برج های خنک کننده برای خنک کردن مایع خنک کننده طراحی شده اند که به نوبه خود هر تجهیزات فرآیندی را خنک می کند. خنک شدن مایع خنک کننده به دلیل محیط، یعنی به دلیل هوای بیرون رخ می دهد. به عبارت دیگر، می توان گفت که تجهیزات فرآیند گرما را به خنک کننده می دهد که آن را به محیط "تخلیه" می کند. برای انجام این "تنظیم مجدد" گرما به برج های خنک کننده نیاز است.

برج خنک کننده، دستگاه‌هایی برای خنک‌کردن مایع خنک‌کننده به دلیل اثر رطوبت هوای هستند. بیشتر آنها برج های خنک کننده نوع باز هستند - مدار خنک کننده بسته نیست و بخشی از مایع خنک کننده به طور مداوم در طول فرآیند خنک کننده از بین می رود. در چنین سیستم هایی، مکانیزمی برای پر کردن مایع خنک کننده باید ارائه شود. با این حال، برج های خنک کننده مرطوب اقتصادی ترین و کارآمدترین وسیله برای خنک کردن حجم زیادی از آب هستند.

انواع برج خنک کننده

در سطح جهانی، کارشناسان دو نوع برج خنک کننده را تشخیص می دهند - خشک و مرطوب. یک مبدل حرارتی است که توسط هوای بیرون منفجر می شود. با عبور از لوله های مبدل حرارتی، مایع خنک کننده تا دمای نزدیک به دمای هوای بیرون خنک می شود. برج های خنک کننده مرطوب از اثر خنک کننده تبخیری استفاده می کنند: با تبخیر آب، هوا خنک می شود و این جریان هوای با دمای پایین است که خنک کننده را خنک می کند.

علاوه بر این، برج های خنک کننده مرطوب به باز و بسته، باز - به آبیاری و جهشی، آبیاری - به فن و برج تقسیم می شوند که به نوبه خود در طرح های مختلف ساختمانی با جهت های مختلف حرکت آب و هوا ارائه می شوند.

در این مقاله، انواع اصلی برج های خنک کننده مرطوب - باز و بسته، آبیاری و جهشی - طرح عملکرد، محدوده، مزایا و معایب آنها را بررسی خواهیم کرد.

اصل کار برج های خنک کننده مرطوب

در برج های خنک کننده مرطوب، هوای بیرون به صورت    توسط آب مرطوب می شود. در همان زمان دمای آن چندین درجه کاهش می یابد. مثلا هوای با دمای 30 درجه و رطوبت 40 درصد با رسیدن به رطوبت 90 درصد دمای 21 درجه سانتی گراد خواهد داشت یعنی 9 درجه سانتی گراد خنک می شود. هوای با دمای 25 درجه سانتی گراد و رطوبت 50 درصد را می توان تا 19 درجه سانتی گراد یعنی 6 درجه سانتی گراد و غیره خنک کرد.

نکته اصلی این است که خنک کننده خنک کننده (در بیشتر موارد، خنک کننده آب است) هر چه کارآمدتر باشد، دمای هوا پایین تر است. و برای بدست آوردن هوای با دمای پایین از رطوبت هوای    (اسپری) استفاده می شود.

این سوال مطرح می شود که چه نوع آبی باید برای خنک سازی    هوا استفاده شود - مستقیماً خنک کننده یا جریان آب جداگانه. بنابراین برج های خنک کننده از انواع باز و بسته وجود دارد.

برج های خنک کننده مرطوب مدار بسته

برج های خنک کننده مرطوب مدار بسته از یک جریان آب جداگانه برای خنک کردن هوا استفاده می کنند. حامل گرما از طریق لوله های مبدل حرارتی جریان می یابد که با هوای مرطوب بیرونی دمیده می شود. به نوبه خود، هوا توسط یک فن از طریق برج خنک کننده دمیده می شود. با ورود به آن، آب در مسیر هوا پاشیده می شود. با تبخیر آن و خنک شدن، هوا لوله ها را با خنک کننده خنک می کند. بیشتر در مسیر هوا یک حذف کننده قطرات وجود دارد که آب تبخیر نشده را در خود نگه می دارد.

