بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده

یکی از موضوعات حیاتی در بهره‌وری بهتر برج خنک‌ کننده، روش مناسب تزریق هوا به آب در سیستم خنک‌کننده، یا به عبارت دیگر بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده است. آب در این سیستم با تبادل حرارت با هوا خنک می‌شود. بنابراین، تأمین میزان کافی هوای سرد برای برج‌های خنک‌کننده از مسائل اساسی است که در طراحی کولینگ تاورها باید مدنظر قرار گیرد. در این مقاله، ما از سایت بادران تهویه صنعت برای بررسی بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده و تأثیر آن بر عملکرد نهایی استفاده خواهیم کرد.

انواع جریان هوای داخل برج خنک کننده

در برج‌ های خنک‌کننده، جریان هوا به دو شکل مخالف و متقاطع تأمین می‌شود. بنابراین، برج‌ های خنک‌کننده به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند:

• برج خنک‌کننده جریان مخالف (Counter Flow Cooling Tower): در این نوع برج خنک‌کننده، جریان آب در حال گردش در جهت مخالف جریان هوا قرار دارد. به این ترتیب، آب سرد از بالای برج وارد می‌شود و در طول حرکت به طرف پایین برج حرارت خود را به هوا منتقل می‌کند. جریان هوا از طرف پایین برج به سمت بالا حرکت می‌کند و در این مسیر با آب در تبادل حرارت قرار می‌گیرد.
• برج خنک‌کننده جریان متقاطع (Cross Flow Cooling Tower): در این نوع برج خنک‌کننده، جریان آب در حال گردش در جهت متقاطع جریان هوا قرار دارد. آب سرد از یک طرف برج وارد می‌شود و در این مسیر با جریان هوا در تبادل حرارت قرار می‌گیرد. سپس آب گرم‌تر از سمت متقابل از برج خارج می‌شود. جریان هوا به صورت متقاطع از طرف دیگر برج عبور کرده و در طول این مسیر با آب در تبادل حرارت قرار می‌گیرد.

این دسته‌ بندی‌ها نشان‌دهنده نحوه جریان هوا و آب در برج‌ های خنک‌کننده است و در طراحی و انتخاب برج مناسب برای نیاز‌های خاص باید در نظر گرفته شوند.

جریان هوا در برج های خنک کننده جریان مخالف (Counter Flow)

در برج خنک‌کننده با جریان مخالف، جریان هوا به صورت زیر عمل می‌کند: ابتدا هوا از پایین برج وارد می‌شود و از دریچه ورودی (Louver) عبور می‌کند. سپس به وسیله جریان القایی فن برج خنک‌کننده، به صورت جریان مخالف نسبت به ریزش آب از پکینگ‌ ها در برج خنک‌کننده (مدار باز) و از لوله‌ های کویل در برج خنک‌کننده (مدار بسته) عبور می‌کند. در ادامه، از قطره‌گیرها عبور کرده و از طریق گذشتن از فن کولینگ تاور از دستگاه خارج می‌شود.

در برج‌های خنک‌کننده با جریان متقاطع (Cross Flow)، هوا از طریق دریچه‌های نصب شده در دیواره‌های کناری برج خنک‌کننده با زاویه ۹۰ درجه نسبت به ریزش آب در پکینگ‌ها وارد برج می‌شود. این جریان هوا باعث خنک شدن آب می‌شود.

جریان هوا در برج های خنک کننده جریان متقاطع (CROSS FLOW)

در برج‌ های خنک‌کننده با جریان متقاطع، آب از بالا به پایین در برج ریزش می‌کند و هوا نیز از کناره‌ها به صورت افقی وارد برج می‌شود. در این نوع برج خنک‌کننده، تداخل بین آب و هوا به صورت متقاطع انجام می‌شود. سیستم توزیع آب در برج‌های جریان متقاطع با استفاده از گرانش زمین انجام می‌شود و نیازی به سیستم مکانیکی ندارد، که این امر خطر خرابی را کاهش می‌دهد.

در برج‌ های خنک‌کننده با جریان متقاطع، به دلیل مساحت بیشتر تماس آب و هوا، تبادل حرارت بین آن‌ها بیشتر است و به همین دلیل راندمان این نوع برج‌ها نیز بالاتر است. به دلیل برخورد افقی قطرات آب و هوا، مشکل دریفت یا پرتاب آب به خارج از برج وجود ندارد و در نتیجه کمترین احتمال پرت آب را داریم.

