آشنایی با کولینگ تاور و کاربردهای آن
کولینگ تاور از دیرباز به منظور خنک کردن چیلر و موارد مشابه آن در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بسیاری از مواقع نیز این تجهیزات را برج خنک کننده می‌نامند. البته انواع امروزی آنها دستخوش تغییرات زیادی شده است. در واقع پیشرفت‌های علم و تکنولوژی بر ساختار این خنک کننده‌ها نیز اثر گذاشته است. و تکنولوژی‌های مورد استفاده در آنها بهبود یافته‌اند. به عنوان مثال در بدنه‌ی برج های خنک کننده از فایبر گلاس استفاده شده‌است. و همین امر به افزایش طول عمر این تجهیز منجر گردیده است. در ادامه با کلیت و ساختار و عملکرد برج های خنک کننده بیشتر آشنا می‌شویم.
گروه صنعتی سپیانی فعال در زمینه اتوماسیون صنعتی، راه‌اندازی و ساخت آیس بانک، تعمیر و نگهداری و… از اینکه در ادامه این مقاله ما را همراهی میکنید سپاسگزار است.
کولینگ تاور چیست؟
کولینگ تاور به دستگاهی گفته میشود که دما و حرارت‌های به وجود آمده در سیستم‌های تهویه مطبوع سرمایشی و یا تجهیزات صنعتی را دریافت کرده و سپس آن را به هوای جو منتقل میکند. این دستگاه بسیار مهم در صنایع به دو نوع متمایز گروه‌بندی می‌گردد.
انواع مختلف کولینگ تاور کدام اند؟
برای دسته‌بندی نمودن این تجهیزات خنک کننده شیوه‌ی عمل در آنها را معیار قرار داده‌اند. بر این اساس به دو گروه اصلی تقسیم‌بندی شده‌اند.
- نوع مدار باز
- نوع مدار بسته
در ادامه به معرفی کامل هر یک از این انواع خنک کننده‌ها خواهیم پرداخت.
1- کولینگ تاور مدار باز:
این نوع که با نام های دیگری همچون خنک کننده‌ی مرطوب و تبخیری نیز شناخته میشود دارای راندمان خنک کنندگی بسیار بالایی است. دلیل این نامگذاری این است که آب داغی که به منظور خنک شدن به برج خنک کننده پمپاژ می‌گردد در یک فضا و محوطه‌ی باز در برج به جریان در می‌آید. در این عبور با هوای بیرون تماس پیدا میکند. و به دلیل تماس یافتن آب داغ به هوای آزاد بخشی از آن تبدیل به بخار میشود. به همین دلیل به این نوع از برج‌های خنک کننده تبخیری و یا مرطوب نیز میگویند.
از طرفی به دلیل تبخیر شدن بخشی از آب داغ در فرآیند عبور از داخل کولینگ تاور باید با تزریق کردن آب این میزان از دست رفته‌ی آب را جایگزین نمود. از این رو در این نوع از خنک کننده‌ها مصرف آب داریم. آب داغ در چیلر و یا هر تجهیزات صنعتی دیگری مشابه آن از خش بالایی برج به روی قسمتی به نام پکینگ اسپری می‌گردد. در این قسمت هوا و آب داغ در مجاورت هم قرار می‌گیرند. حرارت و دمای آب داغ به این شیوه به هوا منتقل خواهد شد.
کولینگ تاور مدار باز شامل چه بخش‌هایی است؟
این نوع از برج های خنک کننده دارای بخش‌هایی هستند که شامل:
1- موتور الکتریکی: از نوع گریز از مرکز و یا مدل محوری آن و فن خنک کننده
2- پکینگ ها: به منظور کم کردن سرعت آب و افزایش میزان سطح تماس آب داغ با هوا
3- تشتک: یا حوضچه‌ای که در آن آب خنک شده در بخش زیرین برج تجمع یابد.
4- قطره گیر: این بخش بین پکینگ و فن واقع شده است و موظف است تا از خروج ذرات آب از بخش بالایی برج پیشگیری نماید.
5- سیستم توزیع کننده ی آب داغ: این بخش از نازل‌ها و لوله‌های پاشیدن آب ساخته شده است.
کولینگ تاور های مدار باز از لحاظ ساختار بدنی از دو نوع گرد و مکعبی تشکیل میشوند. جنس مورد استفاده در ساخت آنها نیز فایبر گلاس و گالوانیزه می‌باشد.
