برج خنک کننده

برج خنک کننده چیست؟

برج خنک کننده یک دستگاه رد گرما که رد می کند اتلاف گرما به فضای طریق خنک کننده از یک مایع خنک کننده جریان، معمولا یک جریان آب را به دمای پایین تر است. برج‌های خنک‌کننده ممکن است از تبخیر آب برای حذف گرمای فرآیند و خنک کردن سیال کار تا نزدیک دمای هوای مرطوب استفاده کنند یا در مورد برج‌های خنک‌کننده مدار بسته یا برج‌های خنک‌کننده خشک ، برای خنک کردن سیال کار صرفاً به هوا متکی باشند. به نزدیکی حباب خشک دمای هوا با استفاده از رادیاتور .

کاربردهای رایج شامل خنک کننده گردش آب در استفاده پالایشگاه های نفت ، پتروشیمی و دیگر کارخانه های شیمیایی ، نیروگاه های حرارتی ، نیروگاه های هسته ای و HVAC سیستم برای ساختمان های خنک کننده. طبقه بندی بر اساس نوع القای هوا به برج است: انواع اصلی برج های خنک کننده برج خنک کننده کشش طبیعی و برج های خنک کننده القایی هستند.

برج های خنک کننده از نظر اندازه از واحدهای کوچک روی پشت بام گرفته تا سازه های هایپربولوئید بسیار بزرگ (مانند تصویر مجاور) که می توانند تا 200 متر (660 فوت) ارتفاع و 100 متر (330 فوت) قطر داشته باشند یا سازه های مستطیلی که می توانند بیش از 40 متر (130 فوت) قد و 80 متر (260 فوت) طول داشته باشد. برج‌های خنک‌کننده هایپربولوئید اغلب با نیروگاه‌های هسته‌ای مرتبط هستند اگرچه در برخی از نیروگاه‌های زغال‌ سنگ و تا حدی در برخی از نیروگاه‌های بزرگ شیمیایی و دیگر صنایع نیز استفاده می‌شوند. اگرچه این برج‌های بزرگ بسیار برجسته هستند، اکثریت قریب به اتفاق برج‌ های خنک ‌کننده بسیار کوچک‌تر هستند، از جمله بسیاری از واحدهای نصب شده روی ساختمان ‌ها یا نزدیک آن ‌ها برای تخلیه گرما از تهویه مطبوع .

HVAC

گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع ( HVAC ) استفاده از فناوری های مختلف برای گرم کردن، خنک کردن، تصفیه، جایگزینی، گردش و کنترل رطوبت هوا در یک فضای بسته است. هدف آن ارائه آسایش حرارتی و کیفیت هوای داخلی قابل قبول است . طراحی سیستم تهویه مطبوع یکی از زیرشاخه های مهندسی مکانیک است که بر اساس اصول ترمودینامیک ، مکانیک سیالات و انتقال حرارت است . گاهی اوقات تبرید به مخفف میدان به عنوان HVAC&R یا HVACR اضافه می شود.، یا "تهویه" مانند HACR حذف می شود (همانطور که در تعیین قطع کننده های مدار دارای رتبه HACR ).

تهویه مطبوع بخش مهمی از سازه های مسکونی مانند خانه های تک خانواده، ساختمان های آپارتمانی، هتل ها و امکانات زندگی سالمندان است. ساختمان های صنعتی و اداری متوسط تا بزرگ مانند آسمان خراش ها و بیمارستان ها. وسایل نقلیه مانند اتومبیل، قطار، هواپیما، کشتی و زیردریایی؛ و در محیط های دریایی که شرایط ساختمانی ایمن و سالم با توجه به دما و رطوبت تنظیم می شود، با استفاده از هوای تازه از فضای باز.

