دانلود مقاله انواع برج های خنک کننده

انواع برج های خنک کننده Natural draft – Bottle Type – Counter Flow – Cro  از پکینگ ها به عنوان سطح انتقال حرارت در برج خنک کننده استفاده می گردد.

 هدف از طراحی پکینگ های ورقه ای شرکت صنایع پایدار به حداکثر رسانیدن عملکرد دمایی برج خنک کننده می باشد. پکینگ ها ی ورقه ای از بهترین نوع ورقه های PVC  بوده و با استفاده از افزودنی های خاص، از نظر مشخصات فیزیکی، ضربه پذیری، استحکام کششی ، مقاومت دمایی و...  منطبق با روشهای تست استانداردASTM و استاندارد(CTI) Bulletin  STD-136  می باشد. افزون بر این در برابر اشعه ما وراء بنفش و رشد باکتری، ازجمله باکتری لژیونلا (Legionella) که اغلب در منابع آب طبیعی،آب های راکد، چشمه های آب گرم و باتلاق ها وجود دارد، مقاوم می باشند. در برج های خنک کننده، هوا سازها، مرطوب سازها و... نیز امکان رشد این باسیل هوازی وجود دارد. این مشکل بیشتر در برج های صنعتی که منبع تغذیه آنها آبهایی آلوده به جلبک و باکتری می باشد، بروز می کند. از طرف دیگر وجود آب گرم و منبعی از آهن در این سیستم ها، بر میزان رشد و تکثیر این عوامل افزوده است. به واسطه فن دستگاه های مذکور  باکتریLegionella  به همراه گرد خاک معلق در هوا( که حتی از 5 میکرون هم بزرگتر نیستند) وارد مجاری تنفسی شده، در شش ها نفوذ و منجر به  عفونت می شود. امروزه با استفاده از پلاستیک در ساخت پکینگ های برج  خنک کننده،  این بیماری قابل کنترل می باشد.

مواج بودن از جمله مزایای دیگر این ورقه ها  است، که با انتقال و تقسیم فشار به چین خوردگی های بعدی  میزان فشار بر روی سطح هر ورقه را کاهش می دهد. درکاربرد های صنعتی با درجه رسوب گیری بالا از شیارهایی با عمق بیشتر استفاده می گردد، زیرا باکمتر شدن عمق این شیار ها، نیاز به آب تمیزتری جهت کارکرد برج می باشد.

پکینگ های این شرکت در طرح های متنوع با شیارهای عرضی و عمودی بصورت لانه زنبوری و شانه تخم مرغی با نسبت های متفاوت سطح به حجم و در ضخامت های مختلف با زاویه و ارتفاع شیار متفاوت که هر کدام تأثیرات متفاوتی در عملکرد دمایی برج خنک کننده دارند،تولید و عرضه می گردند.

شکل۱ - شیارهای عرضی

شکل۲- شیارهای عمودی

 هر دو حالت شیارهای عرضی و عمودی( vertical and  cross corrugated )باعث بهبود در عملکرد دمایی و کاهش سرعت آبی که به صورت لایه ای از فیلم یا غشای نازکی بر روی پکینگ در آمده است می شود. البته این کاهش سرعت در پکینگ با زاویه غیر عمود، سبب افزایش میزان رسوب می گردد. نکته قابل توجه این است که میزان کم رسوب،  بر روی سطح پکینگ تأثیر مهمی در عملکرد دمایی برج خنک کننده ندارد ولی در صورتیکه میزان رسوب شدید بوده و مانع آرایش آب به صورت فیلم و مسدود نمودن جریان هوا گردد، به موجب آن، تأثیر زیان آور بر روی عملکر دمایی برج خنک کننده می گذارد.

در بسیاری از برج های خنک کننده از پکینگ های تلفیقی Mixed Media جهت بهبود در عملکرد برج استفاده می گردد. نتایجی که در آزمایشات ارائه شده در مقاله شماره CTI TP95-13 آمده است به صورت زیر می باشد:

ارتباط داده های انتقال حرارت و افت فشار در جریان آب و هوا  برای ترکیب بلوک با ارتفاع  mm ۶۰۰و شیارهای  mm ۱۸و دو بلوک mm ۶۰۰با شیار  mm ۱۳با فرمول های مقابل بیان می شود.

kaY/L = 1.742 (L/G)-0.711L-0.258

N=18.47 L0.183G-0.277

برای فهم ساده تر، مقایسه عملکرد پکینگ تلفیقی PVC و پکینگ اسپلاش چوبی در نیروگاه Didcot (ECTR )، برای درجه حرارت آب برگشتی از پکینگ، پیش بینی های کامپیوتری بیان می گردد. دمای بازسرمایش برای پکینگ های تلفیقی با عمق 8/1 متر19.3°Cپیش بینی و برای پکینگ های اسپلاش چوبی 21.8°C اندازه گیری شد که کاهش آن 5/2 k می باشد. البته این محاسبات درباره تمامی برج های خنک کننده صادق می باشد. در اولین تعویضی که در برج خنک کننده مذکور صورت پذیرفت تقریباً 5/17 درصد بهبود در دمای آب خروجی برج بوجود آمد که به معنی کاهش94/2 k دمای آب بازسرمایش  می باشد.

