کولینگ تاور

کولینگ تاور یک تجهیز مورد استفاده در صنعت است که وظیفه خارج کردن حرارت تولید شده در واحد بالا دستی را به محیط بر عهده دارد. این فرایند توسط یک سیال مبرد یا کولینگ مدیا که معمولا آب است صورت می پذیرد. بدین صورت که آب با دمای بالا وارد کولینگ تاور شده و پس از تبخیر درصدی از دبی آب در گردش، خنک شده و پس از خروج از تاور دوباره به سیکل خنک کاری باز میگردد.

 کولینگ تاور را میتوان از جهات مختلف مانند کاربری، سایز، جنس بدنه و نحوه عملکرد به گروه های مختلفی تقسیم کرد که در اینجا ما به شرح تک تک این موارد و تفاوت های آنها با همدیگر خواهیم پرداخت. اما قبل از آن نحوه عملکرد کولینگ تاور را با جزییات کامل شرح می دهیم.

عملکرد کولینگ تاور

در کولینگ تاور جریان هوای خشک از خارج برج خنک کننده توسط فن به داخل مکیده شده و سپس با عبور این جریان هوا از درون پکینگ های متخلخل موجود در داخل کولینگ تاور، با جریان آب در گردش که به صورت قطرات ریز در آمده است برخورد می کند. این برخورد سبب می شود درصدی از جریان آب در گردش تبخیر شده و سبب خنک سازی مابقی دبی آب شود.

از سوی دیگر جریان هوای عبوری از داخل پکینگ که به صورت اشباع در آمده است توسط فن به خارج برج خنک کننده (اتمسفر) هدایت میگردد. قطرات آب که همراه جریان هوا هستند نیز توسط قطره گیر ها جدا شده و به سیستم بازگردانده می شوند. آب خنک شده توسط کولینگ تاور نیز در حوضچه پایین جمع آوری شده و توسط سیستم پمپ ها دوباره به سیکل خنک کاری بازگردانده می شود. به دلیل تبخیر دایمی درصدی از آب گردش باید به صورت مداوم آب جبرانی به برج خنک کننده اضافه شود.

کولینگ تاور مکعبی

کولینگ تاور ها از نظر شکل هندسی به دو دسته تقسیم می شوند:

• • کولینگ تاور مکعبی
  • کولینگ تاور گرد

هر دو مدل برج خنک کننده فایبرگلاس مکعبی و گرد در ایران به وفور مورد استفاده قرار گرفته اند. هر کدام از آنها دارای مزایا و معایبی است که بسته به کاربری کولینگ تاور باید مورد توجه قرار گیرد. امروز حجم تولید برج خنک کننده مکعبی نسبت به برج خنک کننده آبگردان بالاتر بوده و در نتیجه قطعات یدکی آن نیز به وفور و با قیمت مناسب در بازار وجود دارد. هم چنین هزینه تعمیر و نگهداری کولینگ تاور مکعبی بسیار کمتر از نوع گرد می باشد.

کولینگ تاور گرد

مزایای کولینگ تاور مکعبی نسبت به به کولینگ تاور گرد عبارتند از:

• • نصب اولیه آسان و عدم نیاز به فونداسیون
  • تعویض پکینگ آسانتر و عدم برشکاری پکینگ ها به صورت دایروی
  • سیستم توزیع آب بدون گرفتگی (نازل های ضد رسوب در مقایسه با آب پخش کن آلومینیومی)
  • داشتن یک لایه قطره گیر برای جلوگیری از خروج قطرات آب (کولینگ گرد فاقد قطره گیر است)
  • نشتی آب از درز های تشت برج گرد به دلیل نشست در زمان طولانی
  • برخلاف برج خنک کننده مکعبی در کولینگ تاور گرد حوضچه برای ذخیره آب سرد وجود ندارد.
  • به دلیل ساپورت های متعدد برج خنک کننده گرد امکان جابجایی آن به راحتی وجود نداشته و حتما باید دمونتاژ شود.
  • ساپورت های خورشیدی زیر پکینگ در کولینگ تاور گرد برای تحمل وزن پکینگ ها پس از یک دوره کاری و تجمع رسوب بسیار ضعیف هستند.
  • شکل هندسی مخروطی برج خنک کننده آبگردان به سهولت عبور جریان هوا از داخل برج کمک  می کند.

انواع کولینگ تاور از لحاظ ساختار

کولینگ تاور ها از لحاظ ساختار و جهت برخورد جریان آب در گردش و هوای عبوری به دو دسته طبقه بندی می شوند:

• • کولینگ تاور جریان مخالف
  • کولینگ تاور جریان متقاطع

کولینگ تاور جریان مخالف

در کولینگ تاور جریان مخالف (Counter flow) همان طور که از نامش پیداست جهت برخورد جریان آب و هوا مخالف همدیگر بوده و زاویه 180 درجه با هم دارند. به این صورت که جریان هوا از پایین و جریان آب از بالا وارد پکینگ شده و با هم برخورد میکنند. این مدل برج خنک کننده راندمان بالاتری داشته و انرژی کمتری مصرف نموده و در نتیجه فضای کمتری نیز اشغال می نماید.

