سیستم های تهویه مطبوع، واحد های صنعتی، نیروگاه های تولید انرژی و… همه و همه از مکان هایی هستند که با توجه به نوع کار آن ها تجهیزات مربوط به این واحد ها توسط آب خنک می شوند و به طبع آب گرم شده می بایست مجدد خنک شده و به چرخه باز گردد.حال که به کاربرد های برج خنک کننده پی بردید نیاز است تا کمی در مورد اجزای این دستگاه اطلاعات کلی داشته باشید.

وظیفه خنک کردن و پمپاژ مجدد آب به چرخه صنعت از مهم ترین کاربرد های برج خنک کننده است. برج خنک کن در انواع مختلفی ساخته می شود که تمامی آنها از مکانیزم تقریبا یکسانی برای خنک کردن استفاده می کنند و اجزای ثابتی دارند.

یکی از مهم ترین و پرکاربرد ترین اجزای ثابت برج های خنک کن، فن ها می باشند. فن ها وظیفه ایجاد جریان هوا را دارند که استفاده از آن ها اجباری می باشد.

زمانی که آب وارد برج می شود برای اینکه بتوانیم تبادل گرمای آب و جریان هوا را به خوبی داشته باشیم نیاز است تا از پکینگ ها استفاده کنیم. پکینگ باعث می شود سرعت جریان آب کم شود و هم چنین تماس هوا با آب بیشتر شود که در نتیجه نقش بسیار اساسی در خنک کردن آب ایفا می کند.

آب سرد شده در برج می بایست در مکانی تجمع پیدا کند که از این رو در زیر برج های خنک کن حوضچه هایی تعبیه می شود که آب خنک شده در آن قرار می گیرد و برای پمپاژ مجدد به چرخه استفاده می گردد.

در فرایند خنک سازی آب توسط برج خنک کن، بدلیل جریان هوای بالا و هم چنین عبور آب از پکینگ ها و … نیاز است تا از خروج و پاشش آب به خارج از برج جلوگیری شود. از این رو تیغه هایی با نام قطره گیر در پیرامون برج تعبیه می گردند که باعث می شوند تا از خروج و هدر رفت آب جلوگیری به عمل بیاید.

برج های خنک کننده می توانند در بدنه های مختلفی تعبیه گردند. بتن گالوانیزه و فیبر گلاس از پر کاربرد ترین متریال ها در ساخت بدنه برج هستند.

اجزاء مهم برج خنک کن‌ها عبارتند از:

۱- فن : فن‌ها نقش مهمی در خنک‌سازی دارند و از نوع فن محوری یا سانتریفیوژ می‌باشند.

۲- پکینگ‌ها : برای افزایش تبادل حرارتی بین جریان آب و هوا در داخل برج خنک کن از پکینگ‌ها استفاده می‌گردد که با افزایش سطح تماس جریان آب با هوا و همچنین کاهش سرعت جریان آب، در خنک‌سازی جریان آب نقش مؤثری دارند. پکینگ‌ها به صورت شبکه‌ای بوده و در دو نوع غشایی(Film Packing) و اسپلاش (Splash Packing)در برج خنک کن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۳- حوضچه یا باسین : در قسمت زیرین برج خنک کن قرار دارد و آب خنک شده در آن جمع‌آوری شده و به سمت سیستم‌های سردسازی هدایت می‌شود.

۴- قطره گیرها : تیغه‌های قطره گیر برای جلوگیری از پخش ذرات آب و ممانعت از خروج آن‌ها به محیط بیرون از برج خنک کن بکار می‌روند.

برج خنک کن‌ها معمولاً به سه صورت فلزی، فایبر گلاسی و بتنی ساخته می‌شوند.

