برج خنک کننده یکی از پر استفاده‌ترین مبدل‌های حرارتی است، که وظیفه آن دفع حرارت زائد آب مورد استفاده در صنایع مختلف از جمله تهویه مطبوع، برودت، نیروگاه، پالایشگاه و … است. برج‌های خنک کننده یا کولینگ تاورها دارای انواع مختلفی هستند، که هر کدام کارای خاص خود را دارند. در یکی از دستهبندیهای برج خنک کننده، آن‌ها را به دو دسته برج خنک‌کننده مدار باز و برج خنک‌کننده مدار بسته تقسیم می‌کنند. در این مقاله قصد داریم با این دو نوع کولینگ تاور بیشتر آشنا شده و به مقایسه آن‌ها بپردازیم.
فهرست مطالب
برج خنک کننده
کولینگ تاور یا برج خنک کننده در حقیقت نوعی مبدل حرارتی است، که توسط آن حرارت اضافی آب مورد استفاده در یک سیکل به محیط بیرون دفع می‌شود تا به این ترتیب دمای آب کاهش یافته و مجدداً به سیکل باز می‌گردد. از کولینگ تاور در صنایع مختلفی از جمله سیستم‌های تهویه مطبوع، پالایشگاه‌ها، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و … استفاده می‌شود. به عنوان مثال در سیستم‌های تهویه مطبوع، آب مورد استفاده در چیلر پس از جذب حرارت، به برخ خنک کننده منتقل شده تا خنک شود و به سیکل باز گردد. برای آشنایی بیشتر با کولینگ تاور و اجزای آن‌ها می‌توانید این مقاله را مطالعه کنید.
برج‌ها خنک کننده به شکل‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شوند.همان طور که اشاره شد، هدف اصلی برج خنک کننده، انتقال حرارت آب به هوا می‌باشد. اما روش مجاورت آب و هوا می‌تواند در کولینگ تاورها متفاوت باشد. یکی از دستهبندیهای کولینگ تاورها بر اساس مکانیزم گردش آب و عمل خنک کنندگی آن‌هاست که به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- برج‌های خنک کننده مدار باز
- برج‌های خنک کننده مدار بسته
هر کدام از این طراحی‌ها برای کاربرد خاصی انجام می‌گیرد و مزایا و معایب خود را دارد. انتخاب نوع صحیح و مناسب کولینگ تاور می‌تواند تاثیر به سزایی بر میزان خنک شوندگی آب داشته و در نتیجه باعث بهبود عملکرد و افزایش راندمان سیستم خواهد شد. لذا در ادامه این مقاله با بررسی دقیق‌تر روش کار هر کدام از انواع کولینگ تاورهای معرفی شده، به مقایسه آن‌ها خواهیم پرداخت.
برج‌های خنک کننده مدار باز
در این نوع از کولینگ تاورها که به برج خنک کننده مرطوب نیز شناخته می‌شوند، جریان هوا (خنک کننده) و آب (خنک شونده) به طور مستقیم با یکدیگر تماس دارند. ابتدا آب به بالای برج منتقل شده و توسط مکانیزم پاشش، بر روی پکینگ‌ها توزیع می‌شود. به این ترتیب سطح تماس آب افزایش می‌یابد.
همزمان سیستم فن، جریان هوا را بر روی پکینگ‌ها به گردش در می‌آورد و با این کار باعث می‌شود که هوا و آب تبادل گرما داشته و عمل خنک سازی آب انجام شود. سپس آب خنک شده به تشتک ریخه شده و از طریق سیستم لوله کشی به سیکل بازگردانده، و هوا نیز از سمت دیگر برج خارج می‌شود.
برج خنک کننده مدار باز در سیستم‌های بزرگ بیشتر استفاده می‌شود، با توجه به طراحی و نحوه کار کولینگ تاور مدار باز، آب و هوا در تماس مستقیم قرار می‌گیرند که در نتیجه دمای آب می‌تواند بسیار کاهش یابد به همین جهت راندمان بسیار بالایی دارند. هزینه اولیه آن‌ها نیز نسبت به نوع مدار بسته کمتر است.