برج خنک‌کننده با جریان متقاطع، مانند برج خنک‌کننده جریان مخالف، دارای چهار دریچه برای ورود هوا نیست و ورود هوا فقط از دو طرف دستگاه انجام می‌شود. ارتفاع دریچه‌ها (لوورها) تقریباً برابر ارتفاع خود برج خنک‌کننده است.

عوامل ایجاد جریان هوای عبوری بهتر در برج خنک کننده

عواملی که بهبود جریان هوای عبوری در برج خنک‌کننده را تسهیل می‌کنند عبارتند از:

• ابعاد دریچه هوا یا Louver

ابعاد دریچه‌های ورود هوا در برج خنک‌کننده نقش مهمی در جریان هوا دارند. اگر ابعاد دریچه‌ها بزرگتر باشند، سرعت هوای عبوری از آنها بیشتر خواهد بود و در نتیجه افت فشار هوا نیز افزایش می‌یابد. به همین ترتیب، نیاز به فن بزرگتر و الکتروموتور قوی‌تری برای پمپاژ هوا به برج خواهد بود. برعکس، اگر ابعاد دریچه‌ها کوچکتر باشند، سرعت هوای عبوری کاهش می‌یابد و افت فشار هوا نیز کمتر می‌شود. بنابراین، سطح لوور یا دریچه‌های برج خنک‌کننده نیز به عنوان یک عامل مهم در بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده در نظر گرفته می‌شوند. سرعت عبوری هوا از دریچه‌ها باید کمتر از سرعت عبوری هوا از سطح پکینگ‌ها باشد.

• سطح و ارتفاع پکینگ‌ها

سطح و ارتفاع پکینگ‌ها نیز به عنوان عوامل مؤثر در افت فشار هوا در برج خنک‌کننده مطرح هستند. هرچه ارتفاع پکینگ‌ها بیشتر باشد، افت فشار هوای عبوری از پکینگ‌ها نیز بیشتر می‌شود و در نتیجه نیاز به فن بزرگتر و الکتروموتور قوی‌تری برای پمپاژ هوا به برج خواهد بود. ارتفاع پکینگ‌ها همچنین تأثیر مستقیمی بر روی انتقال حرارت بهتر و بازده برج دارد. همچنین، سطح پکینگ‌ها نیز تأثیر مستقیمی در افزایش راندمان برج خنک‌کننده دارد. هرچقدر سطح افزایش یابد، انتقال حرارت بهتر و افت فشار هوای کمتری در جریان هوا در برج خنک‌کننده رخ می‌دهد. همچنین، افزایش سطح پکینگ‌ها منجر به کاهش سرعت عبوری از پکینگ‌ها می‌شود.

• قطره‌گیر

قطره‌گیرها برای جلوگیری از پرتاب آب به بیرون توسط فن برج خنک‌کننده استفاده می‌شوند. اما در کل، بازنوسازی یک برج خنک‌کننده شامل فرآیندهای مختلفی می‌شود که به منظور بهبود عملکرد، به روزرسانی و بازسازی برج انجام می‌شود. ممکن است عملیات تعمیرات و نگهداری روزانه، شستشوی برج، بازسازی سیستم آب خنک‌کننده و بهبود طراحی جریان هوا و سیستم تهویه انجام شود. همچنین، استفاده از فناوری‌های جدید و بهبودهای فنی نیز می‌تواند در بازنوسازی برج خنک‌کننده مورد استفاده قرار گیرد. برای اطلاعات دقیق‌تر در مورد بازنوسازی برج خنک‌کننده کوره آهن، بهتر است با متخصصان و کارشناسان مربوطه تماس بگیرید چرا که آنها قادر به ارائه راهنمایی دقیق‌تر در این زمینه هستند.

• فن برج خنک‌کننده با دیفیوزر

فن برج خنک‌کننده با دیفیوزر یک عامل بسیار مهم در افزایش سرعت جریان هوای خروجی و کاهش صدای فن است. ارتفاع دیفیوزر می‌تواند به عنوان یک عامل تنظیم کننده صدای فن عمل کند. ارتفاع بیشتر باعث کاهش صدای فن می‌شود، اما ارتفاع زیاد ممکن است باعث افزایش سرعت جریان به یک مقدار غیرمطلوب شود.