هدف استفاده از پکینگ در برج خنک کننده

1- آب گرم در اثر تماس با هوای سرد، در برج خنک کننده، خنک می شود.که این سرمایش به واسطه:

الف -حدود 75 درصد تبخیر از طریق انتقال جرم است

ب- حدود 25 درصد انتقال حرارت محسوس از طریق هدایت و جابجایی می باشد.

2- انتقال جرم از جریان بخار آب گرم به هوای سرد صورت می گیرد که به درجه حرارت مرطوب محیط (ورودی هوا) بستگی دارد.

3- با افزایش درجه حرارت مرطوب، آنتالپی هوای ورودی افزایش می یابد.

4- حجم پکینگ تعیین کننده راندمان برج خنک کننده است.

5- از پکینگ برای بوجود آمدن   غشایی از آب گرم ورودی بر روی سطوح گسترده استفاده می شود.

6- پکینگ زمان مناسب مورد نیاز برای تماس بین آب و هوا را ایجاد می کند.

7-اقبصادی بودن استفاده از پکینگ های غشایی به دلیل  قیمت نسبتاً ارزان آنها که  نزدیک به ۱۰ تا ۲۰ درصد قیمت کل برج خنک کننده  می باشد.

خصوصیات پکینگ مناسب 

1- در مقابل عوامل شیمیایی آب مقاوم باشد.

2-  در برابر خوردگی مقاوم باشد.

3-  زمان مناسبی برای ایجاد فیلمی از آب گرم جهت تبخیر ایجاد نماید.

4-  در مقابل درجه حرارت آب گرم تا 50 درجه سانتیگراد مقاوم باشد.

5-  کمترین افت فشار استاتیک را در برابر جریان هوا داشته باشد.

مشخصات فنی

پکینگ های ورقه ای ساخته شده از پی وی سی در برابر عوامل شیمیایی ، الکلی، اسیدها، گریس ها، روغن ها، چربیها و مواد بیولوژیک کاملاً مقاوم می باشند. از جمله فواید PVC پایداری، طولانی بودن عمر مفید، خاصیت خود خاموشی و قابلیت یکنواخت ساختن قطرات آب (Wetting ) بر روی سطح می باشد.

پکینگ ها از ورق های متعدد PVC ساخته می شوند که آرایش هندسی سطح پکینگ های مذکور منجر به افزایش میزان تبخیر،کاهش افت فشار، کاهش مقاومت هوا، برای انتقال بیشتر حرارت و رطوبت می گردد. این نوع پکینگ ها قابل باز یافت و دوست محیط زیست می باشند.

نوعی از پکینگ های تولیدی این شرکت  ضد رسوب(Anti Fouling) می باشند که تنها میزان کمی رسوب داخل آنها ایجاد می گردد، درنتیجه از افزایش رسوب در مدت کارکرد برج جلوگیری می شود. همانطوریکه در شکل 2 نشان داده شده شیارهای پکینگ ضد رسوب تولیدی این شرکت به صورت عمودی طراحی شده اند. از این پکینگ تنها در برج های خنک کننده از نوع Counter Flow استفاده می گردد.

موارد استفاده

از پکینگ ها در انواع برج های خنک کننده Natural draft – Bottle Type – Counter Flow – Cross Flow ،مربوط به صنایع کاغذ ، فولاد ، قند ، شکر ، غذایی ، شیمیایی ، پتروشیمی ، پالایشگاه ها، نیروگاه ها، انواع سیستم های تهویه و برای ارتقاء راندمان برج های خنک کننده قدیمی استفاده می شود. از طرف دیگر،در انواع شوینده های هوا، رطوبت زنها، سیستم های تصفیه فاضلاب ، برج های ازت زدایی و حوضچه های پرورش ماهی نیز کاربرد دارند.

بررسی انواع برجهای خنک کننده

انواع برج خنک کننده :

الف) برجهای خنک کننده مرطوب : WET - COOLING TOWER

برجهای خنک کننده مرطوب حرارت تلف شده به وسیله دستگاه را به وسیله مکانیزمهای زیر به محیط می دهند:

1. بوسیله افزایش حرارت هوای اطراف

2. بوسیله تبخیر بخشی ازآب در حال گردش در سیستم

3. بوسیله افزایش دمای مخزن طبیعی آب جمع آوری سرد شده

برج های خنک کننده یک سیستم توزیع و پخش آب گرم دارند که آب را بصورت یکنواخت روی یک شبکه کاری مشبک از تخته های افقی نزدیک به هم می باشد که این شبکه ها آکنه نامیده می شوند . آکنه ها آب سرازیر شده از بالای برج را با هوایی که از میان آنها حرکت می کند کاملاً مخلوط کرده بطوریکه آب بصورت یک قطره از یک آکنه به سطح آکنه دیگر توسط نیروی ثقل خود می ریزد .

هوای بیرونی از طریق منافذی که بصورت میله های افقی در اطراف برج قرار دارند وارد می شوند . این میله ها بمنظور نگهداری آب در داخل خود بطرف پائین مایل هستند . در اثر اختلاط آب و هوا ، انتقال حرارت و انتقال جرم اتفاق افتاده و در نتیجه آب سرد می گردد . آب سرد شده در حوضچه بتنی که در انتهای برج قرار دارد جمع آوری شده و سپس بطرف کندانسور پمپ می شود . اکنون هوای مرطوب و گرم از بالای برج خارج می گردد .