2- کولینگ تاور مدار بسته:
این نوع از انواع برج‌های خنک کننده با نام‌های دیگری همچون خشک و کولر دار نیز معروف هستند. به این نوع مدار بسته گفته میشود. زیرا آب داغ در یک مدار کاملا بسته و در شرایطی که اصلا با هوای آزاد در تماس نیست خنک شده و دمای خود را به اتمسفر میدهد. به همین علت هیچ بخشی از آب داغ بخار نمیشود. از این رو مصرف آبی نیز در این نوع از کولینگ تاورها وجود نخواهد داشت. پس طبیعتا تزریق آب نیز صورت نمیگیرد. آب داغ یا هر سیال داغ درگیری که در لوله‌ها جریان می‌یابد با کمک گرفتن از یک فن حرارت خود را به هوا منتقل می‌نمایند. در واقع جداره‌های لوله داغ شده و این گرما به محیط بیرون منتقل میشود.
کولینگ تاور مدار‌بسته شامل چه بخش‌هایی است؟
این نوع از خنک کننده‌ها نیز با توجه به عملکرد و ساختاری که دارند از بخش‌ها و قسمت‌های مختلفی تشکیل میشوند. همچون:
1- ورودی: آب یا هر سیال داغ دیگری از این طریق وارد لوله‌ها میشود.
2- کویل: این بخش در واقع تعدادی لوله‌ی خمیده و پره‌دار هستند.
3- فن: وسیله‌ی انتقال گرما از بدنه‌ی لوله‌ها به بیرون می‌باشد.
4- ورودی هوا: در این بخش هوای بیرون به منظور بهره‌گیری در فرآیند خنک کاری وارد میشود.
5- خروجی آب: از این قسمت هر سیالی که در ابتدای ورود به برج خنک کننده داغ بود به صورت خنک شده خارج میشود.
در حقیقت چون تماس و ارتباطی بین هوا و محتویات داخل لوله‌ها ایجاد نمیشود. و مسیر در برج‌های خنک کننده‌ی مدار بسته کاملا بسته است. از این رو میتوان به جای آب هر سیال دیگری را نیز به این روش خنک نمود و این یک مزیت بزرگ برای این نوع از کولینگ تاور های محسوب میشود.
حتما بخوانید: دستگاه های خط تولید لبنیات
3- کولینگ تاور هیبریدی:
این نوع از انواع برج های خنک کننده در واقع یک ترکیب از دو نوع قبل است. آب داغ داخل کویل‌ها به جریان در می‌آید. همچنین جریان هوا به صورت عمود بر لوله‌ها از بخش پایینی به سمت بالا برقرار میشود. از طرف دیگر از قسمت بالایی برج نیز بر روی سطح لوله‌ها آب اسپری میشود. ذرات آب اسپری شده در تماس با سطح داغ لوله‌ها به بخار تبدیل میشوند. به این شیوه دمای آب داغ داخل لوله‌های برج خنک کننده خنک میشوند. در اطراف کویل‌ها هوا جریان دارد. و این جریان هوا موجب میشود تا فرایند خنک‌سازی آب داغ سرعت بیشتری نیز پیدا کند. همچنین میتوان در فصول سرد افشاندن آب به سطح لوله‌ها را نیز متوقف نمود. در این نوع از فن استفاده‌ای نمیشود. چرا که از آب پاشی سطح لوله‌ها بهره گرفته میشود.
انواع کولینگ تاور بر اساس شیوه جریان
1- خنک کننده با جریان ناهمسو:
در این نوع از انواع مختلف برج های خنک کننده جریان هوا و جهت و جریان آب مورد استفاده به منظور فرآیند خنک سازی در جهت‌های مخالف با یکدیگر ایجاد و برقرار میشوند. در این شیوه آب به وسیله‌ی نازل هایی که به کلکتور در قسمت بالایی برج متصل هستند. از بالا به سمت پایین اسپری میشود و هوا نیز در جهت مخالف با آن از سمت پایین با بالای برج دمیده می‌گردد.
2- خنک کننده با جریان متقاطع:
جریان هوای مورد نیاز در این نوع از برج‌ها از بخش‌های کناری در برج و به صورت افقی دمیده می‌گردد. آب مورد استفاده نیز به صورت عمودی توسط نازل‌ها از بالای برج به سمت پایین وارد میشود. بنابراین جریان هوا و جریان آب در واقع بر هم عمود هستند. در این شیوه هوایی که به منظور خنک کنندگی مورد استفاده قرار می‌گیرد تماس کمتری با آب داغ پیدا خواهد کرد. به همین دلیل از لحاظ راندمان کاری این نوع نسبت به نوع جریان ناهمسو در سطح پایین‌تری واقع است.
