طراحی برج خنک کننده یا کولینگ تاور نیاز به تخصص و مهارت زیادی دارد. بنابر گزارش "دستی بر ایران"، سایت "بادران تهویه صنعت"، که تولید کننده این نوع برج هاست، شما را با پارامترها و نکات مهم در تولید این برج ها آشنا می‌کند.
برآورد محاسبات و طراحی تک تک مراحل ساخت یک دستگاه برج خنک کننده نیازمند دقت و همچنین دانش فنی بسیار بالا می باشد، زیرا هر گونه خطا هنگام طراحی سبب تولید نادرست سیستم کولینگ تاور شده که عملکرد ضعیف آن را همراه دارد. به همین دلیل استفاده از نرم افزارهای دقیق و شناخته شده جهت امر طراحی کولینگ تاور در انواع متفاوت مدار بسته، مدار باز، مخروطی، مکعبی، هیبریدی، تک سلولی، چند سلولی لازم و ضروری می باشد. امروزه تجهیزات برج خنک کننده جزء پرکاربردترین دستگاه ها جهت خنک کاری سیال هستند، بنابراین محاسبات آنها بسیار حائز اهمیت می باشد.
طراحی کولینگ تاور مخروطی مدور
طراحی برج خنک کننده مخروطی برای انواع ظرفیت های 10 الی 1500 تن تبرید صورت می پذیرد. هدف از تولید برج های مدور کاهش دمای سیالات مختلف تا نزدیکی دمای حباب تر می باشد. همچنین کولینگ واترهای مخروطی جهت استفاده داخل چیلرهای تهویه مطبوع نیز محاسبات و ساخته می شوند. مدور بودن ساختار این نوع کولینگ واتر موجب شده تا باد شکن باشد و بشود آن را در ارتفاعات نصب نمود. طراحی کولینگ تاور مخروطی با مدار باز صورت گرفته بنابراین جزء انواع برج های خنک کننده مرطوب محسوب می‌گردد. طراحی و محاسبات برج های خنک کن مدور به شرح ذیل توسط مهندسین شرکت سازنده برج های خنک کننده انجام می شود:
- قطر داخلی کولینگ مخروطی بین 115 الی 950 سانتی متر محاسبه می گردد.
- ارتفاع دستگاه حدود 135 تا 690 سانتیمتر درنظر گرفته میشود.
- توان الکتروموتور زیمنس یا موتوژن آن 0.5 الی 22 کیلو وات میباشد.
- قطر فن بین 55 تا 450 سانتیمتر قابلیت طراحی دارد.
- محاسبات مقدار هوادهی پروانه بین 4500 الی 171 هزار CFM است.
- متریال سازنده استراکچر تاور مخروطی فایبرگلاس یا فلز گالوانیزه می باشد.
- طراحی الیاف بدنه فایبرگلاس از جنس های حصیری، سوزنی، اروزیل انجام می گیرد.
پارامترهای مهم در طراحی کولینگ تاور مدار بسته
چهار پارامتر بسیار اساسی جهت طراحی انواع کولینگ تاور مدار بسته و دیگر برج های خنک کننده وجود دارد که حائز اهمیت هستند:
- دمای مرطوب محل جغرافیایی
محل نصب کولینگ تاور مدار بسته جزء پارامترهای مهم هنگام محاسبات به شمار می آید، بنابراین باید از دمای مرطوب محیط مورد نظر اطلاع داشت تا برج خنک کننده مدار بسته مناسبی با بهترین راندمان طراحی و ساخته گردد.
- دمای ورودی خروجی
اینکه چه مقدار دمای آب به چند درجه دمایی باید برسد، جزء عوامل مهم هنگام تولید کولینگ مدار بسته می باشد که باید از قبل این میزان دما محاسبه گردد. بعنوان مثال آب با دمای 45 باید به 25 درجه سانتی گراد درون دستگاه برسد.
- دمای آب ورودی به برج خنک کننده
- دبی آب
به مقدار جابجایی حجم آب در طی مقطع و مدت زمان معین آبدهی یا دبی می گویند. میزان دبی سیال هنگام محاسبات و طراحی کولینگ تاور مدار بسته همچنین سایر برج ها اهمیت بسیاری دارد؛ بنابراین باید از قبل مقدار آبدهی (دبی آب) حتماً برآورد و محاسبه شود.
نکات مهم جهت طراحی کولینگ تاور فایبرگلاس
- مشخص کردن نوع کاربری و وظیفه سیستم خنک کننده که دائم کار است یا شیفتی
- تعیین مقدار املاح موجود درون آب گردشی و جبرانی دستگاه
- معین نمودن دمای ورودی یا خروجی کولینگ واتر فایبرگلاس
- تعیین محل نصب برج خنک کننده فایبرگلاس
- تخمین میزان مصرف انرژی کولینگ تاور
- محیا نمودن قطعات جانبی مورد احتیاج جهت راه انداختن سیستم سرمایشی برج
نکته: محاسبات استاندارد کولینگ تاور به این معنی می باشد که دستگاه دارای سریع ترین راندمان خنک کنندگی بوده و در نتیجه پایین ترین راندمان انرژی را داشته باشد.
