برج خنک کننده یا کولینگ تاور را بشناسید!!

معرفی برج خنک کننده

برج خنک کننده و یا کولینگ تاور(Cooling Tower) به سیستمی اطلاق می شود که به منظور دفع حرارت آب مورد استفاده قرار می گیرد. مکانیزم عملکردی این سیستم ها بدین صورت است که با تبخیر آب، حرارت ایجاد شده را از بین می برند. این تجهیزات در بخش های متنوعی مورد استفاده قرار می گیرند. در حالت کلی تر می توان گفت که امروزه کاربرد کولینگ تاور بسیار زیاد بوده و در فرآیندهای خنک سازی پالایشگاه ها، نیروگاه ها و بخش های تولید عرقیات و اسانس ها و صنعت تولید فرآورده های لبنی می توان وجود آن را مشاهده کرد.

در توضیح ساختار برج های خنک کننده باید بگوییم که در مدل ها و ابعاد متفاوت و بصورت کولینگ تاورهای مدار باز، مدار بسته و هیبریدی طراحی و ساخته شده اند. هر یک از این کولینگ تاورها با توجه به ساختار و عملکردی که دارند به کار گرفته می شوند. در این مقاله می خواهیم در مورد ساختار و عملکرد کلی برج های خنک کننده صحبت کنیم و گذری به کاربرد آن در صنایع مختلف داشته باشیم.

اجزای بکار رفته در ساخت برج خنک کننده

فن

فن از قطعات اصلی در این سیستم ها به شمار می رود و برای جابجایی هوا در برج خنک کننده کاربرد دارد. در واقع تشکیل تلاطم در هوا و جابجایی آن در میان اجزای مختلف برج خنک کننده از وظایف اصلی فن می باشد. با توجه به ساختار کولینگ تاور از فن آکسیال و یا سانتریفیوژی برای خنک سازی در آن استفاده می شود؛ تفاوت بین این دو نوع فن در مقاله « مقایسه فن های آکسیال و سانتریفیوژی » قابل دسترسی است.

حوضچه آب سرد یا تشتک

از حوضچه آب سرد در کولینگ تاورها بیشتر در صنایعی استفاده می کنند که حجم آب در گردش بسیار بالایی داشته باشند. می توان گفت که این حوضچه از مهمترین اجزای بکار رفته در ساختار برج های خنک کننده می باشد. وظیفه اصلی این بخش، جمع آوری آب خنک خروجی از پکینگ ها است. کاربرد کولینگ تاور در صنایع مختلف باعث شده که از قطعات باکیفیت و درجه یک در ساخت آن استفاده شود.

پنل یا دیواره

دیواره، به تعریفی دیگر پنل برج خنک کننده، از دیگر اجزای کولینگ تاور به شمار می رود که وظیفه دارد از سیستم در برابر باد و گرد و غبار محافظت کند. فایبرگلاس، ماده ای است که در ساخت این بخش از برج های خنک کننده استفاده می شود. دلیل این امر بخاطر استحکام و دوام فایبرگلاس است. در برخی از کولینگ تاورها از عایق پلی یورتان به منظوره جلوگیری از اتلاف انرژی استفاده می شود.

موتور

موتور از قطعات مکانیکی در این سیستم هاست که وظیفه به حرکت درآوردن فن را بر عهده دارد و از انرژی الکتریکی برای این منظور استفاده می کند.

قطره گیر

قطره گیر (Drift Eliminator) که به آن قطره برگردان نیز گفته می شود، قطره هایی را که به سمت پروانه مکش شده اند را به پایین برج خنک کننده هدایت می کند. این قطعه به نوعی نقش محافظت از دستگاه را بر عهده دارد. ساختار این قطره گیرها به دو صورت لانه زنبوری و تیغه ای هستند.

پکینگ

پکینگ کولینگ تاور، وظیفه افزایش سطح تماس آب و هوا را داشته و باعث تشدید فرآیند تبخیر می گردد. در پکینگ که به آن سطوح خنک کننده نیز گفته می شود، آب بعد از پاشیده شدن، بصورت لایه های نازک در تمام سطح پکینگ پخش می شود. این حالت عامل اصلی در تماس بیشتر آب و هوا با هم می باشد. در حالت کلی پکینگ یک مبدل حرارتی است که باعث خنک شدن آب در برج خنک کننده می شود.