در محیط‌هایی که سرعت باد بالا است، می‌توان از دیفیوزرهایی مانند دیفیوزر L استفاده کرد. این نوع دیفیوزر باعث می‌شود که جریان هوای خروجی از دیفیوزر هم‌جهت با جریان باد باشد و از تداخل جریان خروجی برج خنک‌کننده با جریان باد جلوگیری شود.

تجزیه و تحلیل بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده نشان می‌دهد که استفاده از این نوع دیفیوزرها در مناطق با سرعت باد بالا، باعث افزایش به‌شدت کارایی نسبت به استفاده از دیفیوزرهای معمولی می‌شود.

• RPM پروانه فن

دوران در دقیقه (RPM) پره فن باید به گونه‌ای تنظیم شود که سرعت نوک پره از یک حد مشخص بیشتر نشود. این موضوع باعث می‌شود که در برج‌های خنک‌کننده با طول پره کم، استفاده از کوپل مستقیم الکتروموتور و پره فن امکان‌پذیر نباشد. همچنین هرچه قطر پره بزرگتر باشد، دوران در دقیقه (RPM) فن کاهش می‌یابد و این باعث کاهش لرزش فن و سرعت نوک پره می‌شود.

• انتخاب مناسب فن

فن برج خنک‌کننده استک با دو پارامتر دبی هوای عبوری و میزان افت فشار هوا در برج خنک‌کننده انتخاب می‌شود. تعداد بلیدها یا پره‌های فن نیز با خستگی پره‌ها مرفن برج خنک‌کننده با دیفیوزر یک عنصر مهم در سیستم خنک‌کننده برجی است که برای افزایش کارایی و عملکرد آن استفاده می‌شود. دیفیوزر در بالای فن برج قرار می‌گیرد و جریان هوا را هدایت می‌کند.

استفاده از دیفیوزر در فن برج خنک‌کننده دارای چندین مزیت است:

افزایش سرعت هوا

دیفیوزر باعث افزایش سرعت جریان هوا می‌شود. این افزایش سرعت منجر به افزایش تبادل حرارت و کاهش دمای آب در برج می‌شود.

کاهش صدا

دیفیوزر باعث کاهش صدای تولید شده توسط فن می‌شود. این امر می‌تواند در محیط‌هایی که نیاز به کاهش سطح صدا وجود دارد، بسیار مفید باشد.

بهینه‌سازی توزیع هوا

دیفیوزر به توزیع یکنواخت‌تر هوا در برج کمک می‌کند. این باعث می‌شود که تمامی ناحیه‌های برج به طور یکسان خنک شوند و هیچ ناحیه‌ای از حرارت ناهمگون نماند.

کاهش اثرات باد

دیفیوزر می‌تواند اثرات نامطلوب باد را کاهش دهد. با استفاده از دیفیوزر، جریان هوا به طور مطلوب‌تری از برج خارج می‌شود و تداخل با جریان باد کاهش می‌یابد.

با ترکیب فن برج خنک‌کننده با دیفیوزر، می‌توان کارایی و عملکرد برج را بهبود بخشید و از مزایایی مانند افزایش تبادل حرارت، کاهش صدا و بهینه‌سازی توزیع هوا بهره‌برد.

الکتروموتور برج خنک کن

باید برای دبی هوا و افت فشار هوا یک قدرت مناسب برای الکتروموتور انتخاب گردد. هر چه قدر الکتروموتور با قدرت بالاتری انتخاب شود باعث سوختن الکتروموتور می شود و هر چه قدر الکتروموتور ضعیف تر انتخاب شود، باعث افزایش بیش از حد الکتروموتور و سوختن الکتروموتور می شود؛ پس نیاز است که قدرت الکتروموتور به صورت دقیق مشخص شود.

• درزها

با وجود درزها، کارایی برج خنک‌کننده کاهش می‌یابد. این به دلیل این است که هوای القایی تمایل دارد از مسیری عبور کند که مقاومت کمتری دارد. بنابراین، اصلاح و بسته‌بندی درزهای بدنه برج خنک‌کننده می‌تواند بهبود راندمان برج را به همراه داشته باشد.

• فاصله برج خنک کننده

فاصله بین برج‌های خنک‌کننده نیز یکی از عوامل بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده است که باید به منظور جلوگیری از تداخل جریان هوای خروجی از یکدیگر رعایت شود. همچنین، در صورت وجود برج خنک‌کننده در نزدیکی دیوار بلند، بهتر است فاصله مشخصی از دیوار را رعایت کرد تا اختلال در عملکرد برج خنک‌کننده به وجود نیاید.

