برج خنک کننده مدار باز | مزایا و معایب + نحوه کار

برج خنک کننده مدار باز  : می توان گفت که کولینگ تاور مدار باز یا مرطوب  (Open Circuit Cooling Tower) در میان انواع سیستم برج های خنک کننده ترجیح داده شده است. برج خنک کننده مدار بسته و برج خنک کننده مدار باز اغلب با هم مقایسه می شوند. ما سعی خواهیم کرد در این مقاله به شما اطلاع دهیم که برج خنک کننده آبی نوع Open چیست، چگونه کار می کند، تاثیرات پکینگ در راندمان برج خنک کن، چه مزیت هایی دارد و چرا باید آن را انتخاب کنیم.

برج خنک کننده مدارباز چیست؟

برج های خنک کننده نوع باز گرما را از سیستم های خنک کننده با آب به جومی دهند. آب فرآیند گرم با هوای دمیده شده از برج خنک کننده توسط یک فن از طریق پکینگ (محیط انتقال حرارت) به رابط منتقل می شود. در طی این خنک‌سازی، حجم کمی از آب تبخیر می‌شود و به طور همزمان بقیه آب فرآیند خنک می‌شود. با خنک شدن مرطوب، آبی که باید خنک شود به هوا پاشیده می شود. هوا گرم می شود و یک اثر دودکش ایجاد می کند و به آب انرژی می دهد. برج های خنک کننده مرطوب دارای چگالی توان بسیار بالایی هستند. اتلاف آب در طول تبخیر توسط حذف کننده های مه به حداقل می رسد.

نحوه کار برج خنک کننده مدار باز

لازم به ذکر است که می توان یک برج مدار باز (با پکیج انتقال حرارت) داشت، اما با افزودن یک مبدل حرارتی که سمت فرآیند سیستم را از سمت خنک کننده جدا می کند، یک مدار بسته ایجاد کرد. در اصل، یک برج خنک کننده تبخیری شامل حرکت یک مایع، معمولاً آب با مواد شیمیایی اضافه شده، از طریق یک سری قطعات یا بخش ها است که در نهایت منجر به کاهش محتوای گرما و دما می شود. 
آب گرمی که باید خنک شود از طریق لوله ها به بالای برج خنک کننده مدار باز پمپ می شود. این آب توسط نازل های توزیع آب یا آب پخش کن روی سطح تبادل حرارت ( فلینگ برج خنک کن) تقسیم و توزیع می شود. هوای تازه دمیده شده توسط فن محوری کولینگ تاور وارد قسمت پایینی واحد برج خنک کنندهم مدار باز شده و پس از گرم شدن و اشباع شدن از قسمت فوقانی یا فن استک خارج می شود و از سطح تبادل حرارت خیس شده عبورمی کند. در نتیجه کشش سطحی، به دلیل سطح مبادله، آب به طور یکنواخت پخش می شود و در تمام ارتفاع سقوط می کند. سپس سطح مبادله افزایش می یابد. آب که با تهویه اجباری خنک می شود، به استخر شیب دار زیر برج می ریزد. سپس آب از طریق صافی مکیده می شود واز طریق فلنچ خروچی به سمت مصرف کننده هدایت می شوند. سرکوبگرهای دریفت یا همان قطره گیر برج خنک کن در خروجی هوا تلفات درگ را کاهش می دهند.

تاثیر نوع پکینگ در راندمان برج خنک کننده

بسته بندی رسانه یا سطوح تبادل حرارت نقش مهمی در کارایی یک برج خنک کننده مدار باز دارد. در زیر جند علت اصلی ذکر شده است.
افزایش سطح: پکینگ مدیا به مواد پرکننده داخل برج خنک کننده اشاره دارد که سطح بزرگی را برای انتقال حرارت فراهم می کند. هر چه مساحت سطح بیشتر باشد، فرآیند انتقال حرارت کارآمدتر می شود. بسته بندی رسانه ای تماس بین هوا و آب را افزایش می دهد و انتقال گرما از آب به هوای اطراف را تسهیل می کند.
راندمان انتقال حرارت: هدف اصلی یک برج خنک کننده مدار باز حذف گرما از آب با انتقال آن به هوا از طریق تبخیر و همرفت است. پکینگ برج خنک کننده مخلوط متلاطم هوا و آب را تقویت می کند و امکان انتقال حرارت موثرتر را فراهم می کند. در نتیجه، برج خنک کننده مرطوب راندمان بالاتری در حذف گرما از آب به دست می آورد.
تماس پیشرفته هوا و آب: پکینگ کولینگ تاور هزارتویی از کانال ها و سطوح ایجاد می کند که باعث ایجاد تماس طولانی مدت بین آب و هوا می شود. این زمان تماس طولانی، تبادل گرما را بهتر می کند و فرصت انتقال حرارت را به حداکثر می رساند. این اطمینان حاصل می کند که آب به اندازه کافی در معرض هوا قرار دارد و کارایی کلی برج خنک کننده مدار باز را بهبود می بخشد.
کاهش در انتقال آب: بسته بندی رسانه ای کافی با گام مناسب، انتقال قطرات آب را با جریان هوای خروجی به حداقل می رساند. این به حفظ آب در داخل برج خنک کننده کمک می کند و از هدر رفتن آب غیر ضروری جلوگیری می کند. انتقال آب کاهش یافته تضمین می کند که برج خنک کننده با به حداقل رساندن هدر رفت آب و حفظ سطح آب مورد نظر در داخل برج به طور موثر عمل می کند.
جلوگیری از کانال کشی هوا: پکینگ مناسب برج خنک کننده با طراحی و انتخاب درست از تشکیل کانال های هوا جلوگیری می کند، جایی که هوا بدون تماس قابل توجهی از بخش خنک کننده آب عبور می کند. کانال کشی هوا می تواند کارایی برج خنک کننده را کاهش دهد زیرا فرصت های انتقال حرارت را کاهش می دهد. چیدمان صحیح پکینگ های کولینگ تاور، توزیع یکنواخت هوا را در سراسر برج تضمین می کند، تبادل حرارت و عملکرد کلی را به حداکثر می رساند.
مقاومت در برابر رسوب گیری: انتخاب مناسب مواد اولیه فیلینگ برج خنک کننده نیز می تواند با به حداقل رساندن رسوب به کارایی برج خنک کننده کمک کند. رسوب به تجمع رسوباتی مانند خاک، گرد و غبار یا رسوب روی سطح بسته بندی رسانه اشاره دارد. وجود رسوب در پکینگ مدیا باعث کاهش راندمان انتقال حرارت می شود. با انتخاب سطوح پرکن با خواص ضد رسوب یا طرح‌هایی که به راحتی تمیز می‌شوند، برج خنک‌کننده می‌تواند عملکرد و کارایی خود را برای مدت طولانی حفظ کند.
به طور خلاصه، سطح و گام پکینگ برج خنک کننده به طور قابل توجهی بر کارایی یک برج خنک کننده مدار باز تأثیر می گذارد. آنها سطح را برای انتقال حرارت افزایش می دهند، تماس هوا و آب را بهبود می بخشند، از انتقال آب جلوگیری می کنند، کانال های هوا را به حداقل می رسانند و در برابر رسوب مقاومت می کنند. با بهینه سازی این عوامل، برج خنک کننده می تواند بازده انتقال حرارت بالاتری را به دست آورد که منجر به بهبود عملکرد کلی خنک کننده و صرفه جویی در انرژی می شود.