برج های خنک کننده مرطوب نوع بسته در واقع برج های خنک کننده خشک با رطوبت هوای بیرون    هستند. آنها را می توان هم برای حذف حرارت از تجهیزات گرمایشی در صنعت و هم برای خنک کردن چیلرها با کندانسورهای آب خنک در سیستم های برودتی ساختمان ها برای اهداف مختلف استفاده کرد.

از مزایای برج های خنک کننده مرطوب نوع بسته می توان به خود مدار بسته اشاره کرد - هیچ تلفات خنک کننده وجود ندارد، آلاینده های خارجی وارد مدار نمی شوند، پس از آماده شدن خنک کننده کیفیت خود را برای مدت طولانی حفظ می کند. با این حال، هنگام بهره برداری از چنین برج های خنک کننده در زمستان، مشکلاتی وجود دارد.

اول از همه، ما در مورد خطر یخ زدن حوضچه آب در قسمت پایینی برج خنک کننده و ایجاد یخ زدگی بالای لوله ها با خنک کننده صحبت می کنیم. در واقع، مشکل اغراق آمیز است، زیرا رطوبت هوای بیرون فقط در تابستان مربوط می شود. در دمای خارج از منزل زیر 15 درجه سانتیگراد، رطوبت کمی وجود دارد، بنابراین، مدتها قبل از شروع یخبندان، سیستم باید برای رژیم زمستانی آماده شود - استخر خالی می شود، سیستم آرایش خاموش می شود، خطوط لوله بسته هستند.

علاوه بر این، برای عملکرد مطمئن برج خنک کننده، باید از یخ زدن مبدل حرارتی از داخل خودداری شود. چنین خطری در دمای منفی در فضای باز و جریان کم مایع خنک کننده امکان پذیر است. راه حل این مشکل در تنظیم صحیح سیستم اتوماسیون یعنی تنظیم جریان هوای عبوری از برج خنک کننده و همچنین در تنظیم جریان آب و دور زدن آن است.

برج های خنک کننده مرطوب مدار باز

در برج های خنک کننده مرطوب نوع باز، سیال انتقال حرارت به هوا پاشیده می شود که در داخل برج می دمد. معمولاً هوا از پایین به بالا حرکت می کند و مایع خنک کننده از بالا پاشیده می شود و تحت تأثیر گرانش قرار می گیرد. در فرآیند حرکت از طریق جریان مخالف خنک کننده اتمیزه شده، هوا تا حدی آن را تبخیر می کند، خود را خنک می کند و آن را خنک می کند. در بالای برج خنک کننده هوای گرم و مرطوب خارج می شود. خنک کننده خنک شده در قسمت پایینی تجمع می یابد. برج های خنک کننده آبیاری از نوع باز طبق این اصل کار می کنند .

حرکت هوا از پایین به بالا در برج های خنک کننده آبیاری هم به دلیل نیروهای طبیعی (شبیه اگزوز طبیعی در ساختمان های چند طبقه) و هم به دلیل وجود یک فن قابل انجام است.

برج های خنک کننده برج 

در حالت اول، یک کانال مقطع بزرگ برای هوا مورد نیاز است. چنین تاسیساتی برای خنک کردن حجم زیاد آب تا دمای دلتای کوچک (5-10 درجه سانتیگراد) خوب هستند. آنها در نیروگاه های هسته ای، نیروگاه های حرارتی، در شرکت های بزرگ صنعتی استفاده می شوند و به آنها برج های خنک کننده برج می گویند . مزایای آنها مصرف حداقل انرژی، حذف حرارت بالا، کار با مصرف آب بالا است. نقطه ضعف اصلی ساخت و ساز در مقیاس بزرگ است که نیاز به هزینه های قابل توجهی در طول ساخت دارد.

