باشد.

برج خنک کن خشک

در مناطقی که بعلت عدم وجود آب کافی باید از اتلاف آب و تبخیر بیشتر جلوگیری نمود از برج خنک کن‌های خشک HELLER (هِلِر) (Dry-Cooling Tower) استفاده می‌شود . در این دسته، آب گرم بجای عبور از پکینگ‌ها از لوله‌های پره دار که با هوای سرد در تماس می‌باشند عبور کرده و خنک می‌گردد.از معایب این سیستم کاهش راندمان با افزایش دمای محیط اطراف می‌باشد.

برج خنک کن خشک-مرطوب

این نوع، ترکیبی از برج خنک کن‌های خشک و مرطوب بوده و برای کاهش عوارض و معایب دو سیستم فوق بکار می‌رود.برج خنک کن‌های خشک-مرطوب(Dry-Wet Cooling Tower) دارای دو مسیر هوا بصورت موازی و دو مسیرآب بصورت سری می‌باشند.آب گرم ابتدا وارد لوله‌های پره دار و سپس وارد پکینگ‌ها می‌شود و در طول این مسیر با هوای سرد تبادل حرارتی داشته و آب سرد در پایین برج جمع می‌گردد.

۳-نحوه برخورد جریان‌های آب و هوا

برج خنک کن‌ها بر مبنای جهت برخورد جریان‌های آب گرم با هوای سرد به دو دسته تقسیم می‌شوند .

برج خنک کن با جریان هوای متقاطع

دراین حالت هوایی که از محیط بیرون وارد برج می‌شود بصورت متقاطع با جریان آب برخورد می‌کند .( مطابق شکل )

برج خنک کن با جریان هوای مخالف

در این حالت جریان هوا بصورت مخالف با جریان آب برخورد می‌کند.( مطابق شکل )