تهویه یا تهویه ("V" در HVAC) فرآیند تبادل یا جایگزینی هوا در هر فضایی برای ارائه کیفیت بالای هوای داخلی است که شامل کنترل دما، پر کردن اکسیژن و حذف رطوبت، بو، دود، گرما، گرد و غبار، هوا می‌شود. باکتری ها، دی اکسید کربن و سایر گازها. تهویه بوی نامطبوع و رطوبت بیش از حد را از بین می برد، هوای بیرون را وارد می کند، هوای داخل ساختمان را در گردش نگه می دارد و از رکود هوای داخل جلوگیری می کند. روش های تهویه ساختمان به انواع مکانیکی/اجباری و طبیعی تقسیم می شوند

نمای کلی

سه عملکرد اصلی گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع به ویژه با نیاز به تامین آسایش حرارتی و کیفیت هوای داخلی قابل قبول در هزینه های نصب، بهره برداری و نگهداری معقول مرتبط هستند. سیستم های HVAC را می توان در محیط های خانگی و تجاری استفاده کرد. سیستم‌های HVAC می‌توانند تهویه را فراهم کنند و روابط فشار بین فضاها را حفظ کنند. وسیله انتقال و حذف هوا از فضاها به عنوان توزیع هوای اتاق شناخته می شود.

سیستم های فردی

در ساختمان های مدرن، سیستم های طراحی، نصب و کنترل این عملکردها در یک یا چند سیستم HVAC ادغام می شوند. برای ساختمان های بسیار کوچک، پیمانکاران معمولا ظرفیت و نوع سیستم مورد نیاز را تخمین می زنند و سپس سیستم را طراحی می کنند و مبرد مناسب و اجزای مختلف مورد نیاز را انتخاب می کنند. برای ساختمان های بزرگتر، طراحان خدمات ساختمان، مهندسان مکانیک یا مهندسان خدمات ساختمان ، سیستم های HVAC را تحلیل، طراحی و مشخص می کنند. سپس پیمانکاران و تامین کنندگان مکانیک تخصصی سیستم ها را ساخته، نصب و راه اندازی می کنند. مجوزهای ساختمانی و بازرسی های انطباق با قوانین تأسیسات معمولاً برای همه اندازه های ساختمان مورد نیاز است.

شبکه های ناحیه

اگرچه تهویه مطبوع در ساختمان‌های مجزا یا سایر فضاهای محصور (مانند مقر زیرزمینی NORAD ) اجرا می‌شود، تجهیزات درگیر در برخی موارد گسترش یک شبکه بزرگ‌تر گرمایش منطقه‌ای (DH) یا سرمایش منطقه‌ای (DC) یا یک شبکه ترکیبی DHC است. در چنین مواردی، جنبه‌های عملیاتی و نگهداری ساده‌تر می‌شوند و اندازه‌گیری برای صورت‌حساب انرژی مصرف‌شده و در برخی موارد انرژی که به سیستم بزرگ‌تر بازگردانده می‌شود، ضروری می‌شود. به عنوان مثال، در یک زمان معین ممکن است یک ساختمان از آب سرد برای تهویه مطبوع استفاده کند و آب گرمی که برمی‌گرداند ممکن است در ساختمان دیگری برای گرمایش یا برای گرمایش کلی شبکه DHC (احتمالاً با اضافه شدن انرژی برای تقویت استفاده شود. درجه حرارت).

پایگاه HVAC در یک شبکه بزرگتر کمک می کند تا اقتصاد از مقیاس است که اغلب برای ساختمان های فردی ممکن نیست، برای استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر مانند حرارت خورشیدی، در زمستان سرد است، پتانسیل خنک کنندگی در برخی از مکان های دریاچه ها یا آب دریا برای خنک سازی رایگان و عملکرد ذخیره سازی فصلی انرژی حرارتی . با استفاده از منابع طبیعی که می توانند برای سیستم های تهویه مطبوع مورد استفاده قرار گیرند، می توان تفاوت زیادی برای محیط زیست ایجاد کرد و به گسترش دانش استفاده از روش های مختلف کمک کرد.