استفاده از دو فن در یک برج خنک‌کننده توصیه نمی‌شود، زیرا عملکرد فن‌ها ممکن است متفاوت باشد و باعث اختلال در جریان هوا در داخل برج و تأثیر منفی بر عملکرد برج گردد.

جریان هوا در برج های خنک کننده هیبریدی

جریان هوا در برج‌ های خنک‌ کننده هیبریدی باید به گونه‌ای تنظیم شود که نه خیلی کم باشد تا انتقال حرارت انجام نشود و نه خیلی زیاد باشد تا صدای زیادی در هنگام عبور از بین فین‌های کویل ایجاد شود.

نتیجه گیری

به طور خلاصه، جریان عبوری و سرعت آن در تمام قسمت‌های برج خنک‌کننده بسیار مهم است. سرعت در لوور یا دریچه ورودی باید کمتر از سرعت عبوری از خروجی فن باشد تا فشار هوای دریچه ورودی کاهش یابد.

همچنین، دبی هوای فن باید با سطح پکینگ‌ها همخوانی داشته باشد تا سرعت هوای عبوری از پکینگ‌ها انتقال حرارت مناسب را فراهم کند. در انتخاب فن، دبی هوا و افت فشار کل هوا در داخل برج خنک‌کننده باید مشخص شده باشد تا قدرت الکتروموتور و قطر پره مشخص شود.

سرعت در نوک پره فن نباید از یک مقدار مشخص بیشتر شود تا پره‌ها از هاب فن جدا نشوند و خسارتی ایجاد نشود. همچنین، تعداد بلیدها باید به گونه‌ای باشد که فن را خسته نکند و به آن آسیب نرساند.

افت فشار در برج خنک‌کننده اصلی‌ترین بخش مربوط به دریچه ورودی، پکینگ‌ها، کویل و قطره‌گیر است و فن انتخاب شده باید بتواند این افت فشارها را تحمل کند.

همچنین، وجود درز در برج خنک‌کننده غیرمطلوب است و تجزیه و تحلیل بهینه سازی جریان هوا در برج خنک کننده نشان می‌دهد که سقف برج خنک‌کننده باید مورب باشد و به سمت دیفیوزر فن تمایل داشته باشد تا جریان هوای بازگشتی به برج خنک‌کننده جلوگیری شود. زاویه پره‌های برج خنک‌کننده نیز باید مناسب باشد تا دبی هوا بهینه باشد و از جریان بالای الکتروموتور جلوگیری شود.

شرکت ایران کولینگ سیستم

کیفیت و قابلیت‌های مناسب را برای صنایع بتن تولید می‌کند. این شرکت انواع برج های خنک کننده صنعتی و پکینگ برج خنک کننده را با ظرفیت‌ها و ابعاد مختلف، مناسب برای نیازهای مختلف صنایع بتن عرضه می‌کند. بنابراین، می‌توانید با توجه به نیازهای خود و مشخصات مورد نیاز دستگاه یخساز، از شرکت ایران کولینگ خرید این محصولات را انجام دهید.

از مزایای خرید یخساز صنعتی ایران کولینگ می‌توان به کیفیت بالا، عملکرد قوی، بازدهی اقتصادی، قابلیت کنترل دمای دقیق و همچنین خدمات پس از فروش حرفه‌ای اشاره کرد. این شرکت تلاش می‌کند تا با ارائه محصولات با کیفیت و خدمات متمایز، نیازهای مشتریان خود را در صنایع بتن برآورده کند.

با توجه به تخصص و تجربه ایران کولینگ در زمینه برج خنک کننده، شما می‌توانید با اطمینان خرید خود را از این شرکت انجام دهید.

برای مشاهده و مقایسه انواع برج‌های خنک‌کننده با برندها و ظرفیت‌های مختلف، و همچنین اطلاع از قیمت‌های به‌روز محصولات، به سایت مجموعه تخصصی تجهیز سرمایش (اولین و معتبرترین مجموعه تخصصی در حوزه تجهیزات تاسیسات ساختمان و کلیه دستگاه‌های تهویه مطبوع از سال ۱۳۸۳ و دارای ۳ جواز کسب معتبر) مراجعه نمایید. شما می‌توانید در ساعات اداری با شماره تلفن ۸۸۸۲۲۵۵۰-۰۲۱ تماس بگیرید و از کارشناسان واحد تهویه مطبوع مجموعه تخصصی تجهیز سرمایش مشاوره دریافت کنید.