كولينگ تاور

كولينگ تاور 

نوعي مبدل حرارتي است كه در آن در اثر برقراري تماس بين آب گرم و هواي خنك باعث پايين آمدن دماي آب گرم مي شود. كولينگ تاور يكي از تجهيزات بسيار مهم در صنعت هاي بزرگ اعم از فولاد ، پتروشيمي ، و ... است  طرز كار كولينگ تاورفايبرگلاس به اين صورت است كه هوايي كه ترجيحا مقدار كمي رطوبت دارد در تماس با آب گرم قرار مي گيرد. در چنين حالتي به دليل وجود اختلاف انرژي و هم چنين گراديان غلظت انتقال انرژي و جرم از آب به هوا صورت مي گيرد. آب از فاز مايع تبخير شده و به فاز بخار مي رود و در اثر تبخيرش مقداري انرژي را نيز به فاز گاز مي برد، مقدار اين انرژي بسيار بالاست و آن هم به دليل بالا بودن گرماي نهان آب است.

عملكرد  كولينگ تاور 

به اين ترتيب در اثر تبخير مقداري آب و خارج كردن گرما از فاز مايع دماي آب پايين مي آيد. لازمه انجام اين فرايند اين است كه هواي مورد استفاده در برج داراي مقدار كمي رطوبت باشد، تا ظرفيت پذيرش آب تبخير شده را داشته باشد. پس به صرفه نيست كه از اين روش در مناطق شمالي كشور استفاده شود، زيرا به دليل رطوبت بالاي هوا در اين مناطق بازدهي اين برج ها بسيار پايين مي آيد.

انواع كولينگ تاور در صنعت 

كولينگ تاور ها را بر اساس پارامتر هاي مختلفي مي توان دسته بندي كرد كه3 پارامتر اصلي دسته بندي اين نوع برج ها عبارتند از:

1- جهت حركت آب و هوا

2- روش انتقال حرارت

3- نوع مكش هوا

انواع كولينگ تاور از نظر شكل ظاهري

1-  كولينگ تاور مكعبي

2- كولينگ تاور مخروطي

انواع كولينگ تاور بر اساس جهت حركت آب و هوا به 2 دسته تقسيم مي شود:

1- جريان متقاطع :

همان طور كه از نام آن مي توان فهميد، در اين تجهيز ورود آب از بالا به پايين و جريان هوا هم به صورت متقاطع وارد مي شود و پس از تماس با آب از بالا خارج مي شود. اين سيستم به 2 دليل مهم بسيار پر استفاده است:

1.كم هزينه ترين سيستم خنك كننده با آب است.

2.ميزان هدر رفت آب گرم در آن بسيار كم است.از اين نوع تجهيزات براي صنايع فشرده سازي هوا بيشتر استفاده مي شود.

از مزاياي اين نوع برج ها مي توان به 3 مورد اشاره كرد:

هزينه پايين

تعمير و نگهداري ساده

كولينگ تاورمتقاطع

2- جريان نا هم سو : 

در اين تجهيز آب از بالاي برج و هوا در خلاف جهت آن از پايين برج وارد مي شود. آب از بالاي پركن ها وارد برج شده و در قسمت پرشده برج با هوا تماس پيدا مي كند. نا هم سو بودن فرايند، هم از نظر انتقال جرمي و هم انتقال حرارت بازدهي بالاتري نسبت به متقاطع دارد. به همين دليل وقتي كه بخواهيم براي حجم زيادي آب عمليات خنك سازي را انجام دهيم، از اين برج ها استفاده مي كنيم.از اين برج ها بيشتر در پالايشگاه هاي نفت و گاز و پتروشيمي استفاده مي شود.

از جمله مزاياي اين نوع برج ها عبارتند از:

بيشترين تماس بين فازها در اين برج ها برقرار مي شود

بيشترين نيروي محركه براي انتقال جرم و حرارت

انواع كولينگ تاور بر اساس روش انتقال حرارت 

1. كولينگ تاورخشك : 

در اين نوع خنك كننده ها آب نقشي ندارد، بلكه سيال فرايندي با عبور از يك مبدل توسط هوا خنك مي شود.