تهویه (معماری)

تهویه فرآیند تغییر یا جایگزینی هوا در هر فضایی برای کنترل دما یا حذف هر گونه ترکیبی از رطوبت، بو، دود، گرما، گرد و غبار، باکتری های موجود در هوا یا دی اکسید کربن و برای دوباره پر کردن اکسیژن است. تهویه اغلب به انتقال عمدی هوای بیرون به فضای داخلی ساختمان اشاره دارد. یکی از مهم ترین عوامل برای حفظ کیفیت هوای داخلی قابل قبول در ساختمان ها می باشد. روش های تهویه ساختمان را می توان به انواع مکانیکی/اجباری و طبیعی تقسیم کرد.

مکانیکی یا اجباری

تهویه مکانیکی یا اجباری توسط یک هواگیر (AHU) ارائه می شود و برای کنترل کیفیت هوای داخل خانه استفاده می شود. رطوبت بیش از حد ، بوها و آلاینده ها را اغلب می توان از طریق رقیق کردن یا جایگزینی با هوای بیرون کنترل کرد. با این حال، در آب و هوای مرطوب انرژی بیشتری برای حذف رطوبت اضافی از هوای تهویه مورد نیاز است.

آشپزخانه ها و حمام ها معمولاً دارای اگزوزهای مکانیکی برای کنترل بو و گاهی رطوبت هستند. عواملی که در طراحی چنین سیستم هایی وجود دارد عبارتند از نرخ جریان (که تابعی از سرعت فن و اندازه دریچه اگزوز است) و سطح نویز. فن های درایو مستقیم برای بسیاری از کاربردها در دسترس هستند و می توانند نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش دهند.

در تابستان، پنکه های سقفی و پنکه های رومیزی/کفی، هوا را در داخل اتاق به گردش در می آورند تا با افزایش تبخیر تعریق روی پوست ساکنان، دمای درک شده را کاهش دهند. از آنجایی که هوای گرم بالا می رود، ممکن است از پنکه های سقفی برای گرمتر نگه داشتن اتاق در زمستان با گردش هوای طبقه بندی شده گرم از سقف به کف استفاده شود.

نصب برج خنک کننده:

از برج های خنک کننده صنعتی می توان برای حذف گرما از منابع مختلف مانند ماشین آلات یا مواد فرآیند گرم شده استفاده کرد. کاربرد اصلی برج های خنک کننده بزرگ و صنعتی حذف گرمای جذب شده در سیستم های آب خنک کننده در گردش است که در نیروگاه ها ، پالایشگاه های نفت ، پتروشیمی ها، کارخانه های فرآوری گاز طبیعی ، کارخانه های فرآوری مواد غذایی، کارخانه های نیمه هادی و سایر صنایع استفاده می شود. امکانات مانند در خازن از ستون تقطیر، خنک کننده مایع در تبلور، و غیره نرخ گردش آب خنک کننده در یک 700 مگاوات معمولی هفتم نیروگاه با سوخت زغال سنگبا یک برج خنک کننده حدود 71600 متر مکعب در ساعت (315000 گالن آمریکا در دقیقه) است و آب در گردش نیاز به میزان آب تامینی حدود 5 درصد (یعنی 3600 متر مکعب در ساعت، معادل یک) دارد. متر مکعب در هر ثانیه).

