کاهش مصرف آب برج خنک کننده

کاهش مصرف آب برج خنک کننده از طریق اقدامات ترکیبی شامل عملیات آبی، نصب سیستم های کنترل دما ، رعایت اصول محل نصب دستگاه و اقدامات جهت جلوگیری از پرتاب آب قابل انجام می باشد. قبلا در مقاله محاسبه آب جبرانی برج خنک کن شرح داده شد که مصرف آب برج خنک کننده شامل مجموع تبخیر ، پرتاب و زیر آب ( تخلیه ) می باشد. در این مطلب به بررسی روش های کاهش مصرف آب در هر سه بخش میپردازیم ، عمده مصرف آب در برج خنک کننده ناشی از تبخیر آب است که در حقیقت اساس کارکرد دستگاه است و مهمترین اقدام جهت کاهش مصرف آب برج خنک کننده استفاده از اقدامات عملیات آبی در برج خنک کننده می باشد.

 

روش های کاهش مصرف آب برج خنک کننده

کشور ما خشک و نیمه بیابانی است که هر ساله به صورت روز افزون با خطر بی آبی روبرو است. مصرف زیاد آب در برج خنک کننده از جمله چالش های کارخانجات و صنایع در مناطق خشک و کم آب است بنابراین در این گونه مناطق کاهش مصرف آب اهمیت ویژه ای دارد، گرچه حتی در مناطقی که آب به وفور یافت می شود نیز جهت کمک و حفظ محیط زیست روش های کاهش مصرف آب باید در دستور کار قرار گیرد. در ادامه مطلب به روش های کاهش مصرف آب برج خنک کننده در هر کدام از بخش های مصرف می پردازیم.

کاهش مصرف آب برج خنک کننده در بخش تبخیر :

دستگاه برج خنک کننده دستگاهی تبخیری می باشد و عملکرد آن بر اصل تبخیر استوار است به این معنی که باید تبخیر انجام شود تا خنک کاری انجام شود. بنابراین میزان تبخیر شدن آب معادل توان خنک کاری دستگاه می باشد و اگر میزان تبخیر آب را کاهش دهیم در حقیقت میزان توان خنک کاری دستگاه را کاهش داده ایم. مسئله ای که در اینجا اهمیت پیدا می کند این است که توان خنک کاری یا همان تبخیر مطابق با نیاز باشد و تبخیر اضافه انجام نشود.

جهت کنترل میزان خنک کاری می توان دمای خروجی از دستگاه را تحت نظارت قرار داد و دمای مورد نیاز را تأمین کرد نه دمایی پایین تر از دمای مورد نیاز. برای این اقدام از سیستم های کنترل هوشمند برج خنک کننده استفاده می شود که با توجه به دمای آب خروجی از برج خنک کن میزان دور فن برج خنک کننده را کاهش یا افزایش می دهند که این کاهش یا افزایش منجر به تغییر دبی هوای در جریان درون دستگاه می شود بنابراین میزان تبخیر کاهش و یا افزایش می یابد ، حتی در مواقعی که هوا خنک است فن برج خنک کننده را به طور کامل از مدار خارج می کند. به طور کلی هر اقدامی که منجر به افزایش راندمان برج خنک کن شود موجب کاهش تبخیر آب در نتیجه کاهش مصرف آب برج خنک کننده می شود.

کاهش مصرف آب برج خنک کننده در بخش پرتاب :

پرتاب آب به بیرون از دستگاه موجب هدر رفت آب است ، ممکن است قطرات با برخورد به تشت یا دیواره به بیرون دستگاه پرتاب شوند و یا با جریان هوای فن به بیرون هدایت شوند. راهکار جلوگیری از پرتاب قطرات آب استفاده از قطره گیر ها و لوور های مناسب است. قطره گیر ها قطعات پلاستیکی یا فلزی است که مسیر منحنی شکل یا z شکل در مسیر هوا بوجود می آورند معمولا در ناحیه مسیر ورود و خروج هوا قرار می گیرند، در این مسیر منحنی بوجود آمده هوا عبور می کند ولی قطرات آب که سنگین هستند و قابلیت مانور ندارند گیر می افتند و به داخل دستگاه بازگردانده می شوند و در نتیجه قطره گیر ها و لوور ها باعث کاهش مصرف آب برج خنک کننده می شوند.

