به دلیل این که عملیات خنک کردن آب در گردش برج خنک کننده، در یک سیکل باز و به واسطه تبخیر آب انجام می گیرد، باید همیشه مقداری آب جایگزین این حجم تبخیر شود. عدم اطلاع از نحوه محاسبه ظرفیت دقیق برج خنک کننده متناسب با نیازهای خریداران، علاوه بر بوجود آمدن اختلال در فرایند خنک سازی باعث تحمیل هزینه های اضافی و به هدر رفتن آب می گردد و در بعضی اوقات نیز در مواقعی انتخاب نا مناسب ظرفیت برج خنک کننده حتی موجب آسیب رسانی به تجهیزات مرتبط به برج نیز می شود.
در این مقاله قصد داریم تا در خصوص بهترین روش محاسبه ظرفیت برج خنک کننده مطالبی را ارائه کنیم. بنابراین پیشنهاد می کنیم تا برای کسب اطلاعات بیشتر لطفاً تا پایان این مطلب با ما همراه باشید.
طراحی برج خنک کننده
طراحی برج خنک کننده بر اساس پارامترهایی از جمله دمای ورود آب گرم به کولینگ تاور، دمای خروج آب سرد از کولینگ تاور، دبی آب و حداکثر دمای مرطوب محل نصب دستگاه و ظرفیت کولینگ تاور صورت می پذیرد. در طراحی برج خنک کن عوامل دیگری نیز از جمله ارتفاع محل نصب، دمای خشک، رطوبت نسبی، کیفیت آب، میزان تداخل و میزان گردش مجدد نیز می تواند تأثیرگذار باشند.
ظرفیت برج خنک کننده
ظرفیت کولینگ تاور را به وسیله تن تبرید بیان می کنند. یک تن تبرید برابر میزان گرمای لازم برای تبدیل یک تن (907 کیلوگرم) یخ صفر درجه به آب صفر درجه در مدت زمان 24 ساعت می باشد. همچنین یک تن تبرید برابر 12000 Btu/hr یا 3.5 کیلووات می باشد. در نتیجه وقتی بیان می شود که یک کولینگ تاور به طور مثال برابر 100 تن است، یعنی مقدار قدرت خنک کردن آن برابر 350 کیلو وات می باشد.
کلمه تن تبرید در زمان های گذشته توسط شرکت های سازنده یخ در آمریکای شمالی به صنعت تهویه مطبوع و سرمایش وارد شده است و تا به امروز مورد استفاده قرار می گیرد.
محاسبه ظرفیت و انتخاب برج خنک کننده
در این بخش برای انتخاب ظرفیت دقیق و مناسب کولینگ تاور، نیاز به دانستن اطلاعات زیر است.
میزان دقیق دبی آب در گردش در برج خنک کننده
تعیین درجه دمای آب ورودی به برج خنک کننده که این عدد براساس نوع چیلر بین 35 تا 37 درجه سلسیوس است
تعیین درجه دمای آب خروجی از برج خنک کننده که بر اساس نوع چیلر، بین 30 تا 32 درجه سلسیوس می باشد
اختلاف دمای آب ورودی و خروجی برج خنک کننده که معمولاً 5 درجه سانتی گراد تعریف می شود
میزان دمای مرطوب (WB) مکانی که برج خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرد (به عنوان مثال حداکثر دمای مرطوب برای شهر تهران در فصل تابستان 23.8 درجه سلسیوس می باشد).
لازم به ذکر است که از نظر علمی حداکثر قدرت خنک کنندگی یک برج خنک کننده و دمای آب خروجی از آن در بهترین حالت ممکن معمولاً چندین درجه بالاتر از دمای مرطوب(WB) محل نصب می باشد.
با در اختیار داشتن اطلاعات ذکر شده در بالا و همچنین با استفاده از روش محاسبه نموداری، برج خنک کننده ای متناسب با نیاز خریدار و با رعایت تمام اصول مهندسی توسط شرکت سازنده متخصص و با تجربه، قابل ارائه خواهد بود.
محاسبه ظرفیت برج خنک کننده صنعتی
به دلیل بالا بودن میزان اهمیت و حساسیت پروژه های صنعتی که اکثر این پروژه ها هم دارای میزان دبی آب در گردش بسیار بالا و همچنین اختلاف دمای آب ورودی و خروجی بیش از 10 درجه سانتی گراد دارند، بنابراین باید برای محاسبه ظرفیت سنجی مناسب و اطمینان کامل از نحوه عملکرد مطلوب برج های خنک کننده، از نرم افزار تخصصی انتخاب برج خنک کننده بادران تهویه صنعت که در آن تمامی اصول مهندسی و مبانی طراحی و همچنین پیش نیازهای لازم و ضروری به طور کامل در آن در نظر تعبیه شده است، استفاده کرد.
