بر اساس گزارش های بازار، برج های خنک کننده تجهیزاتی هستند که برای خنک کردن آب گرم استفاده می شوند. این تجهیزات در صنایع مختلف از جمله نیروگاه ها، صنایع شیمیایی و پتروشیمی، کارخانه های فلز سازی و سیستم های تهویه مطبوع کاربرد دارند. عملکرد حرارتی برج های خنک کننده برج خنک کننده این بر اساس انتقال گرما بین آب گرم و هوا است. آب گرم از طریق لوله ها یا کانال های برج خنک کننده جریان می یابد و در معرض هوا قرار می گیرد. در نتیجه این تماس گرمای آب به هوا منتقل شده و آب سرد می شود.
رابطه بین آب آرایشی و تبخیر در برج خنک کننده
یکی از مهم ترین عوامل موثر بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده میزان تبخیر آب در برج است. تبخیر آب در برج خنک کننده باعث می شود که گرمای آب داغ به هوا منتقل شود و آب خنک شود. میزان تبخیر آب در برج خنک کننده به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:
- جریان هوا: هرچه جریان هوا بیشتر باشد، انتقال حرارت بیشتر است.
- سطح تماس آب و هوا: هر چه سطح تماس بیشتر باشد، انتقال حرارت بیشتر است.
- اختلاف دمای آب و هوا: هر چه اختلاف دما بیشتر باشد، انتقال حرارت بیشتر است.
میزان تبخیر آب در برج خنک کننده معمولاً بین 5 تا 10 درصد است. این میزان تبخیر باید برای جبران هدررفت آب تامین شود. آب آرایشی معمولا از منابع آبی مانند آب چاه، آب رودخانه یا آب دریا تامین می شود.
اثرات جریان هوا و فشار محیط بر برج خنک کننده.
فشار محیط و جریان هوا از جمله عواملی هستند که بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده تأثیر می گذارند.
1. فشار محیطی
فشار محیط بر میزان تبخیر آب در برج خنک کننده تأثیر می گذارد. هرچه فشار محیط کمتر باشد، میزان تبخیر بیشتر می شود. زیرا با کاهش فشار محیط، نقطه جوش آب کاهش می یابد و در نتیجه آب در دمای پایین تری شروع به تبخیر می کند.
2. جریان هوا
جریان هوا بر سرعت انتقال حرارت بین آب و هوا تأثیر می گذارد. هرچه جریان هوا بیشتر باشد، سرعت انتقال حرارت بیشتر می شود. زیرا با افزایش جریان هوا، سطح تماس بین آب و هوا افزایش می یابد و در نتیجه انتقال حرارت به طور موثرتری انجام می شود.
عوامل موثر بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده
علاوه بر عوامل ذکر شده در بالا، عوامل دیگری نیز بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده تأثیر می گذارد، از جمله:
- نوع برج خنک کننده: نوع برج خنک کننده بر میزان انتقال حرارت بین آب و هوا تأثیر می گذارد.
- اندازه برج خنک کننده: هرچه اندازه برج خنک کننده بزرگتر باشد، سرعت انتقال حرارت بالاتر است.
- شرایط آب و هوایی: شرایط اقلیمی مانند دما و رطوبت بر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده تاثیر می گذارد.
تاثیر عملکرد حرارتی برج های خنک کننده.
عملکرد حرارتی برج های خنک کننده بر عملکرد تجهیزات با استفاده از آب سرد تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در نیروگاه ها، عملکرد حرارتی برج های خنک کننده بر راندمان تولید برق تاثیر می گذارد.
کاهش عملکرد حرارتی برج های خنک کننده می تواند منجر به افزایش هزینه های انرژی و کاهش بهره وری شود. بنابراین لازم است به طور دوره ای عملکرد حرارتی برج های خنک کننده بررسی و در صورت لزوم اقدامات لازم برای بهبود آن انجام شود.
انواع برج خنک کننده
برج های خنک کننده بر اساس نحوه جریان هوا در آنها به سه دسته تقسیم می شوند:
- برج های خنک کننده با جریان متقاطع: در این نوع برج ها هوا به صورت عرضی به سمت آب جریان می یابد.
- برج های خنک کننده ضد جریان: در این نوع برج ها، هوا بر خلاف جهت آب جریان دارد.
- برج های خنک کننده جریان مختلط: در این نوع برج ها هوا به صورت مخلوط با آب جریان می یابد.
روش های بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده
برای بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده می توان از چندین روش استفاده کرد که عبارتند از:
- افزایش جریان هوا: یکی از موثرترین راه ها برای بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده، افزایش جریان هوا است. این کار را می توان با افزایش تعداد و اندازه فن ها یا استفاده از سیستم های دمنده هوا انجام داد.
- افزایش سطح تماس بین آب و هوا: افزایش سطح تماس بین آب و هوا نیز می تواند به بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده کمک کند. این را می توان با استفاده از بسته بندی برج خنک کننده مناسب است یا ارتفاع قطره آب را افزایش می دهد.
- کاهش اختلاف دمای آب و هوا: کاهش اختلاف دمای آب و هوا نیز می تواند به بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده کمک کند. این کار را می توان با استفاده از تجهیزات پیش خنک کننده آب انجام داد.
نتیجه
عملکرد حرارتی برج های خنک کننده نقش بسیار مهمی در تعیین کارایی و بهره وری تجهیزاتی دارد که از آب سرد استفاده می کنند. به همین دلیل ارزیابی دوره ای و به موقع عملکرد حرارتی برج های خنک کننده ضروری است و در صورت لزوم باید اقداماتی برای بهبود آن انجام شود. در واقع عملکرد حرارتی برج های خنک کننده تاثیر زیادی در کارایی و طول عمر تجهیزات صنعتی مانند کمپرسورها، بویلرها، چیلرها و سایر تجهیزاتی که نیاز به آب سرد دارند دارد.
به همین دلیل، نظارت دقیق و بهبود عملکرد حرارتی برج های خنک کننده می تواند منجر به صرفه جویی در انرژی، کاهش هزینه های نگهداری و بهبود مستمر فرآیندهای صنعتی شود. توجه منظم به عملکرد حرارتی برج های خنک کننده برای کاهش احتمال بروز مشکل یا کاهش عملکرد و به حداکثر رساندن بهره وری تجهیزات صنعتی بسیار مهم است.
سوالات متداول
1- رابطه تبخیر و آب آرایشی در برج خنک کننده چیست؟
تبخیر آب در برج خنک کننده باعث می شود که گرمای آب داغ به هوا منتقل شود و آب خنک شود. این تبخیر باعث از دست دادن آب می شود که باید با آب جبرانی تامین شود.
2- تاثیر فشار محیط و جریان هوا در برج خنک کننده چیست؟
- فشار محیط: هرچه فشار محیط کمتر باشد میزان تبخیر آب در برج خنک کننده بیشتر می شود. زیرا با کاهش فشار محیط، نقطه جوش آب کاهش می یابد و در نتیجه آب در دمای پایین تری شروع به تبخیر می کند.
- جریان هوا: هرچه جریان هوا بیشتر باشد سرعت انتقال حرارت بین آب و هوا بیشتر می شود. زیرا با افزایش جریان هوا، سطح تماس بین آب و هوا افزایش می یابد و در نتیجه انتقال حرارت به طور موثرتری انجام می شود.