کاربردهای کولینگ تاور در صنایع
این تجهیزات از کاربردهای بسیار وسیعی در انواع صنایع برخوردار هستند. صنایعی که از برج های خنک کننده بهره‌برداری می‌نمایند شامل:
- صنعت نفت و پالایشگاه
- صنایع پتروشیمی
- نیروگاه‌های حرارتی
- نیروگاه‌های اتمی
- کارخانه‌های شیمیایی
- صنایع غذایی
- ریخته‌گری
- کوره‌های القایی
- صنایع تولید لاستیک
- صنعت تولی شیشه
- صنعت خودرو سازی
- کارخانه‌های تولید لبنیات
می‌باشد. البته کاربردهای آن به همین موارد خلاصه نمیشود. در ادامه به کاربردهای این برج های خنک کننده در صنایع مهم تر خواهیم پرداخت.
حتما بخوانید: طراحی و راه اندازی خط تولید لبنیات
کاربرد کولینگ تاور در نیروگاه‌ها:
برای خنک نمودن بخاری که از توربین‌ها خارج میشود نیاز به برج های خنک کننده است. آب داغ بعد از آن که به بخار اشباع شده مبدل شد به سمت توربین‌ها حرکت میکند. این توربین‌ها به ژنراتور وصل هستند. و به وسیله‌ی انرژی جنبشی موجود در بخار اشباع شده به حرکت وادار میشوند. در این مرحله برج خنک کننده وارد عمل شده و بخار اشباع شده را به آب اشباع شده بدل میکند.
کاربرد کولینگ تاور در پالایشگاه های نفت:
در پالایشگاه‌ها نفت خام را به دمای 400 درجه‌ی سانتی گراد می‌رسانند. و سپس در برج‌های تقطیر مرحله به مرحله و به کمک آب خنک به برش‌های نفتی قسمت می‌کنند. در این پروسه از برج های خنک کننده برای پایین آوردن دمای مبدل‌ها استفاده می‌گردد.
کاربرد کولینگ تاور در صنعت لاستیک سازی:
در خط تولید لاستیک دستگاهی به نام تزریق پلاستیک وجود دارد. این دستگاه شامل قسمت‌های تزریق و قالب گیری است. در ابتدای کار ذرات ریز پلاستیک درون قیف قرار می‌گیرند. سپس به درون سیلندر هدایت میشوند و از طریق حرکت‌های دورانی شکلی به سمت هل داده میشوند. در بخش بیرونی این سیلندرها المنت‌هایی تعبیه شده‌است. این المنت‌ها حرارتی هستند. در ادامه پلاستیک جامد به پلاستیک مایع تبدیل میشود. و از قطعات مورد نظر ساخته میشود. در انتها نیاز است تا به کمک برج های خنک کننده دستگاه تزریق پلاستیک را خنک نمود.
مطالب مرتبط:
صفر تا 100 خط تولید لاستیک خودرو
تعمیر و نگهداری دستگاه بنبوری خط تولید لاستیک
عوامل موثر بر ظرفیت برج های خنک کننده
در هنگام تهیه و خریداری نمودن کولینگ تاورها به ظرفیت آنها باید توجه شود. این مسئله از اهمیت بسیار بالایی در کارایی برج های خنک کننده برخوردار است. فاکتورها و پارمترهای مهم و تاثیر گذار در ظرفیت این برج‌ها شامل:
- سیال مورد استفاده برای خنک کاری
- دما و حرارت خشک و نیز رطوبت نسبی در محل نصب برج
- میزان دبی آب در گردش
- دما و میزان حرارت آب ورودی به کولینگ تاور
- دما و میزان حرارت مورد نیاز برای آب خروجی از برج خنک کننده
میباشند.
مشکلات متداول در برج های خنک کننده:
در پاره‌ای از اوقات عملکرد و راندمان برج خنک کننده دست خوش مشکلاتی میشود. یا حتی مقدار انرژی مورد استفاده در کولینگ تاور به طور محسوسی افزایش می‌یابد. این موارد نشان دهنده‌ی ایراداتی در برج خنک کننده میباشند. مشکلات و ایرادات برج های خنک کننده شامل:
- نشتی در برج
- تشکیل رسوبات در برج خنک کننده
- غبار گرفتگی در برج
- آلودگی‌های میکروارگانیسمی در بخش‌های مختلف برج
- وجود ارتعاشات و صدای زیاد
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید و ساخت کولینگ تاور فعالیتی ندارد.