2. كولينگ تاورمدارباز : 

خنك سازي در اين برج ها با تبخير آب انجام مي شود. از مزاياي اين تجهيزات بازده بالاي انرژي است، اما مشكل اصلي اين برج ها نيز هزينه بر بودن بهره برداري آن هاست.

3. كولينگ تاورمداربسته : 

اساس كار اين تجهيز مثل برج هاي مدار باز است. با اين تفاوت كه سيال فرايندي با هواي خنك تماس پيدا نمي كند.

انواع كولينگ تاور بر اساس نوع مكش هوا

1. مكش طبيعي :

در اين تجهيز در اثر تبخير آب دماي هوا بالا مي رود،و همان طور كه مي دانيم، در گازها دما با چگالي رابطه ي عكس دارد.پس با افزايش دما چگالي كاهش مي يابد و هوا به طور طبيعي به بالا صعود مي كند.

از جمله مزاياي اين تجهيز عبارت است از:

ايمني بالا

بازده بالاي انرژي

از معايب اين نوع كولينگ تاور است:

عدم تطابق با شرايط اتمسفري

فضاي مورد نياز نصب

هزينه اوليه بالا

از اين نوع تجهيز در نيروگاه هاي توليد برق بيشتر استفاده مي شود.

2. مكش مكانيكي :

اين نوع برج ها خود به دو گروه تقسيم مي شوند:

دميدن اجباري : در اين دسته از برج ها يك فن در پايين برج وجود دارد كه هوا را به طور نا هم سو با آب تماس مي دهد. در صنايع شيميايي از اين روش استفاده مي شود.

مكش اجباري : دقيقا شبيه برج هاي قبلي است، اما فن در بالاي برج نصب مي شود و هواي ورودي را به بيرون پرتاب مي كند. اين را هم ببينيد

محاسبات و طراحي كولينگ تاور :

پارامتر مهم در طراحي كولينگ تاور

1. دماي حباب مرطوب :

پايين ترين دمايي است كه با تبخير آب در هوا مي توان آن را خنك كرد، اين حالت زماني اتفاق مي افتد كه هوا به حالت 100 درصد اشباع از رطوبت برسد. در برج هاي خنك كننده، اين پارامتر بيانگر يك حالت تعادلي است. در واقع دانستن اين دما در يك محيط جغرافيايي به ما مي گويد كه با استفاده از اين مكانيزم خنك سازي، در نهايت به اين مقدار دما مي توان رسيد.

2. دبي آب :

طبيعي است كه هرچه مقدار آبي كه مي خواهيم خنك كنيم بيشتر باشد،بايد از برج بزرگتري براي اين كار استفاده كنيم.

3. دماي :

عبارت است از اختلاف دماي هواي خروجي و دماي حباب مرطوب كه هرچه كمتر باشد،ظرفيت بالاتري از برج هاي خنك كننده نياز است.چون كم بودن اين پارامتر بيانگر نزديكتر شده به دماي حباب مرطوب است.

4. آب جبراني در كولينگ تاور:

در كولينگ تاورگرماي فرايند از طريق تبخير مقداري آب صورت مي گيرد.هم چنين مقداري آب نيز توسط هوا به بيرون مي رود كه به اين پديده همراه بري آب مي گويند.از اين رو مقدار مواد معدني در آب به تدريج و با گذشت زمان افزايش مي يابد،كه اين موضوع پديده نامطلوبي است.براي حل اين مشكل همواره مقداري آب تحت عنوان آب جبراني به برج وارد مي شود.كه دبي اين جريان از نوشتن موازنه جرم براي آب موجود در برج به سادگي به دست مي آيد.

قيمت كولينگ تاور:

قيمت كولينگ تاور به پارامتر هاي مهمي از جمله زير بستگي دارد :

1-  الكترو موتور

2-  نوع رزين مصرفي

3-  تعدادلايه هاي مصرفي

4-  جنس پروانه

5-  نوع پكينگ

6- جنس قطره گير