برج خنک کننده چیست و دارای چند نوع است؟

برج خنک کننده چیست و دارای چند نوع است؟ برج خنک کننده یا Cooling Tower که یکی از تجهیزات صنعتی محسوب می شود، برای خنک کردن آب یا مایعات دیگر، در فرآیندهای حرارتی، مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم، با انتقال حرارت، دما را کاهش می دهد و می تواند از نوع خشک (مدار بسته)، تر (مدار باز)، متمرکز و اجباری باشد. 

امروزه با بهره گیری از تکنولوژی های پیشرفته، طراحی بهینه و استفاده از مواد جدید، این سیستم ها، بهبود یافته و عملکرد بهتری را ارائه می دهند؛ مانند برج خنک کننده با دریچه تنظیم هوا، تعلیق محوری، برج های خنک کننده با تکنولوژی تبخیر اشعه و… که از نسخه های جدید این برج های خنک کننده است. معمولا، این تجهیزات، در صنایع مختلفی مانند نیروگاه ها، پالایشگاه ها، صنایع شیمیایی بزرگ، صنایع غذایی و…  استفاده می شوند.

کاربرد برج خنک کننده چیست و چه کاربردی دارد؟

در پاسخ به این سوال که برج خنک کننده چیست، باید بگوییم که یک مبدل حرارتی است که حرارت و دمای اضافه آب را گرفته و به اتمسفر منتقل می کند و تمامی کارخانه های بزرگ و صنایع شیمیایی، از این سیستم به منظور خنک کردن سیالات، بهره برداری می کنند. صنایعی که برج خنک کننده در آن ها مورد استفاده قرار می گیرد عبارت اند از:

• نیروگاه ها: در نیروگاه ها، برای خنک کردن آب مورد استفاده در توربین ها و سیستم های تهویه مطبوع، از برج خنک کننده استفاده می کنند. 
• صنایع شیمیایی و پتروشیمی: در این صنایع، برای خنک کردن فرآیندهای شیمیایی و پتروشیمی، از برج های خنک کننده بهره می گیرند. 
• صنعت فولاد: در فرآیندهای تولید فولاد، از این برج ها برای خنک کردن آب استفاده شده در فرآیندهای کوره و سایر قسمت های حرارتی در تولید فولاد، استفاده می شود. 
• صنایع آلومینیوم و فلزات: از این سیستم در تولید آلومینیوم و فلزات، برای خنک کردن آب استفاده می شود. 
• صنعت خودروسازی: در صنعت تولید خودرو، برای خنک کردن آب استفاده شده در موتورها و دیگر بخش های خودرو، استفاده می کنند. 
• ساختمان ها و تاسیسات: در بعضی از سیستم های تهویه مطبوع و سیستم های خنک کننده مرکزی ساختمان ها، کار گرفته می شود.

به طور کلی، از برج خنک کننده در مکان هایی استفاده می شود که مایعات یا سیالات نیاز به خنک کردن دارند.

انواع برج خنک کننده

برج های خنک کننده را می توان بر اساس نوع عملکرد، ساختار و روش خنک کردن، به 4 مدل تقسیم بندی کرد که پر کاربرد ترین آن ها نوع مدارباز یا تر و نوع مداربسته یا خشک است.

تاریخچه و اجزای این برج

 برج خنک کننده، به عنوان یکی از ابداعات مهم در زمینه مهندسی، حرارتی، برای سرد کردن سیال های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد و تاریخچه ای طولانی دارد. تاریخچه این برج های خنک کننده، به طور کلی از دهه 1930 آغاز می شوند. در ابتدا، برای خنک کردن آب از روش های سنتی مانند استفاده از برکه ها و استخرها استفاده می شد. اما با گسترش صنایع و افزایش نیاز بشر به خنک کردن بزرگ تر سیال ها، سیستم هایی با کارایی بالا و فضای کمتر، پدید آمد.

در دهه 1950، برج های خنک کننده با ساختاری شبکه ای با استفاده از فن ها و ابزارهای مکانیکی، برای ایجاد جریان هوا به کار گرفته شدند. در دهه ۱۹۶۰، ساختاری جعبه ای شکل در اندازه و ارتفاع های متفاوتی، به خود گرفته اند و در سال های بعد با پیشرفت تکنولوژی، تجهیزاتی برای بهبود عملکرد برج های خنک کننده به کار گرفته شدند. از جمله این تکنولوژی ها می توان به برج خنک کننده با دریچه تنظیم هوا، تعلیق محوری، برج های خنک کننده با تکنولوژی تبخیر اشعه و… اشاره کرد.

