مزایای برج خنک کننده خشک (مدار بسته) به برج خنک کننده مرطوب (مدار باز)
رپورتاژ
چکیده : برج های خنک کن آبگرم و دیگر سیالات داغ به دو نوع کلی برج خنک کننده خشک یا همان برج خنک کننده مدار بسته و نیز نوع مرطوب یا همان برج خنک کننده مدار باز تقسیم بندی می شوند. نحوه عملکرد برج خنک کننده خشک نسبت به نوع مرطوب کاملاً متفاوت است.
برج های خنک کن آبگرم و دیگر سیالات داغ به دو نوع کلی برج خنک کننده خشک یا همان برج خنک کننده مدار بسته و نیز نوع مرطوب یا همان برج خنک کننده مدار باز تقسیم بندی می شوند. نحوه عملکرد برج خنک کننده خشک نسبت به نوع مرطوب کاملاً متفاوت است.
کولینگ تاورهای خشک نیز از نظر شکل ظاهری به انواع V شکل ، عمودی و افقی تقسیم بندی می شوند که اصول کار همه آنها یکسان است. نوع خشک در ایران به علت کم آب بودن اکثر مناطق آن نسبت به نوع مرطوب بسیار بهتر خواهد بود که در ادامه به تشریح جزئیات آن خواهیم پرداخت.
برج خنک کننده خشک با نام های دیگری چون برج خنک کننده مدار بسته یا هوا خنک یا درای کولر (Dry Cooler) و یا مبدل حرارتی هوا خنک نیز شناخته می شود. برج خنک کن مرطوب نیز با نام هایی چون برج مرطوب یا مدار باز یا تبخیری نیز در بازار شناخته می شود. از این دستگاه ها برای خنک کاری سیالات صنعتی مانند آب با درجه حرارت بالا در صنایع مختلف، ساخت چیلر و غیره استفاده می شود. در ادامه ضمن معرفی نحوه عملکرد این دو سیستم، مزایای دو نوع برج خنک کن خشک (مدار بسته) و برج خنک کن نوع مرطوب (مدار باز) را شرح خواهیم داد.
عملکرد برج خنک کننده مدار بسته (خشک)
همانطور که از نام برج خشک یا همان برج خنک کننده مدار بسته (یا همان هوا خنک) مشخص است، بوسیله هوا خنک می شود. عملکرد برج خنک کننده خشک به این طریق می باشد که آبگرم توسط پمپ و از طریق لوله کشی به کویل آن ارسال شده و سپس درون لوله های مسی، با مسیری رفت و برگشتی (کویل) جریان می یابد.
اطراف لوله ها نیز از ورقه های نازک آلومینیومی یا فین برای افزایش سطح انتقال حرارت استفاده شده است. از قسمت بیرونی لوله ها نیز هوا با مکش فن جریان پیدا کرده و در اثر برخورد با سطح ورقه ها و لوله های آبگرم، گرمای آن را می گیرد که این کار سبب کاهش درجه حرارت آب در خروجی دستگاه می شود. می توان کویل و یا فن را به صورت مورب، افقی و عمودی طراحی کرد که در مجموع، اصول کاری همه آنها شبیه یکدیگر می باشد. در این روش جریان هوا با جریان آب هیچ گونه تماس مستقیمی ندارد و در نتیجه تبخیر آب نیز در این سیستم وجود ندارد و مصرف آب در این سیستم صفر می باشد.
عملکرد برج خنک کننده مدار باز (مرطوب)
چگونگی عملکرد در برج خنک کننده مدار باز به این صورت است که آبگرم از بالا بر روی ردیفی از پوشال ها تحت عنوان پکینگ سرازیر شده و هوا نیز با مکش فن از پایین به سمت بالا حرکت می کند. بر روی پکینگ هوا و آبگرم با هم برخورد کرده و هوا حرارت اضافی آبگرم را می گیرد و دمای آبگرم را چند درجه کاهش می دهد. به این دلیل که در این نوع برج، هوا و آبگرم با یکدیگر تماس مستقیم دارند، قسمتی از آبگرم تبخیر شده و همراه هوا از قسمت بالای برج خارج می شود و در نتیجه در این نوع از برج ها که به برج خنک کننده مدار باز یا تبخیری یا همان مرطوب معروف هستند، مصرف آب وجود داشته و باید به مرور زمان، آب تازه به سیستم اضافه گردد.
مزایای برج خنک کننده مدار بسته نسبت به برج خنک کننده مدار باز
- در برج خنک کننده مدار بسته (خشک) مصرف آب وجود ندارد، در حالی که در نوع مدار باز یا همان تبخیری (مرطوب) به علت بخار شدن بخشی از آب به خاطر در هم آمیختن آب با هوا، بایستی آب تازه ای جایگزین آن شود تا مدار همواره پر از آب باشد.