دقت کنید که محل قرار گیری برج خنک کننده در خلاف جهت باد غالب منطقه نصب باشد و در محلی باشد که باد کمتر است زیرا باد بیش از اندازه می تواند عملکرد برج خنک کننده را مختل کند و پرتاب آب به بیرون را افزایش دهد. مراقب سرریز کردن دستگاه هم باشید ، سر ریز شدن به دلیل لوله کشی برج خنک کننده غیر صحیح ، پر کن های غیر استاندارد و تنظیم نشده و سری کردن برج های خنک کننده می تواند اتفاق افتد.

 

کاهش مصرف آب برج خنک کننده در بخش زیرآب :

قبلا در مطلب زیرآب برج خنک کننده اشاره کردیم که زیر آب به آبی می گویند که باید از برج خنک کننده تخلیه گردد و با آب تازه جایگزین شود. با توجه به تبخیر مداوم آب در برج خنک کننده مقدار املاح و رسوب در آب برج خنک کن دائما در حال افزایش است و در صورت عدم تخلیه آب موجب گرفتگی و کاهش راندمان دستگاه و وارد آمدن خسارت خواهد شد بنابراین هر چه میزان املاح درون آب بیشتر شود نیاز است تا آب بیشتری با آب تازه جایگزین شود. در مقاله عملیات آبی در برج خنک کننده اشاره کردیم که با افزودن مواد شیمیایی خاص می توان نقطه اشباع تشکیل رسوب در برج خنک کننده را بالا برد تا نیاز کمتری به تخلیه آب برج خنک کننده باشد. بنابراین عملیات آبی از جمله مهمترین اقدامات جهت کاهش مصرف آب برج خنک کننده می باشد.

 

استفاده از عملیات آبی در برج خنک کننده مهمترین و موثر ترین اقدام جهت کاهش مصرف آب و هدر رفت آب در سیکل برج خنک کننده می باشد.

 

در بسیاری از کارخانجات و صنایع از آب تخلیه شده از برج خنک کننده برای شستشو محوطه کارخانه ، آبیاری گیاهان ( در صورت عدم استفاده از عملیات آبی و افزودن مواد شیمیایی ) ، فلاش تانک سرویس های بهداشتی و … استفاده می شود که به صورت غیر مستقیم باعث کاهش مصرف آب می شود.

http://badrantahvie.com/reduce-cooling-tower-water-consumption

برج خنک کننده آدیاباتیک

برج خنک کننده آدیاباتیک نوعی از برج خنک کننده است که داخل آن کوئل تعبیه شده است و آب سیستم مانند برج خنک کننده خشک درون کوئل ها جریان پیدا می کند ولی هوای ورودی به کولینگ تاور قبل از وارد شدن به دستگاه با استفاده از پد های تبخیری خنک و مرطوب شده و سپس بروی کوئل ها وزیده می شود و آب درون کوئل را خنک می کند. در این سیستم بر خلاف برج خنک کننده مدار بسته هیچ گونه آبی مستقیما بروی کوئل ها پاشیده نمی شود و برخلاف برج خنک کننده خشک هوای محیط مستقیما وارد دستگاه نمی شود بلکه هوا پیش سرد می شود و سپس وارد دستگاه می شود.

 

نحوه عملکرد برج خنک کننده آدیاباتیک

اصطلاح آدیباتیک به معنی ” اتفاق افتادن فرآیند بدون دریافت یا از دست دادن گرما ” می باشد. اطلاق این اصطلاح به فرآیند های صنعتی نیازمند این است که بین واژه های گرما و دما تمایز قائل شویم. به طور مثال وقتی یک گاز درون سیلند در شرایط آدیباتیک متراکم شود بدون آنکه گرمایی جذب کند دمای آن بالا می رود. برج های خنک کننده آدیاباتیک از فرآیند پیش سرمایش تبخیری هوا استفاده می کنند و سپس این هوای خنک شده را به روی کوئل ها می فرستند ، بدین جهت به این نوع از برج های خنک کننده آدیاباتیک اطلاق می شود که فرآیند خنک کردن هوا قبل از ارسال به درون برج خنک کننده بدون گرفتن گرما از هوا انجام می شود. فرآیند پیش سرمایش تبخیری هوا در برج خنک کننده آدیاباتیک به وسیله پد های تبخیری ، فیلم های نازک ، مش های پلاستیک و یا نازل های مرطوب کننده می تواند انجام شود.

