برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا چیست؟

برج خنک‌ کننده جریان متقاطع یا برج‌ خنک‌ کن کراس‌ فلو (Cross Flow Cooling Tower) نوعی سیستم مدارباز جهت خنک نمودن آب محسوب می‌شود. این برج خنک‌ کننده ابارا برای اولین بار توسط شرکت ابارا در ژاپن برای خنک‌کردن آب در مناطق شرجی ارائه گردید و به همین دلیل در صنایع برودتی تحت عنوان برج خنک کننده ابارا نیز شناخته می‌شود.

در برج خنک کننده جریان متقاطع جریان آب از بالای برج به سمت پایین پاشیده شده و هوا از قسمت پایین توسط یک فن یا پروانه در جهت عمود بر جریان آب دهش یا مکش‌شده و در این ارتباط جریان آب در سطح عرضی کولینگ تاور خنک می‌گردد. نوع ساختار برج خنک کننده کراس فلو به شکل هندسی مستطیل می‌باشد و جریان هوا از دو طرف توسط لوور یا دریچه‌های ورودی سرتاسری به داخل کشیده می‌شود.

چرا برج خنک کننده جریان متقاطع؟

برج خنک کننده وظیفه دفع گرمای حاصل از تجهیزات صنعتی گرمازا را به عهده دارد. اما این نوع برج خود یک منبع سرمایش تبخیری است که باعث افزایش رطوبت محیط می‌شود. افزایش رطوبت هوا باعث کاهش ظرفیت برودتی کولینگ تاور می‌شود. به همین دلیل، برج خنک کننده جریان متقاطع در مناطق مرطوب به عنوان یک دستگاه مناسب برای خنک کردن آب محسوب نمی‌شود.در مناطق مرطوب، به جای برج خنک کننده جریان متقاطع، از چیلرها استفاده می‌شود که در یک سیکل تراکمی یا جذبی برای خنک سازی آب به کار می‌روند. زیرا خرید چیلر و هزینه تعمیر و نگهداری آن‌ها نسبتاً ساده‌تر و ارزان‌تر است.

از طرفی، شرکت ابارا برای حل این مشکلات، تصمیم به طراحی برج خنک کننده ابارا یا کراس فلو با سیستم گردش هوا به صورت متقاطع گرفت. با این طراحی، هوای محیط رطوبت بالا در تمامی لایه‌ها به صورت یکنواخت با آب در تماس قرار می‌گیرد و راندمان برج‌های خنک کننده با تغییر نوع گردش هوای ورودی بهبود می‌یابد. به عبارت دیگر، این برج خنک کننده  باعث تماس هوای تازه در تمامی سطوح و لایه‌های پکینگ با جریان آب می‌شود و همچنین در لایه‌های بالاتر از خود خاصیت رطوبت‌گیری را حفظ می‌کند.

روش عملکرد برج خنک کننده جریان متقاطع یا کراس فلو به این صورت است که با ورود جریان هوا به صورت عرضی در سراسر سطوح خنک کننده (پکینگ ها)، هوا و آب به صورت عمودی برخورد کرده و در نتیجه دمای آب کاهش می‌یابد. به علت ورود هوا به صورت عرضی در تمامی لایه‌های پکینگ مدیا، هوای تازه در تماس با آب قرار می‌گیرد و در صورتی که هوای تازه وارد شده رطوبت بالایی داشته باشد، برج خنک کننده جریان متقاطع یا برج خنک کننده ابارا قابلیت خوبی برای بهره‌برداری از هوای تازه را دارد.

به عبارت دیگر، با توجه به روش ورود جریان هوا، برج خنک کننده جریان متقاطع بهترین استفاده را در مناطق رطوبتی و مرطوب (شرجی) دارد. ورودی هوا در برج خنک کننده جریان متقاطع از دو طرف دستگاه طراحی شده است و به دلیل روش ورود هوا، لوورهای مکش هوا به صورت سراسری در دو طرف برج خنک کننده نصب می‌شوند.

مقایسه بین برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف

برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف در چندین جنبه با یکدیگر متفاوت هستند. برج خنک کننده جریان متقاطع ارتفاع کمتری نسبت به انواع کولینگ تاور جریان مخالف دارد. همچنین، برای خنک‌سازی به مساحت بیشتری نیاز دارد و آب در آن به صورت یک جریان سطحی خنک می‌شود و در ریزش در لایه‌های مختلف (ارتفاع) تقسیم می‌شود.

