افزایش راندمان برج خنک کننده

شاید بدانید که برج های خنک کننده تبخیری یا کولینگ تاور در کشور ما جزو رایج ترین تجهیزات خنک کاری آب هستند. اکثر این برج های خنک کننده بر اساس طرح های قدیمی در حدود 70تا 80 سال گذشته ساخته شده اند، بسیاری از آنها در وضعیت نامناسب و اغلب اسفناکی هستند. راه حل های فنی موجود در تغییر عملکرد و افزایش راندمان برج های خنک کن تقریبا قدیمی و ناکارامد هستند و عملا با شرایط کنونی یعنی گرمای بیش از حد و کمبود آب درخیلی از مناطق دیگر سازگار نیستند در نتیجه رضایت مندی لازم را در پی ندارند.
 به همین علت، آب بازیافتی به خصوص در فصول گرم سال، دیگر به مقدار لازم توسط این کولینگ تاورها سرد نمی شود. که این مسله منجر به کاهش حجم، بدتر شدن کیفیت محصولات، مصرف بیش از حد مواد خام، منابع انرژی و سایر پیامدهای منفی می شود.
با توجه به موارد فوق، افزایش راندمان برج های خنک کننده موجود و همچنین توسعه برج های خنک کننده مدرن که ازیک سو در کارکرد قابل اعتماد و راحت باشند، بدون توجه به شرایط آب و هوایی و شرایط نصب برج خنک کن، حداکثر نیازهای تولید را برآورده می کنند. سایر عوامل؛ از سوی دیگر، تولید آسان، کاهش هزینه، سازگاری  با محیط زیست و... یک کار فوری و لازم الاجرا است.
هدف ما از طرح این مسئله بهبود روش‌های محاسبه آب خنک‌کننده در برج‌های خنک‌کننده تبخیری، تدوین توصیه‌ها و پیشنهادات فنی برای بهبود راندمان و دادن پیشنهادات لازم برای افزایش راندمان برج خنک کننده می باشد.

هدف از بهینه سازی برج خنک کننده :

1-بهبود مدل‌های ریاضی فرآیندهای هیدروآئرودینامیکی و انتقال گرما و جرم که در هنگام خنک‌سازی تبخیری لایه‌های آبی که از صفحات عمودی پرکننده برج خنک‌کننده جریان می‌یابند،
2-کاهش تلفات قطرات آب و بخارات که از طریق جریان هوا به خارج از کولینگ تاور کشیده میشوند.  
3- به دست آوردن وابستگی های تحلیلی برای تعیین ویژگی های حرارتی و آیرودینامیکی حامل های حرارتی.
4-بهبود روش های موجود و محاسبات مهندسی در طراحی برج های خنک کننده مرطوب و هیبریدی.
5-یافتن روابط برای ارزیابی اختلاف دمای آب خنک شده و راندمان حرارتی، که امکان در نظر گرفتن تأثیر عوامل اصلی بر راندمان برج های خنک کننده مدار باز را با دقت کافی فراهم کند.

نکاتی در مورد بهبود راندمان برج خنک کننده :

انتخاب نازل یا افشانک کولینگ تاور در سیستم توزیع آب برای اطمینان از خنک شدن مطمئن و حداکثری در کولینگ تاور بسیار مهم است، زیرا یکنواختی لایه آب ایجاد شده روی سطح آبپاش و احتمال ورود قطرات مستقیماً به این دستگاه ها بستگی دارد. اکثر نازل های مورد استفاده امروزه (مماسی، ضربه ای و غیره) توزیع نسبتاً خوبی را در برج خنک کننده ارائه می دهند، اما در اغلب موارد مخروطی از قطرات با زاویه راس 90-120 ایجاد می کنند که در قسمت میانی آن پر نمی شود. این وضعیت منجر به نیاز به نصب نازل ها در فواصل کمتر به منظور اطمینان از یکنواختی قطرات آب در سطح پکینگ برج خنک کننده می شود. در عین حال، نازل ها نباید قطرات با قطر و وزن کم ایجاد کنند. اگرچه چنین قطرات کوچکی یکنواختی توزیع آب را بهبود می بخشد، اما به طور قابل توجهی جذب قطرات را افزایش می دهد.
در حال حاضر چند نوع پر مصرف نازل برج خنک کننده وجود دارد که عملکرد خوبی در برج های جریان مخالف از خود نشان داده است. که می توان به چند مورد آن اشاره نمود :
1-نازل مربع پاش 2H
2-نازل چپقی
3- نازل هامون 
4- نازل بالتیمور
5-نازل پروانه ای 

اهمیت تعمیر و نگهداری برج خنک کننده و تاثیر آن در افزایش راندمان برج خنک کن :

