برج‌های فلزی مرسوم که در بسیاری از کاربردها تنها چند سال عمر می‌کنند، با مسائل زیست‌ محیطی و اقتصادی، از جمله افزایش استفاده از مواد شیمیایی، هزینه‌های نگهداری بالاتر، هزینه‌های جایگزینی و دسترسی مواجه می‌شوند. برج‌های خنک کننده با طراحی پلاستیکی HDPE مهندسی شده، مؤثرترین گزینه موجود برای تصفیه آب را امکان‌پذیر می‌کنند. این امر می‌تواند به کاربران این امکان را بدهد تا در چرخه‌های غلظت بالاتری کار کنند و در نتیجه در آب مصرفی صرفه‌جویی کنند. این می‌تواند باعث ذخیره ده‌ها هزار گالن آب در سال شود. این صرفه‌جویی در آب و مواد شیمیایی می‌تواند بسیار زیاد باشد و به حل مسائل و مشکلات مربوط به کمبود آب و همچنین صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیاتی کمک کند. برج‌های خنک ‌کننده این طرح جریان مخالف نیز آب را کاملاً محصور و دور از نور خورشید نگه می‌دارند، در نتیجه فرصت رشد بیولوژیکی را کاهش می‌دهند که به مواد شیمیایی تصفیه آب کمتری نیاز دارد.

چگونه سیستم‌های برج خنک کننده می‌توانند به کسب و کارها در صرفه‌جویی در هزینه کمک کنند؟

به این موضوع فکر کنید: سیستم‌های برج خنک ‌کننده برای بسیاری از مشاغل ضروری هستند، به این معنی که کارآمدی در عملیات و محصولات می‌تواند به تأثیرگذاری بر نتیجه نهایی کمک کند. مصرف آب می‌تواند یک هزینه عملیاتی عمده باشد و برج‌های خنک کننده توانایی بازیافت حدود 98 درصد از آب مصرفی در خنک سازی فرآیند یا تهویه مطبوع را دارند. با ساختن این واحد از پلاستیک و استفاده از آب به جای هوا به عنوان روش خنک ‌کننده، صاحبان مشاغل می‌توانند کاهش هزینه‌های انرژی، تعمیر و نگهداری کم یا زیاد و طول عمر محصول را در مقایسه با سیستم‌های فلزی قدیمی‌تر پیش‌بینی کنند. این یک سناریوی بسیار مطلوب برای هر کسب و کاری برای کاهش هزینه است. علاوه بر این، بسیاری از مشتریان از دانستن این موضوع که کسب ‌و کارها و صنایعی که از جوامع حمایت می‌کنند، نگران محیط ‌زیست هستند و در جهت اقدامات پایدار تلاش می‌کنند، قدردانی می‌کنند. این ممکن است عاملی برای پس‌انداز پول نباشد، اما می‌تواند اعتماد مصرف کننده را افزایش دهد و این برای پیشرفت کسب و کار نیز خوب است.

همان‌طور که می‌بینید، چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد سیستم‌های برج خنک کننده وجود دارد. آن‌ها نه تنها عملکردی را انجام می‌دهند که بسیاری از ما نمی‌توانیم بدون آن زندگی کنیم (تهویه مطبوع)، بلکه بسیار تکنولوژیک و عالی هستند. شاید دانستن بیشتر در مورد برج‌های خنک کننده باعث شود بیشتر قدر هوای خنک و مطبوع را بدانید.