اما مهمترین ضعف برج خنک کننده‌های مدار باز، تشکیل رسوب است. ایجاد رسوب در کولینگ تاورهای مدار باز امری رایج است که تاثیر بسیار بدی بر روی عملکرد آن دارد. لذا برای رفع این مشکل باید برج به طور متداول و دوره‌ای رسوب‌زدایی شود. همچنین به دلیل تماس مستقیم هوا و آب، آلودگی‌های موجود در هوا به راحتی به آب منتقل می‌شود، که این امر نیازمند فیلتر کردن آب است.
به طور کلی می‌توان گفت علی‌رغم هزینه اولیه پایین‌تر برج‌های خنک کننده مدار باز، هزینه تعمیر و نگهداری آن‌ها بیشتر است.
برج های خنک کننده مدار بسته
نوع دیگر برج خنک کننده، به برج خنک کننده مدار بسته یا خشک معروف است. در این نوع از کولینگ تاورها بر خلاف نوع باز، آب و هوا در تماس مستقیم با یکدیگر قرار ندارند، و عمل انتقال حرارت بدون تماس مستقیم انجام می‌شود. مکانیزم برج‌های مدار بسته با استفاده از یک کویل است، که آب درون لوله‌های این کویل به گردش در میآید، همزمان هوا بر روی کویل دمیده می‌شود، البته برای افزایش نرخ انتقال حرارت همراه هوا آب نیز به جهت خنک کنندگی، بر روی لوله‌های کویل پاشیده می‌شود.
به این ترتیب آب خنک شونده با طی کردن مسیر کویل، کاهش دما پیدا کرده و به سمت سیکل هدایت می‌شود، آب خنک کننده نیز تبخیر شده و همراه هوا به خارج از برج دمیده می‌شود. در صورتی که بخشی از آب خنک کننده بخار نشود، در قسمت تشتک پایین برج جمع می‌شود تا مجدداً استفاده شود.
در برج‌های خنک کننده مدار بسته آب خنک شونده، به هیچ عنوان بخار نشده و مقدار آن کاهش نمی‌یابد. این امر دو مزیت دارد.
مزیت اول آنکه، مقدار مصرف آب کاهش می‌یابد. مزیت دوم آنکه آب به هیچ وجه آلودگی را به خود جذب نمی‌کند، که در صنایعی مانند صنایع غذایی این امر بسیار مهم است.
همچنین دیگر مشکل رسوب نیز وجود نخواهد داشت. به طور کلی هزینه تعمیر و نگهداری و همچنین هزینه کارکرد کولینگ تاور مدار بسته کمتر از نوع مدار باز است. اما در مقابل مزایای برج‌های خنک کننده مدار بسته، بزرگترین عیب آن‌ها هزینه اولیه بالاتر است.
مقایسه برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته
برای مقایسه دقیق‌تر میان برج های خنک کننده مدار باز و برج های خنک کننده مدار بسته می‌توانید به این جدول مراجعه کنید.
برج خنک کننده مدار باز | برج خنک کننده مدار بسته | |
راندمان حرارتی | زیاد | کم |
هزینه اولیه | کم | زیاد |
هزینه تعمیر و نگهداری | زیاد | کم |
مصرف انرژی الکتریکی | زیاد | کم |
مصرف آب | زیاد | کم |
رسوب و گرفتگی | دارد | ندارد |
کیفیت آب | احتمال آلودگی | بدون آلودگی |
جمع بندی
برج‌های خنک کننده به دو نوع مدار باز و مدار بسته تقسیم می‌شوند. هر کدام از این کولینگ تاورها مزایا و معایب خاص خود را دارند، که با توجه به شرایط مورد نیاز باید انتخاب شوند. در این مقاله ضمن بررسی روش کار هر کدام از انواع کولینگ تاورها، به مقایسه آن‌ها نیز پرداختیم. امیدواریم از این مقاله لذت برده باشید. برای مشاوره و تهیه انواع برج‌های خنک کننده با گروه دی در تماس باشید.