در برج های خـنک کننده جریان متقاطع، نوع پکینگ یا سطوح خنک کننده از نوع شانه تخم‌مرغی استفاده می‌شود، در حالی که در جریان مخالف از نوع فیلمی یا آبشاری استفاده می‌شود. همچنین، به دلیل ارتفاع کمتر، برج خنک کننده جریان متقاطع افت فشار کمتری دارد که باعث کاهش توان مصرفی پمپ سیرکولاتور نسبت به انواع برج‌های جریان مخالف می‌شود.
برج خنک کننده جریان متقاطع (برج خنک کننده ابارا) قابلیت ارسال ظرفیت‌های بالا به صورت غیرترافیکی و مونتاژ درب کارخانه را داراست. همچنین، نوع نازلهای استفاده شده در آن از نوع پروانه‌ای است، در حالی که در کولینگ تاور جریان مخالف از نازلهای دایره‌پاش و مربع‌پاش استفاده می‌شود.
در این برج خنک کننده، ورودی آب از قسمت‌های بالا در دو طرف و تشتک‌های سوراخ داری انجام می‌شود و فلنچ ورودی و خروجی آب ندارد. همچنین، در بخش پنل مرکزی آن درب منهول (یا دریچه ورودی) برای عبور و مرور اپراتور در زمان‌های بازدید، تعمیر و نگهداری وجود دارد.

انواع برج خنک کننده جریان متقاطع

چیدمان سطوح خنک کننده یا پکینگ مدیا در کولینگ تاور جریان متقاطع بسیار بیشتر از جریان مخالف استفاده می‌شود. برج خنک کننده جریان متقاطع در مناطقی با نسبت رطوبت بالا یا خیلی مرطوب مناسب است، در حالی که برج خنک کننده جریان مخالف بیبه طور کلی، برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف در برخی ویژگی‌های اساسی متفاوت هستند. در زیر به مقایسه این دو نوع برج خنک کننده می‌پردازم:

برج خنک کننده جریان متقاطع

• دارای ارتفاع کمتری نسبت به برج خنک کننده جریان مخالف است.
• نیاز به مساحت بیشتری برای خنک‌سازی دارد.
• آب در آن به صورت یک جریان سطحی خنک می‌شود و در ریزش در لایه‌های مختلف تقسیم می‌شود.
• نوع پکینگ یا سطوح خنک کننده از نوع شانه تخم‌مرغی استفاده می‌شود.
• افت فشار کمتری نسبت به برج خنک کننده جریان مخالف دارد.
• قابلیت ارسال ظرفیت‌های بالا به صورت غیرترافیکی و مونتاژ درب کارخانه را داراست.
• استفاده از نازلهای پروانه‌ای.

برج خنک کنـنده جریان مخالف

• دارای ارتفاع بیشتری نسبت به برج خنک کننده جریان متقاطع است.
• آب در آن به صورت یک جریان مخالف به سمت پایین جریان دارد.
• نوع پکینگ یا سطوح خنک کننده از نوع فیلمی یا آبشاری استفاده می‌شود.
• افت فشار بیشتری نسبت به برج خنک کننده جریان متقاطع  دارد.
• استفاده از نازلهای دایره‌ پاش و مربع‌ پاش.
• قابلیت انجام عملیات نگهداری و تعمیرات در زمان‌های بازدید با دسترسی آسان به دستگاه‌ها.
• ارتفاع چیدمان سطوح خنک کننده بیشتر است.

همچنین، نوع برج خنک کننده‌ای که در یک پروژه مورد استفاده قرار می‌گیرد، به عوامل مختلفی مانند نیاز حرارتی، هزینه، محل قرارگیری و نیاز به فضای زمین متغیر است. لذا برای انتخاب بهترین نوع برج خنک کننده، باید این عوامل را در نظر گرفت و با تحلیل و مقایسه مشخصات فنی و اقتصادی هر یک، تصمیم گیری صورت گیرد.

مزایای اصلی برج خنک کننده جریان متقاطع

• راندمان بالا در مناطق رطوبتی و کاهش دمای آب در دماهای پایین.
• امکان تولید چندسلولی و کنترل مصرف انرژی، به این معنی که در زمان بار کم، می‌توان یک یا چند موتور را خاموش کرد.
• کاهش هزینه‌های حمل به علت ابعاد مستطیلی در ظرفیت‌های بالا، شامل هزینه‌های بارترافیکی و بزرگ.
• امکان تولید به صورت یکپارچه در ظرفیت‌های بالا به دلیل استراکچر مستطیلی.
• اشغال فضای کمتر نسبت به مدل مخروطی و اشغال ارتفاع کمتر نسبت به مدل مکعبی.
• کاهش هزینه مونتاژ در محل در ظرفیت‌های بالا، زیرا می‌توان به صورت مونتاژ درب کارخانه تولید کرد.
• تعمیر و نگهداری آسان و دسترسی راحت به تمامی اجزای داخلی برج خنک‌ کننده.

معایب اساسی برج خنک کننده جریان متقاطع

• راندمان بسیار ضعیف در مناطق خشک و گرم.
• توزیع آب نامناسب در نازل‌های پاشش آب.
• اشغال فضای زیاد و جانمایی سخت و دشوار.
• ایجاد افت فشار زیاد در هوا و افزایش توان مصرفی موتور.
• رسوب و گرفتگی بیشتر نسبت به برج خنک‌ کننده جریان مخالف.
• یخ‌زدگی مدار آب چرخشی در زمستان.
•  پرتاب قطرات آب به سمت فن و تخریب سیستم هوادهی و هوارسانی در برج خنک‌ کننده.