چگونگی عملکرد کولینگ تاور

همان گونه که در بالا نیز اشاره شد، کولینگ تاورها در مدل های متفاوتی ساخته می شوند و عملکرد هر یک از آنها کاملا متمایز با یکدیگر است. اگر به صورت کلی بخواهیم در مورد مکانیزم کارکرد این دستگاه ها توضیحاتی داشته باشیم، باید گفت که تحت تاثیر فاکتورهایی مانند سطح تبادل حرارتی و میزان حجم هوادهی عمل می کنند.

اگر به اصل ترمودینامیک نگاه کنید، خواهید دید که با تماس دو سیال، گرمای سیالی که دمای بیشتری دارد به سیالی منتقل می گردد که دمای آن پایین تر باشد. این کار باعث می شود سیال ها تبادل حرارتی انجام دهند. کولینگ تاور بر اساس همین فرآیند، آب خنک موردنیاز برای عملکرد بهتر دستگاه های دیگر را فراهم می کند. یکی از مزیت های اصلی برج های خنک کننده، کاهش در مصرف آب و انرژی است؛ زیرا با تامین برودت لازم در تجهیزات صنعتی باعث سرعت بخشیدن به روند کارها و بهتر شدن عملکرد این سیستم ها می شوند. این موضوع کاربرد کولینگ تاور در صنایع مختلف را رونق بخشیده است.

مزایای برج های خنک کننده

قدرت بالا در خنک سازی

از مهمترین مزیت های کولینگ تاور می توان به قدرت خنک کنندگی بالای آن اشاره کرد. این دستگاه به منظور خنک کردن آب در کارخانجات و صنایع تولیدی بسیار بهتر از دیگر تجهیزات عمل می کند و کاربرد بالایی دارد.

عدم آسیب رساندن به تجهیزات صنعتی

اصلی ترین کاری که برج خنک کننده انجام می دهد، سرد کردن آب است. این کار از ایجاد آسیب به تجهیزات صنعتی جلوگیری می کند. کولینگ تاور همچنین از ایجاد رسوب در داخل دستگاه های صنعتی نیز جلوگیری می کند و همین امر سبب گردیده به آن نام نگهبان دستگاه های صنعتی داده شود.

ساخته شده براساس استانداردهای جهانی

کولینگ تاورها با توجه به استانداردهای جهانی ساخته شده اند و این امر باعث شده تا در شرایط آب و هوایی متغیر بتوان از آنها استفاده کرد.

طول عمر بالا

اگر بصورت کلی بخواهیم برج های خنک کننده را مورد بررسی قرار دهیم، باید بگوییم که از عمر و دوام بالایی برخوردار هستند. البته اگر دستگاهی که می خرید ساخت شرکت های معتبر باشد، بالطبع بدلیل استفاده از بهترین قطعات و متریال ها در ساخت آنها، استحکام بیشتری خواهند داشت. لازم به ذکر است که کولینگ تاورها نگهداری و تعمیر چندان پیچیده ای ندارند و نیازی نیست هزینه های بالا صرف تعمیر آنها شود.

بازدهی بالا

این دستگاه ها راندمان و بازدهی کاری بالایی دارند و لذا کاربرد آنها در صنایع افزایش یافته است. عامل دیگری که در بالا بودن بازدهی در این سیستم ها موثر بوده، عدم آسیب رساندن به تجهیزات صنعتی است.

کاهش مصرف آب

از دیگر مزیت های اصلی که می توان در مورد کولینگ تاور ذکر کرد، صرفه جویی در مصرف آب است. این دستگاه با خنک سازی و انتقال آن به دستگاه های صنعتی در چرخه تولید، مانع از اتلاف و هدررفت آب و صرفه جویی در افزایش هزینه های تولیدی می شود.

سرعت بخشیدن به روند تولید

سرعت انجام کارها و به گردش در آوردن دائمی آب از دیگر مزیت هایی است که می توان در مورد این سیستم ها ذکر کرد.