 

سپس این هوای خنک که به نزدیکی دمای مرطوب رسیده است به وسیله پروانه از روی کوئل ها جریان داده شده و آب درون سیستم را خنک کرده و تا ۶ درجه بالای دمای مرطوب می رساند. به طور مثال در شهر تهران که حداکثر دمای مرطوب طراحی ۲۴ درجه سانتیگراد در تابستان در نظر گرفته می شود ، برج خنک کننده آدیاباتیک در تابستان می تواند آب درون سیستم را تا ۳۰ درجه سانتیگراد خنک کند و کمتر از این عدد امکان پذیر نمی باشد. برج خنک کننده آدیاباتیک از آن جهت مورد توجه قرار می گیرد که می توان در فصولی که هوای محیط خنک است و می تواند به تنهایی با عبور از روی کوئل آب را خنک کند به مانند برج خنک کننده خشک کار می کند و هیچگونه مصرف آب ندارد و در فصولی که هوا گرم است می توان با باز کردن آب بروی پد های تبخیری آب درون کوئل ها را خنک نمود.

 

در مناطق کم آب و خشک ، برج خنک کننده آدیاباتیک راه کار مناسبی برای کاهش مصرف آب می باشد. لازم به ذکر است جهت مقایسه انواع برج خنک کن ، نتیجه گیری و انتخاب صحیح حتما طراحی به وسیله کارشناس خبره برج خنک کننده انجام شود.

 

در مقایسه میزان مصرف انرژی اگر فقط مصرف آب را در نظر بگیریم برج خنک کننده آدیاباتیک آب کمتری نسبت به برج خنک کننده معمولی مصرف می کند ولی با توجه به اینکه هوا در مقایسه با آب گرمای کمتری را دریافت می کند بنابراین مصرف برق برای به حرکت درآوردن هوا برای رسیدن به راندمان مورد نظر در این برج خنک کننده حدود ۳۳% بالاتر از برج خنک کننده معمولی می باشد.

 

تفاوت برج خنک کننده مدار بسته با برج خنک کننده آدیاباتیک در این است که در برج خنک کننده مدار بسته آب مستقیما بروی کوئل ها ریخته و می تواند آب درون کوئل ها را تا ۳ درجه بالای دمای مرطوب خنک کند در حالی که در برج خنک کننده آدیاباتیک هوای خنک نزدیک به دمای مرطوب را از روی کوئل ها عبور داده و می توان آب درون سیستم را به ۶ درجه بالای دمای مرطوب خنک کرد. بنابراین در حالی که مصرف آب در برج خنک کننده مدار بسته درصد ناچیزی از برج خنک کننده آدیاباتیک بالاتر است در عین حال میزان خنک کنندگی آن نیز بیشتر است. برتری برج خنک کننده آدیاباتیک این است که آب را به مستقیما به روی کوئل ها پاشیده نمی شود بنابراین عمر کوئل ها بالاتر می رود و میتوان از کوئل های با قطر کمتر و تراکم بیشتر و به صورت فین دار استفاده نمود تا سطح تماس بیشتری داشته باشد، همچنین در برج خنک کننده آدیاباتیک نیاز به پمپ کوچکتری برای به گردش در آوردن آب مدار بسته جهت ریزش بروی پد های تبخیری دارد ولی همانطور که اشاره شد برج خنک کننده آدیاباتیک نیز به جریان هوای بیشتر در نتیجه مصرف برق بالاتر دارد ، در نهایت مقایسه تمامی پارامتر ها باید به وسیله کارشناس برج خنک کننده انجام شود شرکت بادران تهویه صنعت آمادگی دارد با استفاده از تجارب قبلی و مهندسین فنی خود طراحی و مشاوره پروژه های خاص را به عهده بگیرد.

 

http://badrantahvie.com/adiabatic-cooling-tower

پکینگ اسپلش برج خنک کننده

پکینگ اسپلش برج خنک کننده با هدف ایجاد سطح تماس بیشتر و زمان تماس بیشتر میان آب و هوا در برج خنک کننده به کار می رود و طراحی کلی آن بر اساس ایجاد تعداد قطرات زیاد و کوچک و در نتیجه افزایش انتقال حرارت و جرم می باشد. همانطور که قبلا در مطلب انواع پکینگ برج خنک کننده اشاره شد ، در برج خنک کننده برای افزایش سطح تماس و زمان تماس میان آب و هوا از پکینگ استفاده می شود که دارای دو نوع اصلی فیلمی و اسپلش است ، در این مطلب به بررسی پکینگ اسپلش و انواع آن می پردازیم.