دسته‌بندی

برج خنک‌کننده فایبر گلاس طرح مکعبی 

برج خنک‌کننده مارلی (ذوذنقه‌ای) 

برج خنک‌کننده مارلی (مکعبی)

برج خنک‌کننده مدل سانتریفیوژ 

برج خنک‌کننده کانتر فلو فلزی 

برج خنک‌کننده گِرد

برج خنک کن‌ها را با توجه به موارد زیر می‌توان دسته‌بندی کرد. البته باید توجه داشت که یک برج خنک کن می‌تواند ترکیبی از هر کدام از دسته‌های زیر باشد و این دسته‌بندی صرفاً برای نشان دادن وضعیت عملکرد برج خنک کن‌ها در حالات زیر می‌باشد:

 ۱-نیروی محرک جریان هوا

برج خنک کن‌ها از لحاظ اینکه نیروی جریان دهنده هوا طبیعی یا مکانیکی باشد به دو دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک‌کن فن دار (مکانیکی)

در برج های فن دار یک یا چند فن وظیفه به جریان درآوردن هوا را در داخل برج خنک کن دارند. در این نوع تا زمانی که فن روشن است جریان هوا بین محیط داخل برج و بیرون برقرار است هم چنین نسبت به برج های بدون فن فضای کمتری را اشغال می‌کنند. اما مهم‌ترین عیب این نوع صدا و لرزشی است که فن یا فن‌ها ایجاد می‌کنند.

برج خنک کن بدون فن (طبیعی)

در برج های بدون فن جریان هوا به صورت طبیعی ما بین برج و محیط بیرون جابجا می‌شود. از جمله مزایا این دسته می‌توان به مصرف کمتر انرژی الکتریکی، صدای کم، قطعات متحرک کمتر و عدم پاشیدن آب به فضای اطراف و از معایب آن می‌توان به راندمان پایین‌تر و هزینه بیشتر جهت ساخت آن، اشاره کرد.

۲-مکانیسم انتقال حرارت

از نظر شیوه‌های انتقال حرارتی به سه دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک کن مرطوب

در برج خنک کن‌های مرطوب (Wet-Cooling Tower) آب گرم از بالای برج با عبور از پکینگ‌ها و برخورد با جریان هوای تازه که از محیط بیرون توسط فن یا به صورت طبیعی وارد برج می‌شود ضمن تبادل حرارتی و خنک شدن در پایین برج ته‌نشین می‌شود. مهم‌ترین عیب این سیستم پاشیدن ذرات آب به اطراف و هم چنین تبخیر بیش از حد آب می‌باشد.

برج خنک کن خشک

در مناطقی که بعلت عدم وجود آب کافی باید از اتلاف آب و تبخیر بیشتر جلوگیری نمود از برج خنک کن‌های خشک HELLER (هِلِر) (Dry-Cooling Tower) استفاده می‌شود. در این دسته، آب گرم به جای عبور از پکینگ‌ها از لوله‌های پره دار که با هوای سرد در تماس می‌باشند عبور کرده و خنک می‌گردد. از معایب این سیستم کاهش راندمان با افزایش دمای محیط اطراف می‌باشد.

برج خنک کن خشک-مرطوب

این نوع، ترکیبی از برج خنک کن‌های خشک و مرطوب بوده و برای کاهش عوارض و معایب دو سیستم فوق بکار می‌رود. برج خنک کن‌های خشک-مرطوب(Dry-Wet Cooling Tower) دارای دو مسیر هوا به صورت موازی و دو مسیر آب به صورت سری می‌باشند. آب گرم ابتدا وارد لوله‌های پره دار و سپس وارد پکینگ‌ها می‌شود و در طول این مسیر با هوای سرد تبادل حرارتی داشته و آب سرد در پایین برج جمع می‌گردد.

۳-نحوه برخورد جریان‌های آب و هوا

برج خنک کن‌ها بر مبنای جهت برخورد جریان‌های آب گرم با هوای سرد به دو دسته تقسیم می‌شوند.

برج خنک کن با جریان هوای متقاطع

دراین حالت هوایی که از محیط بیرون وارد برج می‌شود به صورت متقاطع با جریان آب برخورد می‌کند.