انواع برج خنک کن(از نظر ظاهری)

دسته بندی و معرفی ۱۰ نوع از انواع برج های خنک کننده و مقایسه مزایا و معایب آنها

انواع برج خنک کننده را می توان از نظر نوع جریان هوای جاری در آن ، از نظر مدار باز یا مدار بسته بودن ، از نظر جنس بدنه خارجی و از نظر شکل ظاهری به ۱۰ نوع مختلف دسته بندی کرد. انواع برج خنک کننده (کولینگ تاورها) شامل برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف از نظر نحوه ورود هوا ، برج خنک کننده مدار بسته (هوا خنک) و مدار باز (آب خنک) از نظر نوع تبادل حرارت و سایر تقسیم بندی ها بر اساس شکل ظاهری، جنس ، کاربرد (برای چیلر یا کاربرد صنعتی) و غیره است که در ادامه آنها را نسبت به هم مقایسه و مزایا و معایب آنها را بررسی می کنیم.

با معرفی و شناخت انواع برج های خنک کننده ، آشنایی با محدودیت ها ، مزایا و معایب آنها و همچنین قیمت برج خنک کننده هیبریدی می توان مناسب ترین نوع را برای یک پروژه انتخاب نمود.

۱ . دسته بندی انواع برج خنک کننده از نظر جهت جریان هوا

۱ . ۱ . برج خنک کننده جریان متقاطع

در برج خنک کننده جریان متقاطع ، هوا از دیوار جانبی برج و به صورت افقی و آب داغ به صورت عمودی از بالا به پایین جریان می یابد و برخورد آن دو به صورت متقاطع (عمود بر هم) است. این دو جریان وارد پکینگ (پکینگ قطعه ای است پلاستیکی که سطح تماس آب و هوا را افزایش می دهد) می شوند. جریان هوا توسط مکش فن و جریان آب داغ در اثر نیروی جاذبه ایجاد می شود.

هوا با عبور از لابلای صفحات پکینگ به صورت جریان مغشوش درآمده و در اثر برخورد مستقیم با ذرات آب داغ، گرمای بیش از حد آب را می گیرد. هوا که درجه حرارت آن بالا رفته از قسمت بالایی برج خنک کننده جریان متقاطع و از لای پره های فن به بیرون راه پیدا می کند و آب که درجه حرارت آن کاهش یافته در صفحه زیرین برج جمع می گردد و از یک لوله خارج می شود تا دوباره برای خنک کاری دستگاه صنعتی و یا دستگاه تهویه مطبوعی مانند کندانسور چیلر آماده باشد.

۱ . ۲ . برج خنک کننده جریان مخالف

در برج خنک کننده جریان مخالف ، هوا از قسمت زیرین برج و به شکل عمودی از پایین به بالا و توسط مکش فن ، جریان می یابد. آب داغ نیز پس از افشانده شدن از نازل ها از قسمت بالایی برج خنک کننده جریان مخالف وارد و در اثر نیروی گرانش از بالا به پایین جریان می یابد و همانند برج خنک کننده جریان متقاطع که توضیح داده شد، این دو جریان در پکینگ به هم رسیده و مبادله گرمایی انجام می دهند.

علت استفاده از نازل ها در این نوع این است که دو جریان در خلاف جهت یکدیگر هستند و آب باید با فشار افشانده شود تا بر جریان هوای رو به بالا غلبه کرده تا بتواند رو پایین حرکت کند. بنابرین در برج خنک کننده جریان مخالف از نازل های تزریق آب استفاده شده ولی در نوع جریان متقاطع استفاده نمی شود.

مقایسه ساختار پکینگ در دو نوع جریان متقاطع و جریان مخالف :

۲ . دسته بندی از نظر مدار باز یا مدار بسته بودن (آب خنک یا هوا خنک بودن)

از میان ۱۰ نوع از انواع برج های خنک کننده که در این تقسیم بندی به طرز کار ، مزایا و معایب آنها اشاره می کنیم این تقسیم بندی و مقایسه از همه مهمتر است.