مبانی برج خنک کننده: اصطلاحات رایج سیستم خنک کننده چیست؟

• رویکرد، تفاوت بین دمای آب سرد خروجی از برج و دمای حباب مرطوب هوا است. ایجاد رویکرد، دمای عملیاتی برج را ثابت می‌کند و مهمترین پارامتر در تعیین اندازه و هزینه برج است.
• Bleed Off: آب در گردش در برج است که به نگه داشتن غلظت جامدات محلول در آب در زیر حداکثر حد مجاز کمک می‌کند. در نتیجه تبخیر، غلظت جامدات محلول به طور مداوم افزایش می‌یابد مگر اینکه با تعدیل کاهش یابد.
• زیست کش (Biocide): یک ماده شیمیایی است که برای کنترل جمعیت میکروب‌های دردسر ساز با کشتن آن‌ها طراحی شده است.
• Blowdown: آبی است که به طور هدفمند از سیستم تخلیه می‌شود تا غلظت نمک‌ها یا سایر ناخالصی‌ها در آب در گردش را کنترل کند.
• واحد حرارتی بریتانیا (BTU): انرژی گرمایی مورد نیاز برای افزایش دمای حدود نیم کیلوگرم آب به اندازه یک درجه فارنهایت، در محدوده 32 درجه فارنهایت تا 212 درجه فارنهایت است.
• محدوده خنک کننده (Cooling Range): اختلاف دمای آب گرم ورودی به برج و آب سرد خروجی از برج است.
• چرخه‌های غلظت (Cycles of Concentration): جامدات محلول در آب جبرانی را با مواد جامد غلیظ شده از طریق تبخیر آب در گردش مقایسه می‌کند. به عنوان مثال، کلریدها در آب محلول هستند، بنابراین چرخه‌های غلظت برابر با نسبت کلریدهای موجود در آب در گردش به کلریدهای موجود در آب جبرانی است.
• جامدات محلول (Dissolved Solids): کل جامداتی که در مایع حل شده‌اند. آن‌ها ممکن است ماهیت یونی و/یا قطبی داشته باشند.
• مبدل حرارتی (Heat Exchanger): وسیله‌ای است برای انتقال حرارت از یک ماده به ماده دیگر. انتقال حرارت می‌تواند از طریق تماس مستقیم، مانند برج خنک کننده، یا غیرمستقیم، مانند کندانسور بدنه و لوله باشد.
• بار حرارتی (Heat Load): مقدار گرمایی که باید از آب در گردش داخل برج خارج شود. بار حرارتی برابر است با حاصل‌ضرب نرخ گردش آب (GPM) در محدوده خنک کننده در 500 و بر حسب BTU/Hr بیان می‌شود. بار حرارتی نیز یک پارامتر مهم در تعیین اندازه و هزینه برج است.
• جبرانی (Makeup): مقدار آب مورد نیاز برای جایگزینی تلفات طبیعی ناشی از تعدیل، جریان آهسته و تبخیر است.
• سر پمپاژ (Pumping Head): فشار مورد نیاز برای پمپاژ آب از حوضچه برج، از طریق کل سیستم و بازگشت به بالای برج.
• تن (Ton): یک تن خنک کننده تبخیری BTU 15000 در ساعت است.
• حباب مرطوب (Wet Bulb): کمترین دمایی است که آب از نظر تئوری می‌تواند با تبخیر به آن برسد. یک پارامتر بسیار مهم در طراحی و انتخاب برج دمای حباب مرطوب است که اندازه‌گیری آن توسط یک رطوبت‌سنج انجام می‌شود.

ظرفیت برج خنک کننده چیست؟

هنگامی که برای اولین بار یک برج خنک کننده را انتخاب می‌کنید، مهم است که برخی از عملکردهای اساسی در مورد نحوه عملکرد و عوامل مؤثر بر عملکرد آن را بدانید، بنابراین می‌توانید در مورد انتخاب اندازه و نوع آن تصمیم بگیرید. گاهی اوقات انتخاب اندازه فرآیندی آسان است اگر نیاز شما به خنک کننده برای یک قطعه از تجهیزات با بار گرمایی شناخته شده (BTU/HR) باشد.

با این حال، اگر شما مسئول یک نیروگاه صنعتی هستید، به احتمال زیاد یک برج خنک کننده بزرگ‌تر انتخاب خواهید کرد. اغلب برج خنک کننده چندین قطعه از تجهیزات را خنک می‌کند که نیاز به محاسبات متعدد دارد.

