شاید تا به حال به واژه کولینگ تاور برخورد کرده و علاقه مند باشید با نحوه ی عملکرد این دستگاه آشنا شوید. صنایع امروزی رابطه مستقیمی با آب دارند و اینجاست که استفاده از کولینگ تاور یا برج خنک کننده برای تولید کننده به صرفه خواهد بود چرا که صرفه جویی در مصرف آب به یکی از موضوعات مهم و اساسی تبدیل شده است، در واقع این دستگاه مهم و کاربردی با سرد کردن مایعات و فرستادن آن به خط تولید، نقش بسیار مهمی در صرفه جویی هزینه ها دارد به طوری که هم باعث کاهش مصرف سوخت شده و هم کارایی سیستم را افزایش می دهد. ما در این مقاله سعی خواهیم کرد به زبانی ساده و روان برج خنک کننده را معرفی و نحوه ی کار و استفاده های آن را نیز شرح دهیم.

سرفصل های این مقاله:

۱- تاریخچه برج خنک کننده
۲- برج خنک کننده چیست؟
۳- تشریح عملکرد برج خنک کننده
۴- اصول کار دستگاه برج خنک کننده
۵- کاربردهای برج خنک کننده
۶- انواع برج خنک کننده
۷- اجزای برج خنک کننده

۸- اصطلاحات مربوط به برج خنک کننده
۹- برج خنک کننده در صنایع غذایی

 

۱- تاریخچه برج خنک کننده:

تاریخچه استفاده از برج خنک کننده به قرن نوزدهم میلادی و اوایل آغاز انقلاب صنعتی بر می گردد. در آن زمان با توجه به نبود فن یا موتورهای الکتریکی، برای خنک کردن آب، سازه هایی با ارتفاع بلند ساخته میشد که از آنها برای خنک کردن آب استفاده میشد. به دلیل ارتفاع زیاد اینگونه سازه ها نام برج بر آنها نهاده شده که امروزه هم به همین نام معروف هستند. اگر به سازه های غول پیکر هزلولی و بتنی نیروگاه ها دقت کرده باشید آنها نیز نوعی برج خنک کننده در مقیاس بزرگ برای خنک کردن آب محسوب میشوند.

۲- برج خنک کننده چیست؟

به عبارت خیلی ساده برج خنک کننده نوعی مبدل حرارتی است که برای کاهش دمای آب؛ آب و هوا را در مجاورت هم قرار می دهد. در طول فرآیند کار دستگاه، مقداری از آب بخار شده و درجه حرارت آب موجود در برج خنک کننده را کاهش می دهد.
به طور خلاصه، هدف از برج خنک کننده، خنک کردن آب است که توسط تجهیزات و پروسه های صنعتی گرم می شود. آب در برج خنک کننده ازقسمت (ورودی آب گرم) می آید و از قسمت (خروجی آب سرد) بیرون می رود . ما در ادامه این مقاله به تشریح کار آن اشاره خواهیم کرد.

۳- تشریح عملکرد برج خنک کننده:

آب داغ معمولا توسط دستگاه کندانسور (کندانسور وسیله ای است که بخار را به مایع تبدیل می کند.) یا سایر فرآیندهای صنعتی ایجاد می شود. این آب توسط لوله هایی به داخل برج خنک کننده هدایت شده و توسط یک نازل بر روی صفحاتی به نام پکینگ یا پرکن(چیزی شبیه به پوشال کولر آبی) اسپری می شود. هدف استفاده از این پکینگ ها افزایش سطح تماس آب با هوا است که به سرد شدن هر چه بهتر آب کمک شایانی می¬کند.
در فرایند سرد سازی آب، هوا توسط فن هایی که به یک موتور الکتریکی مجهز هستند به درون برج خنک کن دمیده می شوند.
وقتی آب و هوا در کنار هم قرار می گیرند، مقداری از آب بخار میشود که این خود یک عامل جهت خنک کنندگی به حساب می آید. آب سرد شده ، دوباره به قسمت تجهیزات تولید کننده گرما یا کندانسور بر می گردد. این عمل، بارها و بارها تکرار می شود تا تجهیزات مورد نظر را به طور مداوم سرد نگه دارد.

۴- اصول کار دستگاه برج خنک کننده:

انواع مختلفی از برج خنک کننده وجود دارد ولی اساس کار آنها تقریبا مشابه یکدیگر است و به طور کلی اساس کار آنها بر پایه “سرد کردن تبخیری” است.
اما “سرد کردن تبخیری” به چه معناست؟ در طی این فرآیند آب گرم توسط لوله هایی به قسمت بالایی برج خنک کننده که دارای یک سیستم توزیع آب است هدایت می شود، سپس این آب توسط نازل هایی بر روی پکینگ یا پرکن ها اسپری یا پاشیده می شود و از طرف دیگر آب درون برج خنک کن دمیده شده و آب را بخار می کند که این بخار شدن باعث می شود حرارت از آب گرفته شود. گرمای حاصله به طور طبیعی از این چرخه خارج می شود.
یکی از موارد استفاده این دستگاه ، دفع گرمای حاصله از چیلرها می باشد.(چیلر دستگاهی است که حرارت از آب یا مایعات می گیرد و معمولا برای خنک سازی هوا از آن استفاده می شود). این کار باعث افزایش راندمان و بهره وری دستگاه چیلر خواهد شد.