۲ . ۱ . برج خنک کننده مدار باز یا همان آب خنک

تمام برج های خنک کننده ای که در آن آب با هوا تماس مستقیم داشته و قسمتی از آب تبخیر می گردد با نام مدار باز شناخته می شوند که باید آبی به مرور زمان به عنوان آب جایگزین وارد مدار آن گردد. بنابرین در این نوع از برج ها مصرف آب وجود دارد. این برج ها با نام برج خنک کننده مرطوب یا تبخیری نیز شناخته می شوند و این نوع نسبت به نوع مدار بسته راندمان و کاربرد بیشتری دارد که ساختار کامل و مزایا و معایب آن را می توانید در متن زیر مطالعه کنید.

۲ . ۲ . برج خنک کننده مدار بسته یا همان هوا خنک

اگر آب داغ درون لوله هایی جریان یابد و هوا از اطراف لوله ها توسط فن عبور داده شود، در این صورت هوا با آب تماس فیزیکی نداشته و به اصطلاح به آن برج خنک کننده مدار بسته (یا برج خنک کننده خشک یا هوا خنک) گفته می شود که بیشتر به جای کاربرد واژه برج از نام های دیگری مانند مبدل حرارتی هوا خنک یا درای کولر (Dry Cooler) برای نام گذاری آن استفاده می شود.

علت جلوگیری از برخورد مستقیم آب با هوا ، جلوگیری از تبخیر آب و نیز ایجاد آلودگی در آب و انتقال آن به هوا است که با توجه به شرایط آب و هوای پروژه، راندمان مورد نیاز، قیمت و … یکی از دو سیستم برج خنک کننده مدار باز و یا برج خنک کننده مدار بسته مورد استفاده قرار می گیرد که ساختار کامل آن را می توانید در متن زیر مطالعه کنید. نوع مدار بسته نسبت به مدار باز دارای مزایا و برتری ها و همچنین معایب و مشکلاتی است که برای مقایسه آنها پیشنهاد می کنیم که متن زیر را مطالعه بفرمایید.

۳ . دسته بندی از نظر جنس بدنه

۳ . ۱ . فایبرگلاس

۳ . ۲ . فلزی

انواع برج خنک کننده از نظر جنس بدنه به انواع کامپوزیتی ، فلزی ، بتنی و … دسته بندی می شوند که امروزه در ظرفیت های کمتر از ۱۲۰۰ تن تبرید، نوع کامپوزیتی به علت مزایای فراوان کامپوزیت نسبت به فلز، کاربرد گسترده تری دارد. همچنین در ظرفیت های بالاتر از ۱۲۰۰ تن تبرید به صورت بتنی باید طراحی و ساخته شود.

۴ . دسته بندی از نظر جنس شکل ظاهری

۴ . ۱ . برج مکعبی

۴ . ۲ . برج مدور یا گرد

انواع برج خنک کننده از نظر شکل ظاهری نیز به دو نوع گرد و مکعبی دسته بندی می شوند که معمولا با توجه به جانمایی دستگاه در محل پروژه یکی از این دو مدل انتخاب و ساخته می شود.

۵ . انواع برج خنک کننده از نظر نحوه مونتاژ

۵ . ۱ . نوع یک تکه یا برج خنک کننده یا کولینگ تاورهای پکیج از لحاظ فرم کلی ظاهری به انواع مختلفی تقسیم می شوند که در این بخش قصد داریم به ارائه توضیحاتی در این خصوص و مقایسه این مدل ها بپردازیم. البته برج خنک کننده به روش های دیگری هم طبقه بندی می شود که در مقالات دیگر به توضیح آن خواهیم پرداخت. در تصویر زیر نمودار کامل دسته بندی برج خنک کن را می بینید.