اجزای برج خنک کننده

برج خنک کننده، یک سیستم پیچیده است که از تعدادی اجزا، شامل بدنه، فن، پمپ، پوشش خنک کننده، دریچه و سیستم تهویه تشکیل شده است. 

1. بدنه برج (Tower Body)

بدنه برج، ساختار بزرگی است که معمولاً از جنس فولاد یا بتن ساخته شده است و شامل تجهیزات داخلی برای جریان سیال و هوا می شود.

2. فن ها (Fans)

فن ها، جهت جابجایی هوا در این مبدل حرارتی، استفاده می شوند. این قطعات با ساخت و نصب در نواحی مختلف برج، هوا را به داخل برج جذب کرده و سپس با ایجاد جریان هوای قوی، از سطح برج، حرارت را خارج می کنند. فن ها، بیشتر به صورت محور عمودی در برج های خنک کننده قرار می گیرند.

3. پمپ ها (Pumps)

پمپ ها، برای چرخاندن سیالات و خنک کردن آن ها در سیستم برج استفاده می شوند. این تجهیزات، مسئول ایجاد فشار و جابجایی سیال بین برج خنک کننده و سیستم دیگر است.

4. پوشش خنک کننده (Cooling Fills)

پوشش خنک کننده درونی برج، یک ساختار خاص است که به هدف افزایش سطح تماس سیال با هوا و انتقال حرارت بیشتر، بر روی سطح داخلی برج، قرار گرفته است. این پوشش، بیشتر از مواد شبکه ای، تشکیل شده که به سیالات اجازه می دهد از طریق آن عبور کند و با هوای تازه تعامل داشته باشند.

5. دریچه ها (Dampers)

دریچه ها یا درب ها در برج خنک کننده، برای کنترل جریان هوا استفاده می شوند. این قطعات، معمولاً در نقاط ورود و خروج هوا قرار دارند و میزان جریان هوا را تنظیم می کنند. دریچه ها می توانند به صورت دستی یا اتوماتیک کنترل شوند.

6. سیستم تهویه (Ventilation System)

برای تامین هوای تازه و تهویه مناسب در داخل برج خنک کننده، سیستم تهویه کار گذاشته می شود. این سیستم شامل ورودی های هوا (air intake) و خروجی های هوا (air exhaust) است که هوا را جابجا می کنند و به جریان آن در داخل برج، کمک می کند.

7. سیستم کنترل (Control System)

سیستم کنترل در برج خنک کننده، عملکرد مختلف اجزای برج را کنترل می کند. این سیستم شامل سنسورها، کنترلرها و دستگاه های کنترل است که اطلاعات مربوط به دما، فشار، جریان هوا و سایر پارامترهای مربوطه را دریافت کرده و بر اساس آن ها تنظیمات لازم را اعمال می کند. سیستم کنترل به طور خودکار عملکرد برج را مدیریت کرده و از مصرف انرژی و کارایی برج اطمینان حاصل می کند.

سخن آخر

برج خنک کننده چیست؟ برج های خنک کننده، سازه هایی هستند که برای خنک کردن سیال های صنعتی که حرارت زیادی دارند، استفاده می شوند. این سیال ها، از طریق یک فن یا پمپ به بالا می روند و در آنجا با هوای تازه، تعامل پیدا کرده و در نهایت به صورت خنک، به سیستم بر می گردند. برج های خنک کننده دارای 4 مدل هستند که 2 مورد آن، نوع مدار باز و بسته، بیشترین کاربرد را در فرایند های صنعتی دارند.

در نوع خشک (بسته)، مایع خنک شونده از لوله های فلزی عبور کرده و با هوای گرم و خشک که از طرف دیگر برج، عبور می کند، تبادل حرارتی انجام می دهد، تا سیالات خنک شوند. همچنین در مدل تر یا مدار باز، هوای خنک و مرطوب که از طرف دیگر برج، عبور می کند و تبادل حرارتی را به وجود می آورند، در این صورت سیالات، سرد می شوند. این تجهیزات که نوعی مبدل حرارتی محسوب می شوند در نیروگاه ها، صنایع شیمیایی و پتروشیمی، صنعت فولاد، آلومینیوم، فلزات، خودروسازی و تاسیسات، مورد استفاده قرار می گیرند.