کولینگ تاور جریان متقاطع

در کولینگ تاور جریان متقاطع (Cross flow) زاویه برخورد جریان آب در گردش و هوای عبوری 90 درجه بود و بر هم عمود هستند. هوای عبوری از بغل وارد پکینگ شده و با جریان آبی که به صورت عمودی بر روی پکینگ ها میریزد مخلوط میگردد. راندمان برج خنک کننده جریان متقاطع کمتر بوده ولی از نظر دسترسی و تعمیر و نگهداری نسبت به نوع جریان مخالف برتری دارد. برج خنک کننده ابارا یکی از برند های کولینگ تاور جریان متقاطع می باشد.

انواع کولینگ تاور از لحاظ بدنه

کولینگ تاور از لحاظ بدنه به موارد زیر دسته بندی میگردد:

• • کولینگ تاور با بدنه فلزی
  • کولینگ تاور با بدنه فایبرگلاس
  • کولینگ تاور با بدنه بتنی

کولینگ تاور با بدنه فلزی

در کولینگ تاور فلزی جنس بدنه از ورق گالوانیزه بوده که ممکن است به صورت فابریکی باشد یا بعدا توسط روش گالوانیزه گرم پوشش داده شود. سهولت و دقت در ساخت و استحکام مکانیکی جزو ویژگی های این مدل برج خنک کننده است. اما با توجه به کاهش کیفیت ورق های موجود به نسبت قیمت، تولید جنس با کیفیت گران تمام شده و فروشنده به منظور کاستن از قیمت تمام شده، مجبور به کاهش کیفیت میگردد.

این موضوع سبب شده تا عمر کولینگ تاور فلزی که در سال های اخیر تولید می شوند کاهش یافته و سریعا دچار پوسیدگی بدنه شوند. متاسفانه پوسیدگی بدنه هیچ راه حل بلند مدتی نداشته و کارفرما مجبور به تعویض کل دستگاه خواهد شد. در مجموع تولید برج خنک کننده با بدنه فلزی گزینه مناسبی برای کولینگ تاور نمی باشد.

کولینگ تاور با بدنه فایبرگلاس

کولینگ تاور با بدنه فایبرگلاس در سه دهه اخیر پر مصرف ترین برج در ایران بوده است. ابتدا به صورت گرد تولید شده و اخیرا نوع مکعبی آن به دلیل مزایای متعدد کاربرد بسیاری پیدا کرده است. جنس کامپوزیتی بدنه سبب مقاومت بالا در مقابل خوردگی و اکسیداسیون میگردد. هم چنین پوشش ژلکوت آن با افزودن آنتی یو وی در مقابل تابش مستقیم آفتاب دوام آورده و رنگ سفید آن باعث انعکاس نور و مانع گرم شدن بدنه میگردد.

تولید برج خنک کننده فایبرگلاس برای مصرف کننده مشکلات زیادی به همراه دارد که سبب می شود تا ساخت آن در تیراژ پایین مقرون به صرفه نباشد. نکته اول اینکه برای ساخت بدنه کامپوزیتی نیاز به مدل سازی و قالب گیری قطعات است که فرایند به نسبت گرانی است. نکته بعدی تامین مواد اولیه و شخص ماهر در فرایند ساخت بوده که برای تیراژ پایین مشکل به نظر می رسد.

کولینگ تاور با بدنه بتنی

کولینگ تاور با بدنه بتنی بهترین گزینه برای برج های خنک کننده سایز بزرگ است. زیرا هزینه تمام شده تولید آن به نسبت بقیه گزینه های موجود کمتر خواهد بود. کارفرما می تواند با تهیه نقشه سازه برج خنک کننده و سایزینگ درست آن، ساخت بدنه برج خنک کننده بتنی را خودش انجام داده و تنها قطعات داخلی آن را از بازار تامین نماید. اما این موضوع مشروط به انجام محاسبات درست و دقیق و امکان سنجی تامین قطعات آن است.

ساخت بدنه بتنی برج خنک کننده یک کار عمرانی محسوب شده و از حوزه کاری طراحی و ساخت برج های خنک کننده معمولی خارج شده و شرکت تامین کننده قطعات کولینگ تاور، تنها نقش ناظر پروژه را بر عهده خواهد گرفت. با توجه به اینکه ظرفیت برج خنک کننده فایبرگلاس دارای محدودیت بوده و برای دبی آب با مقدار بالا مناسب نیست، کولینگ تاور با بدنه بتنی تنها گزینه مناسب برای پروژه های بزرگ می باشد. بزرگترین مشکل ساخت برج بتنی زمان طولانی اجرا و ساخت بدنه آن است.