برج خنک کننده بطری شکل(کولینگ تاور گرد -خمره ای)

این نوع از برج خنک کن بیشتر در مصارف مسکونی به کار می رود. بدنه Bottle type cooling tower از قطعات فایبر گلاس که به صورت پترن در کنار هم قرار گرفته اند تشکیل شده است. از لحاظ نوع برخورد جریان هوا و آب، جزو دسته جریان مخالف یا برج های خنک کننده کانتر فلو قرار می گیرند. تنها فایده برج خمره ای، قیمت نسبتا پایین آن است.در بین بقیه انواع کولینگ تاور، مدل مخروطی عموما دارای نازل و قطره گیر ثابت نیست و پاشش آب از طریق قطعه ای دوار به نام اسپرینکلر صورت می گیرد که خود باعث بروز مشکلاتی فراوان در حوزه تعمیرات و نگهداری حواهد شد.

استفاده از برج خنک کن بطری شکل(گرد یا خمره ای) به دلیل خرابی زیاد و هزینه تعمیرات و نگهداری بالا و راندمان پایین، مدت زیادی است در کشورهای اروپایی و مدرن منتفی شده است.

تنها مزیت برج های خنک کن بطری شکل

• قیمت پایین در سایزهای کوچک

معایب برج خنک کننده بطری شکل(گرد)

• راندمان پایین آبرسانی به دلیل چرخش سیستم اسپرینکلر
• خرابی نسبتا زیاد
• رسوب و گرفتگی سیستم اسپرینکلر
• نداشتن قطره گیر ثابت و اتلاف آب زیاد
• انتقال حرارت آب گرم ورودی با مخزن آب
• راندمان پایین سیستم تسمه پولی برج خنک کن و خرابی نسبتا زیاد
• نامناسب بودن برای کاربری صنعتی و واحد های مسکونی لوکس
• استحکام بسیار پایین بدنه و مقاومت پایین در مقابل نیرو و ضربه

کولینگ تاور کراس فلو یا ذوزنقه ای(Cross flow cooling tower)

این مدل از انواع برج های خنک کن که به کولینگ تاور جریان متقاطع نیز شهرت دارد، از لحاظ کلی از کیفیت نسبتا بهتری در مقایسه با برج خنک کننده مدور برخوردار می باشد. در برج کراس فلو پکینگ(فیلینگ) در دیواره های کناری قرار میگیرد. به دلیل شکل بدنه و برخوردار بودن از شاسی می توان در کولینگ کراس فلو از گیربکس هم استفاده کرد.

همچنین سیستم پاشش آب در این برج ها عموما به صورت حوضچه می باشد که راندمان بسیار بالاتری از برج های خنک کننده گرد(دوار) را فراهم می کنند.

مزیت برج خنک کن کراس فلو یا ذوزنقه ای

• امکان جانمایی مناسب در پروژه مسکونی
• ارتفاع کمتر از برج خنک کننده مکعبی
• قیمت نسبتا مناسب

معایب برج خنک کننده کراس فلو یا ذوزنقه ای

• گرفتگی حوضچه های توزیع آب به مرور زمان
• نزدیک بودن ورودی هوا به فن که موجب جریان گردابی و کاهش راندمان کولینگ تاور می شود
• توزیع غیر یکنواخت آب بر روی پکینگ ها بدلیل پاشش آب از بالا
• نامناسب بودن برای کاربرد صنعتی

برج خنک کننده مکعبی( کانتر فلو یا جریان مخالف،Counter flow cooling tower)

برج کانتر فلو از لحاظ کیفیت و راندمان بهترین گزینه در بین سایر انواع کولینگ تاور است. به همین دلیل معمولا از موارد فوق قیمت بیشتری دارد. در کولینگ تاور چهار گوش، راندمان عملکرد بسیار بالا است و تعمیرات و نگهداری بسیار راحت و کم هزینه می باشد. بدنه برج خنک کن جریان مخالف از استحکام بالایی برخوردار بوده و به دلیل استفاده از قطره گیر ثابت و لوور، پاشش آب و اتلاف آن به حداقل میرسد. همچنین در کولینگ تاور مکعبی از نازل ثابت استفاده می کنند. کیفیت بالا و کاربری مناسب برج خنک کننده مکعبی ، آن را به بهترین گزینه برای کاربردهای صنعتی، تجاری و مسکونی تبدیل می نماید.