مزایای برج خنک کننده مدار باز

در حالی که کولینگ تاور مدار باز هزینه اولیه کمتری نسبت به قیمت برج های خنک کننده مداربسته دارند، مهندسان نباید فیلتراسیون و سایر تجهیزات مورد نیاز را در نظر بگیرند. این به ویژه اگر به دنبال یک سیستم پمپ حرارتی منبع آب یا برنامه دیگری هستید که به یک سیستم حلقه بسته نیاز دارد، مهم است. آلودگی در مبدل حرارتی برج خنک کننده می تواند عملکرد و کارایی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
برخی از مزایای برج های خنک کننده مدار باز:
1- استفاده برای ظرفیت های مختلف وحجم های زیاد آب
2- چرخه عمر بالاتر از حد متوسط به لطف استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی فایبرگلاس، PVC، PP
3- کنترل آسان قطعات داخلی به علت ساختارهای بزرگ
5- پارامترسازی خودکار و/ یا امکان نظارت از راه دور
آنچه مشخص است حداقل در ابتدا، برج های خنک کننده مدارباز معمولا هزینه های عملیاتی کمتری دارند. با این حال، اگر مبدل های حرارتی کثیف شوند، این می تواند به طور چشمگیری افزایش یابد. حفظ یک برنامه تامین و نگهداری منظم وسرویس به موقع قطعات برج خنک کننده برای حفظ انتقال حرارت بهینه ضروری است. برج های خنک کننده مرطوب نیز به تصفیه آب اضافی نیاز دارند که هزینه های عملیاتی را افزایش می دهد.

هزینه های خرید و عملیات برج خنک کننده مدار باز

هزینه یک برج خنک کننده چقدر می تواند باشد؟
 نمی توان به این سوال پاسخ کلی داد. زیرا قیمت کولرهای خشک کم مصرف به عوامل زیادی بستگی دارد. علاوه بر عملکرد، به نوع، تصفیه آب و مشخصات متعدد دیگر نیز بستگی دارد. اپراتورهای سیستم تنها با دریافت قیمت از تولید کننده/تامین کننده کولینگ تاور می توانند اطلاعات قابل اعتمادی در مورد لیست قیمت برج خنک کن به دست آورند. کارشناسان همچنین از اپراتورها در برنامه ریزی حمایت می کنند. آنها فناوری را با دقت طراحی می کنند و به تعیین هزینه های عملیاتی حاصل کمک می کنند.
طراحی و برنامه ریزی برج خنک کننده مدار باز
تاسیسات سرمایشی و انواع برج خنک کن مدار باز و مدار بسته که با طراحی و برنامه ریزی مناسب تهیه شده اند، کمک اقتصادی به تامین انرژی سرمایشی لازم برای ساختمان ها و فرآیندهای انرژی می کنند. تنوع سیستم های ارائه شده امکان توسعه جایگزین های مختلف برای هر نوع کاربری را فراهم می کند که سپس می توان از طریق یک مطالعه امکان سنجی اقتصادی بهینه سازی کرد.
برای انتخاب کولینگ تاور مناسب و اینکه باید برای تامین آب خنک از برج خنک کننده مدار بسته یا مدار باز استفاده نمود یک مسله مهم است که باید حداقل چند اصل کلی را مد نظر قرار داد. بطور مثال منطقه آب و هوای، میزان کمبود آب و اهمیت کاهش مصرف آب، دمای آب داغ ورودی و میزان اختلاف مورد نظر و نوع کاربری.

بیشتر بخوانید : محاسبه میزان آب مصرفی برج خنک‌کننده