۵- کاربردهای برج خنک کننده:

از جمله موارد کاربرد این دستگاه مهم میتوان به موراد ذیل اشاره نمود:
مدارس، ساختمان های اداری بزرگ و بیمارستان ها. از طرف دیگر برج های خنک بزرگتر برای مصارفی همچون: پالایشگاه های نفت و گاز، کارخانه های تولید فرآوردهای پتروشیمی،  کارخانه های صنعتی و خطوط تولید صنایع غذایی مثل خط تولید رب گوجه فرنگی و…

۶- انواع برج خنک کننده:

برج های خنک کننده معمولا برای مقاصد خاصی طراحی شده اند. همه ی آن ها برای هر کارخانه یا واحد صنعتی مورد استفاده قرار نمی گیرند. ما در اینجا به انواع مختلف آن اشاره خواهیم کرد:

• برج های خنک کننده با جریان متقاطع
در این نوع از دستگاه ها، همزمان با ورود هوا به صورت افقی، آب نیز به صورت عمودی بداخل پکینگ ها جریان می یابد و بدین ترتیب، این دو با هم در تماس قرار می گیرند. از آنجایی که این دو به صورت عمود به هم، با یکدیگر تماس حاصل پیدا می کنند، نام جریان متقاطع بر آنها نهاده شده است. بدلیل آنکه جریان به صورت متقاطع است، در نتیجه جریان هوا نیازی ندارد که از قسمت سیستم توزیع کننده عبور نماید. همچنین می توان ورودی آب گرم و سیستم توزیع کننده را بالای پکینگ قرار داد تا با توجه به نیروی جاذبه زمین، آب به صورت عمودی با جریان هوا در ارتباط باشد.

• برج های خنک کننده با جریان مخالف
در این سیستم، جریان هوا به صورت عمودی و بالا می باشد و جریان آب نیز به صورت مخالف با آن به درون پکینگ ها هدایت می شود. در اینجا نمی توان از نیروی گرانش زمین کمک گرفت ولی به جای آن از نازل های اسپری کننده استفاده می کنند که وظیفه ی آن ، پاشیدن آب بر روی صفحات پکینگ می باشد. معمولا در این نوع از برج خنک کننده، لوله های توزیع آب و اسپری کننده ها را جدا از هم قرار می دهند تا در جریان هوا تداخلی بوجود نیاید.

• برج های خنک کننده با مکنده طبیعی

• برج های خنک کننده با مکنده مکانیکی
فن برج خنک کننده برای مکش جریان هوا بدرون برج استفاده می شود که جریان هوا را به سمت پکینگ پرتاب می کند. در برج های خنک کننده مکنده تحت فشار ، هوا توسط مکنده هایی که در پایین قسمت ورودی هوا قرار دارند، بدرون سیستم هدایت می شوند. در نوع مکنده طبیعی، از فن استفاده نمی شود ولی در نوع مکانیکی از یک فن کمک گرفته می شود.

• برج های خنک کننده مونتاژ شده کارخانه ای
در این نوع از برج خنک کننده، قسمت های مختلف برج خنک کننده ساخته شده و برای نصب نهایی و سر هم کردن به کارخانه مورد نظر فرستاده می شود. که میتواند از انواع جریان متقاطع، جریان مخالف یا دارای مکنده مکانیکی باشد .از این نوع  برج های خنک کننده در صنایع کاربردی و سیستم های تهویه مطبوع استفاده می کنند.

• Field Erected Product
گونه دیگری از برج های خنک کننده وجود دارد که با توجه به بزرگی واحد مورد نظر، ابتدا قطعات آن ساخته شده (که البته مقیاس آن بسیار بزرگ می باشد) سپس به محل مورد نظر فرستاده و سر هم می شود. این برج ها بسته به نوع کاربرد، می تواند جریان مخالف یا از نوع متقاطع باشد.

۷- اجزای برج خنک کننده:

اجزای کلی دستگاه برج خنک کننده به شرح زیر است:

۱- فن ۲- پکینگ ۳- قطره گیر ۴- نازل اسپری کننده ۵- کنترل کننده سطح آب

۸- اصطلاحات مربوط به برج خنک کننده:

برای شناخت دقیق تر درباره اجزا و مکانیزم عملکرد دستگاه برج خنک کننده باید با اصطلاحات کاربردی مربوط به طراحی و عملکرد این دستگاه آشنا شد. برای آشنایی با این اصطلاحات می توانید تعاریف مربوطه را در مقاله اصطلاحات مربوط به برج خنک کننده را مطالعه کنید.

۹- برج خنک کننده در صنایع غذایی:

همانطور که قبلا ذکر کردیم،از جمله موارد و کاربردهای برج خنک کننده، صنایع غذایی همچون تولید رب گوجه فرنگی میباشد. در فرآیند تولید رب ، برای اینکه گرمای تولید شده توسط دستگاه های مختلف یا کندانسور را کاهش دهند از برج های خنک کننده استفاده می کنند که عملکرد آن مشابه سایر برج های خنک کننده میباشد. برج خنک کننده از جمله دستگاه هایی است که توسط شرکت استیل تایماز(مسعود باشقره) تولید می شود که علاوه بر کاهش دمای دستگاه ها و افزایش عمر مفید آنها باعث صرفه جویی در آب مصرفی هم می شود.