اگر همان کارخانه فاقد برج خنک کننده بود و از یک بار آب خنک کننده استفاده می کرد، به حدود 100000 متر مکعب در ساعت نیاز داشت مصرف آب خنک کننده زیاد معمولاً سالانه میلیون ها ماهی و لارو را می کشد ، زیرا موجودات زنده به آبگیر برخورد می کنند. صفحه نمایش. مقدار زیادی آب باید به طور مداوم به اقیانوس، دریاچه یا رودخانه ای که از آن به دست آمده است بازگردانده شود و به طور مداوم مجدداً در اختیار گیاه قرار گیرد. علاوه بر این، تخلیه مقادیر زیادی آب گرم ممکن است دمای رودخانه یا دریاچه دریافت کننده را تا حد غیرقابل قبولی برای اکوسیستم محلی افزایش دهد. افزایش دمای آب می تواند ماهی ها و دیگر موجودات آبزی را از بین ببردآلودگی حرارتی )، یا همچنین می تواند باعث افزایش ارگانیسم های نامطلوب مانند گونه های مهاجم صدف گورخر یا جلبک شود . یک برج خنک کننده به جای آن گرما را در اتمسفر پخش می کند و باد و انتشار هوا گرما را در منطقه ای بسیار بزرگتر از آنچه که آب داغ می تواند گرما را در بدنه آب پخش کند پخش می کند. آب خنک کننده تبخیری را نمی توان برای اهداف بعدی (به غیر از باران در جایی) استفاده کرد، در حالی که آب خنک کننده فقط سطحی را می توان دوباره استفاده کرد. برخی از نیروگاه های زغال سنگ و نیروگاه هسته ای واقع درمناطق ساحلی از آب اقیانوس استفاده می کنند. اما حتی در آنجا، خروجی آب تخلیه دریایی نیاز به طراحی بسیار دقیق دارد تا از مشکلات زیست محیطی جلوگیری شود.

فن: مکانیزمی جهت جابجایی اجباری هوا درون برج خنک کننده می باشد. یا از نوع محوری (مکنده) است که در بالای برج قرار می گیرد و یا از نوع سانتریفیوژ (دمنده) که در جلوی برج تعبیه می شود.

استفاده از فن محوری و فن سانتریفیوژ در برج خنک کننده یا کولینگ تاور

نازل های آب پاش: نازل هایی نصب شده در کلکتور آب ورودی به برج، که جریان آب داغ واردشده را بر روی پکینگ ها توزیع می کنند. اتمیزه شدن آب توسط نازل ها، علاوه بر پراکندگی بهتر آن روی سطوح پکینگ، منجر به کاهش فشار آب شده که دمای تبخیر آن را پایین می آورد. ضمن آنکه با تبدیل شدن آب به قطرات متعدد، سطح تماس میان آب و هوا نیز افزایش می یابد.

پکینگ: عاملی است جهت افزایش سطح تماس میان آب و هوا که منجر به تشدید فرایند تبخیر می شود. به طوری که پس از پاشش آب توسط نازل ها، آب به صورت لایه های نازک در سطوح پکینگ، کاملاً پخش شده و این چنین در تماس با هوای بیشتری قرار می گیرد. علاوه بر این، بواسطه به تله افتادن آب درون پکینگ، زمان بیشتری برای تبخیر آن به وجود خواهد آمد.در واقع پکینگ در کولینگ تاور نوعی مبدل حرارتی به حساب می آید.

قطره گیر:

قطره گیر برج خنک کننده یا دیریفت الیمیناتور در اصلاح به بخشی از برج خنک کننده گفته می شود که وظیفه جلوگیری از دریفت یا پرتاب قطرات آب به بیرون برج خنک کننده را بر عهده دارد . همانطور که می دانید آب جبرانی برج خنک کننده از سه بخش اصلی تشکیل می شود .

پورت آب جبرانی:

متصل به شناوری است که با پایین آمدن سطح آب درون تشتک برج (ناشی از تبخیر و تخلیه آب) آب جبرانی را تغذیه می کند. اساس کار شناور متصل به این پروت دقیقا مشابه شناور در کولرهای آبی است. زمانی که سطح آب داخل تشتک کاهش می یابد، شناور به سمت پایین حرکت می کند و آب بیشتری به داخل کولینگ تاور وارد می شود و بالعکس، زمانی که سطح آب داخل تشتک افزایش می یابد.