انتخاب برج خنک کننده

محاسبه ظرفیت برج خنک کننده مهم است زیرا به شما کمک می‌کند مدل مناسب را از تولیدکنندگان برج خنک کننده آبی انتخاب کنید. دانستن بار اسمی خنک کننده، همراه با رویکرد مورد نظر، شما را قادر می‌سازد تا ضریب تصحیح را تعیین کنید، بنابراین می‌دانید کدام برج خنک کننده برای صنعت خاص شما مناسب است. از آنجایی که برج خنک کننده سرمایه‌ای است که شما برای سالیان متمادی مالک آن خواهید بود، انتخاب درست مهم خواهد بود.

چگونه تلفات آب در برج خنک کننده را محاسبه کنیم؟

برج خنک کننده بخش مهمی در صنایع بزرگ مانند کارخانه‌های مواد شیمیایی و نیروگاه‌های صنعتی است. برج‌های خنک کننده کوچک‌تر در سایر مکان‌ها نیز مانند مدارس و بیمارستان‌ها استفاده می‌شوند. سنجش میزان عملکرد برج خنک کننده و کارایی آن مهم است، بنابراین انجام محاسبه تلفات تبخیر برج خنک کننده یکی از پارامترهای مهمی است که اپراتورها باید از آن آگاه باشند. دانستن از دست دادن آب همچنین به شما این امکان را می‌دهد که بدانید چه مقدار آب جبرانی باید به آن اضافه شود و هزینه آب سالانه شما چقدر است.

انواع مختلف اتلاف آب

چندین نوع مختلف اتلاف آب در یک برج خنک کننده وجود دارد و همه این‌ها باید محاسبه شوند تا محاسبه آب جبرانی مورد نیاز برج خنک کننده شما مشخص شود.

• اتلاف با پرتاب قطرات آب

یکی از انواع تلفات، اتلاف با پرتاب قطرات آب در برج خنک کننده یا بادگیر است. اتلاف با پرتاب قطرات آب تابعی از طراحی قطره‌گیر در نظر گرفته می‌شود و به صورت زیر فرض می‌شود:

اتلاف با پرتاب قطرات آب (D)= 3/0 تا 0/1 درصد آب در گردش (C) برای یک برج طبیعی

اتلاف با پرتاب قطرات آب (D)= 1/0 تا 2/0 درصد آب در گردش (C) برای یک برج القایی معمولی

اتلاف با پرتاب قطرات آب (D)= حدود 0005/0 تا 001/0 درصد یا کمتر از آب در گردش (C) برای یک برج خنک کننده با قطره‌گیر‌های با راندمان بالا

• اتلاف با تبخیر

در مرحله بعد، شما باید تلفات تبخیر را در مورد آب در برج خنک کننده در نظر بگیرید. اتلاف با تبخیر به همان اندازه که به نظر می‌رسد ساده است. فقط از دست دادن آب به دلیل تبخیر است که به صورت زیر بیان می‌شود:

 Wc (T1-T2)00085/0 = از دست دادن آب با تبخیر

این به معنای این است که T1-T2 = دمای آب ورودی منهای دمای آب خروجی (°F)، با 00085/0 که ثابت تبخیر است. تلفات تبخیر را می‌توان با استفاده از این فرمول نیز بیان کرد:

که در آن:

C: آب در حال گردش بر حسب m³/hr

لاندا = گرمای نهان تبخیر آب = 540 کیلوکالری بر کیلوگرم (یا) 2260 کیلوژول بر کیلوگرم یا

Ti – To = اختلاف دمای آب از بالای برج به پایین برج بر حسب درجه سانتیگراد (اختلاف دمای آب گرم ورودی برج خنک کننده و آب سرد خروجی آب سرد)

Cp = گرمای ویژه آب = kcal/kg/°C 1 (یا) kJ/kg/°C 184/4

• اتلاف با پایین آمدن

در نهایت، شما باید اتلاف ناشی از کاسته شدن را پیدا کنید، یعنی آب در گردش است که غلظت مواد جامد را به دلیل خنک شدن تبخیری کاهش می‌دهد. همان‌طور که آب در طول عملیات عادی برج خنک کننده تبخیر می‌شود، مواد جامد محلول مانند منیزیم، سیلیس، کلرید و کلسیم در چرخه آب باقی می‌مانند که در سیستم به گردش در می‌آید. این غلظت مواد جامد می‌تواند بسیار زیاد شود و باعث ایجاد رسوب و خوردگی شود. می‌توانید مقداری از آب بسیار غلیظ شده را بردارید و آن را با آب جبرانی جایگزین کنید. این نوع اتلاف مستقیماً با چرخه غلظت برج خنک کننده که نسبت محتوای کلرید در آب گردشی و آب جبرانی است، مرتبط است.