طراحی قطعات تشکیل دهنده کولینگ تاور
شرکت های سازنده برج خنک کننده، علاوه بر طراحی کولینگ تاور فایبرگلاس، سازنده بیشتر قطعات این دستگاه از جمله پکینگ، نازل، اسپرینکلر، کاهنده دور، قطره گیر، لوور، فن و… با بکارگیری بهترین متریال موجود در بازار می باشند. محاسبات و طراحی هر کدام از بخش های داخلی ذکر شده در کولینگ تاور دارای اهمیت زیاد است. زیرا عملکرد هر قطعه بطور مجزا روی راندمان برج خنک کننده تاثیر بسزایی دارد.
راندمان برج خنک کننده، به معنی نسبت توان خنک کردن به مصرف انرژی می باشد. میزان خنک کردن در برج خنک کننده به وسیله تناژ تبرید که برابر ۱۲۰۰۰ بی تی یو در ساعت یا ۳.۵ کیلو وات می باشد، تعیین می گردد.
مصرف انرژی در برج خنک کننده نیز شامل مصرف برق الکتروموتور، پمپ و مقدار آب مصرف شده، می باشد. وقتی می گوییم ظرفیت یک برج خنک کن برابر ۱۰۰ تن تبرید است در واقع توان خنک کردن را گفته ایم و اشاره‌ای به راندمان (Efficiency) آن نداشته ایم، راندمان شامل نسبت این عدد به انرژی مصرفی می باشد.
باید به این موضوع توجه نمود که سیستم پاشش آب اسپرینکلر برای کولینگ تاور مخروطی طراحی می شود، ولی نازل برای استفاده بعنوان دستگاه توزیع سیال برج های مدار بسته ساخته و نصب می گردد. جهت تولید بخش های داخلی یا قطعات کولینگ تاور، باید فعالیت های مهم زیر را در نظر گرفت.
- پخت قطعات فایبرگلاس درون حمام های کوره ای طی حرارت زیاد
- طراحی قالب های اولیه بدنه، بخش های داخلی کولینگ تاور
- وارد کردن مواد گرانولی داخل دستگاه های تزریق پلاستیک برای تولید اجزای پلاستیکی از جمله نازل، الیمیناتور، پکینگ
- برش دادن، تراشکاری قطعات فلزی مثل نگهدارنده فن موتور، تجهیزات انتقال قدرت
- نصب، جایگزینی قطعات جانبی درون کولینگ تاور
- نظارت فنی گروه مهندسین طراح و سازنده شرکت سازنده کولینگ تاور برروی تمام مراحل طراحی کولینگ تاور اعم از ساخت قطعات، محاسبات مربوطه و….
عملکرد حرارتی برج های خنک کننده
همانطور که می دانید برج خنک کننده برای خنک کردن آب استفاده می شود؛ البته می توان علاوه بر آب، مخلوطی از آب و اتیلن گلیکول و روغن هایی با لزجت پایین و سایر سیالات با لزجت کم را خنک کرد. عملکرد حرارتی برج های خنک کن، به این صورت می باشد که آب گرم از طریق لوله ها به برج خنک کن وارد شده و سپس از طریق نازل یا سینی پخش کن آب، بر روی اجسامی مثل چوب هایی با ضخامت کم و ورق های پلاستیکی مثل پکینگ و… ریزش می شود تا آب در معرض هوای عبوری از این اجسام قرار گیرد. هوای عبوری به وسیله فن های برج خنک کننده ایجاد می شود.
سپس آب گرم با هوای خنک انتقال حرارت انجام داده و مقداری جزیی از آب تبخیر می شود و الباقی به صورت آب خنک شده از برج خنک کننده خارج می شود. مقداری از آب در گردش در هر بار چرخش یا تبخیر می شوند یا توسط فن از کولینگ تاور خارج می شود. برای جبران هدر رفت این مقدار آب به جمع آب های تبخیر شده و خارج شده از طریق فن و مقدار آب بلودان (زیر آب کشی)، آب جبرانی یا Make up می گویند.
عملکرد حرارتی کولینگ تاورها به پکینگ های برج خنک کننده نیز بستگی دارد. پکینگ های فیلم در گام های مختلف 12، 14، 19 و به بالا و در جنس ها و ضخامت های مختلف از جمله 400 و 600 میکرون ساخته می شود. معمولاً پکینگ های فیلم در ابعاد استاندارد تولید می شوند که به آن یک بلوک پکینگ گفته می شود. یکی از ابعاد استاندارد پکینگ 30×30×120 سانتی متر می باشد. معمولاً مواد تشکیل دهنده پکینگ های فیلم P.V.C یا P.P (پلی پروپیلن) می باشد.
دمای برج خنک کننده در عملکرد حرارتی برج ها و تناژ برج خنک کننده بسیار تاثیر می گذارد. هرچه که دمای خروجی مورد نیاز برج خنک کننده به دمای مرطوب هر شهر یا محل پروژه نزدیک باشد، تناژ برج خنک کن افزایش می یابد و هرچقدر دمای خروجی مورد نیاز برج خنک کننده از دمای مرطوب فاصله داشته باشد، تناژ برج خنک کن کمتر می شود. کلیه برج های خنک کننده از هر نوعی که باشد قادر هستند تا دمای خروجی آب را به میزان 3 درجه سانتی گراد بالای دمای مرطوب خنک کند که در این مورد، هیچ برجی توانایی رساندن دمای خروجی به کمتر یا برابر دمای مرطوب را ندارد.