متاسفانه شرکت های سازنده ای نیز هستند که بدون استفاده از محسبات دقیق مهندسی و عدم استفاده از نرم افزارهای تخصصی و فقط با تکیه بر دانش تجربی خود، سازنده و فروشنده برج های خنک کننده می باشند که از این بابت خریداران باید دقت و بررسی های بیشتری در انتخاب خود برای خرید کولینگ تاور را داشته باشند.
روش انتخاب برج خنک کننده بر اساس چهار پارامتر اصلی دمای ورود آب به کولینگ تاور، دمای خروج آب از کولینگ تاور، حداکثر دمای مرطوب محیط نصب و دبی آب در گردش قابل تشخیص می باشد. به کمک نمودار انتخاب برج خنک کننده و یا با وارد کردن چهار پارامتر ذکر شده در نرم افزار برج خنک کننده می توان میزان تناژ برج خنک کننده را تعیین نمود و ظرفیت برج خنک کننده مورد نیاز را تشخیص داد. پس از تعیین تناژ و ظرفیت باید نسبت به تطبیق دبی آب فعلی و اتصالات برج خنک کننده اطمینان حاصل کرد.
معایب انتخاب برج خنک کننده با ظرفیت نامناسب
انجام محاسبات دقیق در خصوص ظرفیت سنجی و انتخاب ظرفیت مناسب برج خنک کننده از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد، به نحوی که با انتخاب اشتباه ظرفیت برج خنک کننده، علاوه بر تحمیل هزینه های اولیه بالا از بابت خرید دستگاه می‌تواند خسارات مالی زیادی را نیز در طی فرایند کاری برای تجهیزات مرتبط با برج با خود همراه داشته باشد که در زیر به شرح مواردی از آنها می پردازیم.
معایب انتخاب نامناسب ظرفیت برج خنک کننده در سیستم های تهویه مطبوع
در سیستم های تهویه مطبوع که از برج خنک کننده بعنوان یک دستگاه مکمل در کنار چیلر استفاده می‌شود بسیار حائز اهمیت است که ظرفیت برج خنک کننده متناسب با ظرفیت چیلر طراحی و محاسبه می گردد. زیرا عدم دقت در محاسبات و انتخاب ظرفیت دستگاه بصورت تجربی و سنتی علاوه بر تحمیل هزینه های جاری از بابت خرید دستگاه یا هزینه های مربوط به هدر رفت اضافی آب می‌تواند باعث بروز صدمات و خسارات مالی زیاد به دستگاه شود.
معایب ظرفیت نامناسب برج خنک کننده در پروژه های صنعتی و بزرگ
عدم توجه به محاسبات دقیق و مهندسی در ظرفیت سنجی برج خنک کننده در پروژه های صنعتی باعث می شود که در عمل، برج خنک کننده عملکرد مطلوب و مورد انتظار ما را نداشته که در چنین شرایطی باعث توقف اجباری فرایندهای کاری در دوره های زمانی از روز و خطوط تولید و در نهایت وارد شدن زیان های مالی بسیاری به کارفرمایان و مدیران صنعتی شود.
به منظور جلوگیری از بروز مشکلات مذکور می بایست بهترین انتخاب ظرفیت برج خنک کننده بر اساس محاسبات دقیق و اصول مهندسی انجام گیرد.
سخن پایانی
اگر با دمای 37 به 32 درجه سانتیگراد و دبی 150 متر مکعب در ساعت، دمای مرطوب بالا برود و برج خنک کننده در شهری نصب شود که دمای مرطوب 26 و 28 درجه سانتیگراد باشد، به ترتیب میزان ظرفیت برج خنک کن برابر 169 و 216 خواهد شد.
با افزایش دبی، میزان تناژ برج خنک کننده افزایش می یاید. به طور مثال اگر با همان دما های ذکر شده دبی برابر 180 و 250 متر مکعب در ساعت شود، تناژ کولینگ تاور به ترتیب برابر 172 و 239 می شود. بنابراین مشاهده می شود که این میزان به شرایط دمایی بسیار حساس است و مقدار آن به شدت تغییر می کند.
منبع: شرکت بادران تهویه صنعت (طراحی، مهندسی و ساخت انواع برج خنک کننده و تجهیزات تهویه مطبوع)