- همانطور که می دانید، اکثر مناطق کشورمان دارای آب و هوای گرم و خشک و یا نیمه خشک است و در اکثر مناطق با کمبود آب مواجه هستیم. با توجه به اینکه مصرف آب در برج های تبخیری قابل توجه است، استفاده از آن در این مناطق توصیه نمی شود. از طرفی نیز راندمان برج خنک کننده مدار باز در مناطق با آب و هوای مرطوب نیز به علت کاهش راندمان و توان خنک کنندگی سیستم، پیشنهاد نمی شود. بنابرین در مناطق با آب و هوای خشک و مکان هایی که با کمبود آب مواجه هستند و نیز مناطق با آب و هوای مرطوب، استفاده از برج خنک کننده مدار بسته (خشک) پیشنهاد می شود.
- آلودگی، رسوب و خوردگی برج خنک کننده خشک (مدار بسته) بسیار کمتر از نوع مدار باز می باشد. زیرا در نوع مدار باز، آبگرم به صورت آزادانه با هوای درون برج تبادل گرمایی انجام داده و محیطی مرطوب و گرم و مستعد رشد باکتری را فراهم می آورد. در ضمن کل آب مدار آن باید به صورت دوره ای جهت گندزدایی تعویض و مواد شیمیایی به آن افزوده شود.
- چون سیال داغ درون لوله ها و در مسیری بسته حرکت می کند، به جای آبگرم، از هر نوع سیال دیگری مثل مبرد (گاز فریون) یا هر سیالی که در صنعت، نیاز به خنک شدن دارد، می تواند در این نوع از برج ها جاری شده و توسط هوایی که با فن ها دمیده می شود، خنک گردد. در حالی که در برج های مدار باز فقط آبگرم، خنک می شود.
مزایای برج خنک کننده مدار باز نسبت به برج خنک کننده مدار بسته
حال در این بخش به بررسی ۳ مزیت کولینگ تاور مدار باز نسبت به کولینگ تاور مدار بسته خواهیم پرداخت.
- قیمت اولیه برج خنک کننده مدار بسته (خشک) به علت استفاده از لوله های مسی با پره های آلومینیومی نسبت به برج خنک کننده مدار باز بیشتر است. از طرفی مصرف برق نوع مدار بسته نیز نسبت به نوع مدار باز بیشتر است، ولی با توجه به اینکه در برج مدار باز ، علاوه بر هزینه مصرف برق، هزینه های مصرف آب و نیز نگهداری (شامل سرویس دوره ای و افزودن مواد شیمیایی ضد رسوب و گندزدا به آب) وجود دارد، هزینه مصرف برق برج خنک کننده مدار بسته با مجموع هزینه های مصرف برق، آب و نگهداری برج خنک کننده مدار باز تقریبا برابر خواهد بود.
از طرفی قیمت اولیه برج خنک کننده تر در صورتی کمتر از نوع خشک است که آب جاری در آن فاقد املاح (یا دارای املاح بسیار کم) باشد. زیرا اگر از آب با املاح بالا در آن استفاده شود به مرور تشکیل رسوب انجام خواهد شد که ضمن آسیب رساندن به دستگاه و نیاز به سرویس های مکرر پر هزینه، باعث افت راندمان سیستم می شود. بنابراین باید به همراه آن از تجهیزات تصفیه آب و سختی گیر نیز استفاده شود که افزایش این تجهیزات باعث می شود که قیمت اولیه مجموع برج خنک کننده تر و تجهیزات تصفیه آب از قیمت نوع خشک هم بیشتر شود.
- راندمان برج خنک کننده مدار باز نسبت به برج خنک کننده مدار بسته بیشتر است زیرا در مدل تبخیری، ذرات هوا با آب مستقیما و به طور فیزیکی با هم آمیخته شده و تبادل گرمایی صورت می گیرد، ولی در مدل خشک، از جداره لوله ها و پره ها عمل انتقال گرما صورت می گیرد.
- برج های خنک کن مدار باز به علت راندمان بیشتر و در ظرفیتی برابر با برج های مدار بسته، دارای ابعاد کوچکتری بوده و در ظرفیت های بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ تن طراحی و تولید می شوند.
سخن پایانی
با بررسی و مقایسه برج خنک کننده خشک (مدار بسته) و برج خنک کننده مرطوب (مدار باز)، به این نتیجه می رسیم که در هر پروژه، با توجه به مواردی چون شرایط آب و هوایی، کیفیت آب منطقه، میزان آب و برق در دسترس، قیمت تمام شده و نیاز موجود، معمولاً یکی از این دو دستگاه به عنوان خنک کننده آبگرم و یا سیال داغ استفاده می شود.
