مکانیزم عملکرد برج خنک کننده (کولینگ تاور)

[badbantahvieh]

به طور کلی، نحوه عملکرد برج‌ خنک کننده بر اساس تبادل مستقیم حرارت از آب به هوا است. به این صورت که ابتدا آبی که در فرایند صنعتی داغ شده است را به وسیله یک پمپ به بالای برج پمپاژ می‌ کنند. نازل‌ های موجود در شبکه لوله‌ای، آب را با فشار کم روی یک قطعه به نام پکینگ پاش می‌ دهد. پکینگ سرعت آب را کم می‌ کند و آب به‌ تدریج بر اثر نیروی گرانش به سمت پایین جریان می‌ یابد.

در حین این عملیات، هوا به وسیله چند فن بزرگ که در بالای برج قرار دارند، از پایین به سمت بالا و در جهت عکس جریان آب کشیده می‌ شود. سپس هوا روی سطح پکینگ با آب داغ تماس پیدا می‌ کند. در نتیجه‌ این تماس مستقیم، حرارت آب به هوا منتقل می‌ شود. در نهایت آب سرد شده و در حوضچه  برج جمع و از همان قسمت خارج می‌ شود. آب خارج شده به مدار فرایند صنعتی هدایت می‌ شود و مجددا برای گرفتن حرارت اضافی آن به کار می‌ رود. هوا نیز بعد از عبور از فن وارد اتمسفر می‌ شود.

مکانیزم عملکرد برج خنک کننده (کولینگ تاور)

اجزای اصلی برج خنک کننده (کولینگ تاور)
قطعات اصلی تشکیل دهنده برج خنک کننده عبارتند است:

پکینگ (فیل)
پکینگ  یا فیل اصلی‌ ترین قطعه برج خنک کننده است. پکینگ سطح لازم برای تبادل حرارتی میان آب داغ و هوا جهت تولید آب سطح را فراهم می‌ آورد. دو نوع پکینگ وجود دارد:
1- پکینگ اسپلش پاشاندن آب در جهت عمودی را بهم می‌ زند و موجب می‌ شود تا قطرات آب در مسیر حرکت از میان میله‌ های زیرین زیادی عبور کرده و تماس بهتری با هوا داشته باشد.
2- پکینگ فیلمی اشکال مختلفی در حجم داشته و بنابراین سطح تماس بیشتری را فراهم می‌ آورد. پکینگ فیلمی عمدتا از جنس چوب، پلی پروپیلن یا پی وی سی ساخته می‌ شود.
قطره گیر
قطره گیر هدررفت قطرات آب در برج خنک کننده را کاهش می‌ دهد و به نوعی یک قطعه حمایت کننده برای پکینگ به شمار می‌ آید. قطره‌ گیرها معمولا در جهت جریان هوا نصب می‌ شوند و عمدتا از جنس پی وی سی هستند. هرچه مسیر‌های داخل قطره‌ گیر بیشتر باشد، قطرات آب کمتری از دست می‌ رود. البته این موضوع موجب افزایش فشار و بالا رفتن مصرف انرژی فن‌ ها می‌ شود.
حوضچه آب خنک
وظیفه‌ حوضچه آب خنک جمع آوری آب سرد و ذخیره سازی آن در پایین برج است. این حوضچه همچنین، به‌عنوان فونداسیون اسکلت برج خنک کننده نیز عمل می‌ کند. جنس حوضچه معمولا از بتن یا سیمان تقویت شده (RCC) است.
فن‌ ها
فن‌ ها یکی از مهم‌ ترین قطعات برج خنک کننده هستند. جنس آنها اغلب از آلومینیوم یا  فیبرهای تقویت شده با پلاستیک (FRP) است. زاویه‌ تیغه‌ های فن‌ ها با توجه به فصل سال تغییر می‌ کند. به‌عنوان مثال در تابستان به دلیل تراکم کم هوا، زاویه تیغه‌ ها افزایش پیدا کرده تا هوای بیشتری مکش شود.
صفحه و سیلندر فن
سیلندرهای فن به‌صورت یک صفحه از عرشه فن حمایت می‌ کنند و به منزله‌ یک مسیر دسترسی به فن و سیستم پخش آب می‌ باشند.  سیلندر فن به‌ صورت پنوماتیک طراحی شده است تا موجب بالا رفتن جریان هوای داخل فن شوند. فاصله و موانع میان نوک تیغه و سیلندر بهتر است بسیار کم باشد تا سطح بهره وری به بالاترین حد ممکن برسد.
لوورها
لوورها صفحات موجود در سطح بیرونی برج خنک کننده هستند که از ورقه‌ های آزبست ساخته شده اند. از لوورها برای حفظ جریان گردش آب در داخل برج و نیز تقسیم مساوی جریان هوا به درون پکینگ استفاده می‌ شود.
شیرهای توزیع آب
شیرهای توزیع آب، جریان آب داغ ورودی به برج خنک کننده را بطور مساوی پخش می‌ کنند. به این ترتیب، آب داغ بر روی تمام نقاط پکینگ پاشیده می‌ شود. سوراخ‌ های خروجی شیرهای توزیع آب باز است و در فضای داخل برج قرار دارد. جنس این شیرها به گونه‌ ای است که مقاومت بالایی در مقابل خوردگی یا آسیب زیستی دارند.
موتور فن برج خنک کننده
آب داغ ورودی ممکن است حاوی گازهای خطرناک باشد. بنابراین موتور مورد استفاده در فن برج خنک کننده بایستی ضد انفجار باشد. همچنین، در زمان نصب موتور فن برج خنک کننده باید نکات ایمنی مانند وجود سیم متصل به زمین رعایت شود.