برج های خنک کننده اسپری فن 

در حالت دوم، هوا توسط یک فن دمیده می شود، بنابراین سطح مقطع مجرای هوا را می توان به میزان قابل توجهی کاهش داد. به این گونه برج های خنک کننده، برج های خنک کننده اسپری فن می گویند . مایع خنک‌کننده از بالا تامین می‌شود و روی آبپاش اسپری می‌شود، پس از آن به شکل سرد در انباشته در پایین برج خنک‌کننده جمع‌آوری می‌شود. هوا توسط فن از پایین به داخل مکیده شده و به سمت مایع خنک کننده دمیده می شود. یک حذف کننده رانش در بالای برج خنک کننده نصب شده است تا از انتقال بیش از حد آب به هوای بیرون جلوگیری کند.

در برج های خنک کننده با خنک کننده کم قدرت (تا 10 درجه سانتیگراد)، از فن های محوری و با خنک کننده قابل توجه خنک کننده (تا 40 درجه سانتیگراد)، فن های سانتریفیوژ استفاده می شود. برج‌های خنک‌کننده فن به بادکش طبیعی وابسته نیستند، به خوبی به اتوماسیون، تنظیم و تنظیم حالت‌های عملیاتی مختلف کمک می‌کنند و با راندمان خنک‌کننده مایع بالا مشخص می‌شوند. دامنه کاربرد آنها گسترده - فشرده و نه چندان خنک کننده حجم های مختلف خنک کننده در صنایع مختلف است.

برج های خنک کننده جهشی 

در نهایت، نوع دیگری از برج های خنک کننده مرطوب نوع باز را در نظر بگیرید - برج های خنک کننده جهشی . در آنها مایع خنک کننده از پایین به بالا پاشیده می شود و حرکت هوا به دلیل اثر جهش فراهم می شود. در این مورد، ماهیت جهش در این واقعیت نهفته است که مایع خنک کننده پاشیده شده جریان های هوایی را که با آن تماس می گیرد وارد می کند - آنها را مرطوب می کند، آنها را خنک می کند، به همین دلیل خود را خنک می کند.

سپس هوای مرطوب گرم شده از برج خنک کننده از طریق دهانه ای در ناحیه بالایی خارج می شود. جالب است بدانید که این فرآیند به دلیل نیروهای طبیعی نیز رخ می دهد - هوای گرم سبک تر از هوای سرد است، بنابراین تمایل به بالا رفتن دارد و هوای مرطوب سبک تر از هوای خشک است، بنابراین تمایل به بالا رفتن دارد. بر این اساس، هوای مرطوب گرم شده، به اصطلاح، با انتقام به سمت بالا می رود. همه اینها به تبادل هوای کارآمد در داخل برج خنک کننده کمک می کند.

خنک کننده خنک شده به شکل قطرات در قسمت پایینی برج خنک کننده ته نشین می شود و از آنجا از طریق خطوط لوله به تجهیزاتی که نیاز به خنک شدن دارند پمپ می شود.

برج های خنک کننده جهشی می توانند خنک کننده های با دمای بالا (تا 60 درجه سانتیگراد یا بیشتر) را به طور موثر خنک کنند. از جمله معایب مصرف برق بالای پمپ ها برای پاشش مایع خنک کننده است. برای اینکه خنک کننده بتواند جریان هوا را با خود حمل کند ، سرعت آن در خروجی نازل باید زیاد باشد (بیش از 60 کیلومتر در ساعت) و این به  پمپ های قوی 2-4  برابر بیشتر از برج های خنک کننده آبیاری نیاز دارد. علاوه بر این، کنترل اثرات جهش و حرکت طبیعی هوا دشوار است و بنابراین استفاده از چنین برج های خنک کننده در زمستان به دلیل خطر یخ زدگی تقریبا غیرممکن است. دامنه اصلی کاربرد آنها تأسیسات صنعتی با دمای خنک کننده بالا است.