انواع پکینگ اسپلش برج خنک کننده

پکینگ اسپلش برج خنک کننده سطح تماس میان آب و هوا را با افزایش تعداد قطرات و در نتیجه افزایش سطوح این قطرات به وجود می آورد ، این هدف با شکستن قطرات آب به قطرات ریز تر به وجود می آید. همچنین با شکستن قطرات آب به قطرات ریزتر و تغییر جهت و مسیر قطرات ، زمان تماس میان آب و هوا افزایش می یابد. پکینگ اسپلش برج خنک کننده در انواع مختلفی ساخته می شود که تعدادی از آن ها را معرفی می کنیم.

 

• پکینگ اسپلش برج خنک کننده مدل Optibar : این نوع پکینگ اسپلش برج خنک کننده به صورت بار های با سطح مقطع بیضی شکل هستند که در فواصل مشخص درون برج خنک کننده قرار می گیرند. سطح مقطع ۱۰ سانتیمتر در ۳ سانتیمتر است و طول این بار ها بنا به سایز دستگاه تولید می شود و معمولا در طول های نیم متری درون برج خنک کن قرار می گیرند. ساپورت پکینگ به صورت مش هایی در فواصل معین قرار می گیرد و بار ها در فاصله های مشبک قرار می گیرند. پکینگ اسپلش برج خنک کننده Optibar از جنس پلی پروپیلن یا پلی اتیلن دارای خاصیت آنتی UV ، ضد اسید و مقاوم در برابر دما تا ۱۸۵ درجه سانتیگراد و مقاوم در برابر حمله مواد شیمیایی ساخته می شود.

 

• پکینگ اسپلش برج خنک کننده امگا : این نوع پکینگ هم از بار های مشبک ساخته شده است. با تنظیم فواصل قرار گیری بار ها بسته به نوع برج خنک کننده می توان راندمان پکینگ را افزایش و کاهش داد ولی معمولا پکینگ برج خنک کننده امگا در برج های جریان متقاطع به کار می رود. پکینگ های امگا به روش اکسترود و از جنس پی وی سی مقاوم ساخته می شوند و ساپورت ها از جنس پلی پروپیلن هستند. در طراحی این نوع پکینگ اسپلش برج خنک کننده شکل بار ها امکان شکست و خم شدن آن ها را به حداقل می رساند.

• پکینگ اسپلش برج خنک کننده مدل پرماگرید : این نوع پکینگ اسپلش به صورت بلوک هایی از جنس سرامیک ساخته می شود که دارای بیشترین عمر بیش از ۲۵ سال می باشد. این بلوک ها از سفال حرارت داده شده با قابلیت جذب آب پایین ساخته می شوند و به صورت ساده و بروی هم درون برج خنک کننده قرار می گیرند، استفاده از این نوع پکینگ برای آب های کثیف مناسب است.

• پکینگ اسپلش برج خنک کننده مدل تریکل بلاک ( Tricklebloc ) : این نوع پکینگ اسپلش از سیلندر های به هم بافته از جنس پلی پروپیلن ساخته شده است. شکل هندسی این پکینگ توزیع آب یکنواخت با راندمان بالا را تأمین می نماید. این بلوک ها درون برج خنک کننده بروی هم قرار می گیرند و سطح تماس میان آب و هوا ایجاد می کنند.

• پکینگ اسپلش برج خنک کننده رندم اسپلش ( Random Splash ) : این نوع پکینگ از قطعات کوچک استوانه ای مشبک به قطر های ۲٫۵ سانتیمتر تا ۵ سانتیمتر تشکیل شده است که به صورت رندم و بروی هم داخل برج خنک کننده ریخته می شود. شکل هندسی این پکینگ به صورتی است که برای عبور هوا همیشه مسیر وجود دارد و آب هم بروی سطوح قطعات در حرکت است و در اثر تماس مداوم و بدون وقفه موجب خنک شدن آب می شود.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-splash-fill