تعادل pH آب برج خنک کننده

بسیاری از مشاغل برای انجام خدمات حیاتی مانند تهویه مطبوع، ساخت و تولید برق به برج‌های خنک کننده متکی هستند؛ اما برای نگهداری برج‌های خنک ‌کننده نیز چالش‌های متعددی وجود دارد. کنترل شیمیایی آب در برج خنک کننده برای سیستم خنک کننده و یکپارچگی برج بسیار مهم است.

تعادل pH ضعیف می‌تواند منجر به آلودگی یا آسیب پرهزینه به سیستم شما شود. این امر می‌تواند خوردگی را تسریع کند و طول عمر برج خنک کننده و سیستم‌های متصل را کاهش دهد. درک اینکه چرا برج‌های خنک کننده منبع اصلی آلودگی هستند و نحوه اصلاح مشکلات به شما کمک می‌کند تا سیستم خود را حفظ کرده و از آن در برابر آسیب محافظت کنید.

کارهایی که می‌توانید برای متعادل کردن pH آب برج انجام دهید

حفظ تعادل pH ایده‌آل در آب برج یک فرآیند مستمر است که نیاز به هوشیاری و کنترل مداوم دارد. رعایت تمام این مراحل به اطمینان از تعادل pH مناسب برای دستگاه شما کمک می‌کند:

• تعیین کیفیت آب

با اندازه‌گیری pH، میزان قلیایی بودن، سختی و رسانایی آب شروع کنید. این مقادیر پایه و اساسی برای اقدام اصلاحی ایجاد می‌کند.

• چرخه‌های هدف برای مراقبت را ایجاد کنید

برای تعیین چرخه‌های هدف برای مراقب، امکانات شما باید کیفیت آب جبرانی را تعیین کند. ارزش کیفیت آب جبرانی یا به شرکتی که آب برج خنک کننده شما را تصفیه می‌کند یا شهرداری شما مربوط می‌شود.

• نظارت بر چرخه‌های هدف برای مراقبت و عملکرد آب

مراقب تعادل شیمیایی آب خود باشید. از مانیتورهای زمان-واقعی برای دریافت دقیق‌ترین و به‌روزترین اطلاعاتی که تغییرات تبخیر و مصرف آب را منعکس می‌کند، استفاده کنید. این مانیتورها را با دستگاه‌های خودکار همراه کنید تا از داده‌هایی که جمع‌آوری می‌کنید بیشترین بهره را ببرید. نظارت منظم بر چرخه‌های هدف و کیفیت آب تأسیسات شما، تعادل pH ایده‌آل را برای جلوگیری از تشکیل رسوب، خوردگی و رشد باکتری تضمین می‌کند.

• فرآیندهای خود را خودکار کنید

استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی در آب برج خنک کننده خود را با نصب یک توزیع‌کننده شیمیایی خودکار که به طور خودکار شیمی آب را تنظیم می‌کند، کاهش دهید. هر زمان که سطوح شیمیایی از مقادیر از پیش تعیین شده منحرف شود، این دستگاه‌ها مواد شیمیایی را برای تصفیه آب پخش می‌کنند.

• از تجهیزات خود محافظت کنید

اگرچه ممکن است نظارت کافی بر شیمی آب و کنترل‌های شیمیایی به صورت خودکار داشته باشید، اما هنوز هم باید اقداماتی را برای محافظت از تجهیزات خود انجام دهید. خوردگی می‌تواند حتی در محیط‌های برج خنک کننده به خوبی کنترل شده رخ دهد.