تعمیر و نگهداری برج های خنک کننده معمولاً شامل فعالیت مختلفی می باشد که عمده ترین آنها حذف آلاینده ها از عناصر اصلی برج خنک کننده است.آلودگی سطح آبپاش، گرفتگی دستگاه های اسپری (نازل) و خطوط لوله توزیع آب  که منجر به کاهش قابل توجه راندمان فرآیندهای خنک کننده آب در کولینک واتر می شود.
حذف آلاینده های موجود در سیستم توزیع آب کولینگ تاور و رسوب درون اتصالات  و نازل های برج خنک کننده را می توان به دو صورت مکانیکی و شیمیایی انجام داد. دوره های نگهداری معمولا با توجه به میزان آلودگی برج خنک کننده انتخاب می شود، اما حداقل یک بار در سال باید عمل نظافت برج خنک کننده صورت پذیرد تا از عملکرد درست کولینگ تاور اطمینان حاصل شود. نظافت برج خنک کننده و سیستم توزیع آب و سطوح انتقال حرارت ( پکینگ مدیا) به طور مستقیم موجب افزایش راندمان برج خنک کننده میگردد.
 البته لازم است هنگام انجام این کار به موارد زیر توجه کنید:
الف) تمیز کردن سطوح داخلی برج خنک کننده و نظافت پکینگ ها ، افت فشار ناشی از حرکت آب و هوا را به حداقل می رساند و موجب افزایش سطح تماس می شود.
ب) تمیز کردن خطوط لوله سیستم توزیع آب و نازل ها از زنگ زدگی، رسوبات آلی و غیرهجلوگیری میکند. و مقاومت هیدرولیکی را کاهش می دهد.
ج) اطمینان از فیلتراسیون صحیح آب ورودی به برج خنک کننده و تمیز کردن به موقع فیلترها که به کاهش مقاومت هیدرولیکی کمک می کند. سیستم فیلتراسیون آب جبرانی برج خنک کننده می تواند یک سختی گیر رزینی یا سختی گیر مغناطیسی باشد.

دیگر روشهای نظافت کولینگ تاور برای افزایش راندمان برج خنک کننده :
یکی از ابزارهای امیدوارکننده، اما دشوار برای مبارزه با آلودگی سطوح انتقال حرارت، خطوط لوله و نازل ها، تصفیه شیمیایی آب است که در چرخه معکوس استفاده می شود. این کار طولانی مدت را تضمین می کند، زیرا رسوب گیری برج خنک کننده تا حد زیادی کاهش می یابد. با این حال، هنگام استفاده از مواد شیمیایی که از تشکیل رسوبات آلی و معدنی در برج خنک کننده جلوگیری می کنند، باید به خاطر داشت که آب موجود در برج خنک کننده دائماً توسط فن مکنده و هوای خروجی شسته می شود و به نا چار هوای خروچی از برج خنک کننده آغشته به این مواد شیمیای و گاهی سمی می باشد. بنابراین، در تصفیه آب شیمیایی، نظارت بر هوای خروجی از برج خنک کننده باید اطمینان حاصل شود که تمام الزامات ایمنی، بهداشتی و حفاظت از افراد و محیط زیست صورت پذیرد.
برای افزایش راندمان برج خنک کننده در دستگاههای که برای مدت طولانی کار می کنند، اقدامات زیر منطقی است
الف) از ورود هوای گرم و مرطوب به سمت مکش برج خنک کننده با نصب حفاظ ها، صفحه نمایش ها یا اتاقک های خروجی هوای بالاتر جلوگیری کرده یا آن را کاهش دهید.
ب) صحت و یکنواختی توزیع آب توسط افشانک ها بر روی سطح پکینگ ها را بررسی کنید، در صورت توزیع ناهموار، محل نازل ها را تغییر دهید یا آنها را با نازل های کارآمدتر جایگزین کنید.
ج) در صورت لزوم، یکپارچگی اسپرینکلر و جداکننده قطرات را بازیابی کنید و استفاده از انواع مختلف آبپاش و جداکننده قطرات در یک لایه توصیه نمی شود.
د) به منظور جلوگیری از تلفات آب و خروج قطرات آب و بخارات ، استفاده از قطره گیر لانه زنبوری یا قطره گیر تیغه ای در قسمت فن استک برج خنک کننده پیشنهاد می شود.
ه) حداکثر آب بندی خطوط لوله برای کاهش تلفات آب از چرخه گردش آب الزامی می باشد.
و) چک کردن عملکرد صحیح فن (عدم ارتعاش، جهت صحیح چرخش و ... را طبق گذرنامه برای فن بررسی کنید)
انجام کارهای فوق صرفه جویی قابل توجهی در انرژی و منابع مادی در برج های خنک کننده عملیاتی را تضمین می کند.

بررسی کاهش استفاده از منابع طبیعی و مصرف انرژی برج خنک کننده در فرایند بهبود عملکرد کولینگ تاور :
بهره برداری کارآمد از برج های خنک کننده و عملکرد صحیح آنها، استفاده از منابع طبیعی، مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش داده و تأثیر منفی بر محیط زیست را به میزان قابل توجهی محدود می کند. با توسعه پیشرفت های علمی و فناوری، شناسایی روش های جدید برای بهینه سازی فرآیند انتقال حرارت در برج های خنک کننده مناسب به نظر می رسد. برای حل این مشکل، یک راه حل امیدوارکننده جایگزینی قطعاتی قدیمی با قطعات پیشرفته تر و جدیدتر است.
منطقی ترین راه برای افزایش راندمان سرمایشی کولینگ واتر، ارتقاء عناصر و قطعات برج خنک کننده، مانند تله آب( قطره گیر)، آب پخش کن و نازل ها، انتقال قدرت، کاهش دور و فن هوارسان برج خنک کننده است.
هنگام ارتقاء این عناصرو تعویض قطعات برج خنک کننده، می توان به اثرات مثبت زیر دست یافت:
•    افزایش ظرفیت خنک کننده برج 
•    کاهش حباب قطرات
•    حذف فن آیسینگ
•    کاهش اتلاف آب 
•    کاهش ارتعاشات و کاهش صدای فن
•    مصرف برق کمتر و رانمان بالاتر