 

روش‌ های کنترل دمای آب در  این برج خنک کننده

• روش اول

برای کنترل دمای آب خروجی از برج خنک کننده، می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد. یک روش ساده‌ترین استفاده از سنسور دما در کنار ترموستات است، که به وسیله آن می‌توان فن‌های خنک کننده را روشن یا خاموش کرد. در این روش، سنسور دما دمای آب خروجی از برج خنک کننده را اندازه‌گیری می‌کند و در صورتی که دمای آب کمتر از دمای مورد انتظار باشد، فن یا پروانه به صورت خودکار خاموش می‌شوند.

• روش دوم

در برج‌های خنک کننده که دارای فن جریان محوری بزرگ هستند، با استفاده از یک کنترل‌کننده فرکانس (اینورتر) می‌توان دور فن را کاهش یا افزایش داد، یا به طور کلی آن را روشن یا خاموش کرد. برای بهبود کنترل دمای آب خروجی در این برج خنک کننده، می‌توان از یک درایو دور متغیر یا اینورتر در مدار تابلو کنترل استفاده کرد، که با کاهش فرکانس و دور خروجی موتور، دور فن یا پروانه و میزان هوادهی کاهش می‌یابد. در این روش، تعداد زیادی روشن و خاموش شدن موتور جلوگیری می‌شود و همچنین مصرف انرژی به شدت کاهش می‌یابد و استهلاک قطعات مانند پروانه و موتور نیز به حداقل می‌رسد.

• روش سوم

کنترل دبی آب می‌تواند با استفاده از یک شیر سه راه با مسیر کنارگذر در ورودی آب برج خنک کننـده جریان متقاطع (برج خنک کننده ابارا) صورت گیرد. در این روش، بخشی از آب به مدار برگشت وارد می‌شود و باعث تعدیل دمای آب خروجی از برج خنک کننده می‌شود.

محاسبات برج خنـک‌ کننده جریان متقاطع

الف) محاسبه ظرفیت برج خنک‌ کننده

برای تعیین ظرفیت برج خنک‌ کنـنده جریان متقاطع، ابتدا باید به دست آوریم:

• دبی آب در گردش (Flow rate)
• دمای ورودی و خروجی آب

سپس می‌توانیم ظرفیت برودتی واقعی (Real Capacity) را محاسبه کنیم. با در نظر گرفتن دمای دامنه (Approach) و دمای نزدیک به دمای مرطوب محیط، می‌توانیم ضریب ظرفیت (ضریب تاثیر) را محاسبه کرده و ظرفیت طراحی شده را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنیم:

ظرفیت طراحی شده = ظرفیت واقعی × ضریب ایمنی (Factor of Safety)

ب) محاسبه آب مصرفی برج خنـک‌ کننده

تبخیر آب در این برج خنک‌ کننده منجر به افزایش غلظت مواد محلول و ناخالصی‌ها در آب می‌شود. برای این منظور، برج خنک‌ کننـده جریان متقاطع باید به صورت منظم آب را تخلیه کرده و آب سختی‌گیری شده را جایگزین کند. این عملیات می‌تواند به صورت دستی یا اتوماتیک انجام شود. برای این منظور، شیر و فلنچ خروجی جریان تخلیه باید در تشتک برج خنک‌ کنـنده جریان متقاطع نصب شود. مقدار آب مصرفی ناشی از تخلیه و جایگزینی آن با آب سختی‌گیری شده بین ۰.۰۰۱۲ تا ۰.۰۰۰۶ گالن بر دقیقه برای هر تن تبرید در نظر گرفته می‌شود.

مقدار تقریبی مصرف آب در برج خنک‌ کننده جریان متقاطع به دلیل تبخیر برابر با ۰.۲ تا ۰.۳ لیتر بر دقیقه یا ۳ تا ۴.۵ گالن بر ساعت است. بنابراین، با جمع آوری این دو فاکتور، مقدار آب جبرانی برابر با مجموع آب تبخیر و آب تخلیه ناشی از تخلیه زیرآب‌کشی است.

آب مصرفی برج خنک‌ کننده جریان متقاطع = جریان تخلیه + جریان تبخیر

ج) مقدار حجم هوای مورد نیاز در واحد زمان در برج خنک‌ کننده

جریان متقاطعبرای محاسبه میزان حجم هوای مورد نیاز در واحد زمان در برج خنـک‌ کننده جریان متقاطع، معمولاً برای هر گالن در دقیقه بین ۹۰ تا ۱۰۰ فوت مکعب در دقیقه در نظر گرفته می‌شود. به عنوان مثال، اگر برای هر تن تبرید ظرفیت چیلر ۳ گالن در دقیقه در نظر بگیریم، میزان جریان هوای مورد نیاز به ازای هر تن تبرید ۳۰۰ فوت مکعب در دقیقه خواهد بود.

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 قیمت‌ برج خنک کننده ابارا، 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.