کاربرد کولینگ تاور در صنعت

با توجه به توضیحات اشاره شده، متوجه شده اید که از کولینگ تاورها در صنایع مختلف برای تامین برودت استفاده می شود. حال این نکته مطرح می شود که با توجه به کاربرد بسیار بالای این دستگاه ها در بخش های صنعتی، دقیقا در چه مواردی کاربرد دارند و بیشتر در چه صنایعی دیده می شوند. در زیر به گروهی از این صنایع و کاربرد کولینگ تاور در آنها اشاره شده است.

برج خنک کننده در صنعت نفت و پتروشیمی

امروزه با توجه به افزایشی که در زمینه تولید روز افزون نفت و گاز در صنایع پتروشیمی شاهد هستیم، نیاز به سیستم های پیشرفته امری اجتناب ناپذیری است. در پالایشگاه ها مهمترین هدف خنک کردن نفت در برج تقطیر آن هم به صورت پلکانی است. در بسیاری از مواقع دمای نفت خام به 400 درجه سانتیگراد می رسد که در این شرایط از آب در خنک کردن نفت استفاده می کنند.

صنعت تزریق پلاستیک

صنعت تولید پلاستیک یکی از مهمترین صنایع در دنیا محسوب می گردد. این باعث شده، دستگاه هایی که در این حوزه به کار برده می شوند، اهمیت بسیار بالایی داشته باشند. برج خنک کننده در این صنعت وظیفه خنک کردن قالب تزریق مواد را بر عهده دارد. در مراحل تولید، زمانی که گرانول ها را به داخل دستگاه می ریزند؛ این مواد داغ شده و سپس به بخش قالب گیری وارد می شوند. کولینگ تاور در این بخش برای سرد کردن مواد گرانول در قالب مورد استفاده قرار می گیرد. اینکه از چه برج خنک کننده ای استفاده شود به نوع دستگاه تزریق پلاستیک بستگی دارد.

صنایع فولاد و ذوب فلزات

کشور ما در گروه بزرگ ترین تولید کنندگان فولاد و ذوب فلزات به شمار می رود و به جرات می توان گفت که یکی از بزرگان صنعت فولاد می باشد. در این صنعت در بخش کوره القایی به سیستم های خنک کننده نیاز است.

کاربرد کولینگ تاور در صنعت چوب و نئوپان

در صنعت چوب و نئوپان از دستگاه کولینگ تاور برای خنک کردن چسب استفاده می شود. در این صنعت، طی فرآیند شیمیایی دمای چسب بسیار بالا می رود. در این مرحله است که برج خنک کننده وارد عمل شده و آن را خنک می کند. انتخاب کولینگ تاور در این صنعت با توجه به میزان تولید چسب و اتصالات دیگر موجود در کوره انجام می گیرد.

برج خنک کننده در نیروگاه ها

در نیروگاه های تولید برق، نیروگاه های خورشیدی، نیروگاه های اتمی و نیروگاه های سیکل ترکیبی از کولینگ تاورهایی با ظرفیت های بسیار بالا استفاده می کنند. وظیفه برج خنک کننده در این نیروگاه ها، خنک کردن بخار خارج شده از توربین ها می باشد. کولینگ تاوری که در این صنعت بکار گرفته می شود، معمولا از نوع برج های خنک کننده خشک و ترکیبی بوده که جایگزین مدل های سیمانی شده اند.

صنایع سیمان

کاربرد کولینگ تاور در صنعت تولید سیمان بدلیل افزایش سازه های عمرانی بیش از پیش شده است. مهم ترین کاربرد برج خنک کننده در تولید سیمان به منظور خنک کردن آب قبل از مخلوط شدن آن برای تولید سیمان می باشد. تا قبل از روی کار آمدن کولینگ تاور از یخ در این بخش استفاده می کردند که هزینه های بالایی را برای تولیدکنندگان به همراه داشت. امروزه با جایگزین شدن برج های خنک کننده علاوه بر سرعت گرفتن کارها، در هزینه های مصرف آب و انرژی نیز صرفه جویی شده است.

صنایع غذایی

آخرین بخشی که ردپای کولینگ تاورها در آن دیده می شود، صنعت تولید محصولات غذایی بخصوص لبنیات است. امروزه در تجهیزاتی که برای تولید فرآورده های لبنی کاربرد دارد، از کولینگ تاور به منظور سرد کردن محصول تولید شده استفاده می کنند. از جمله دستگاه های قابل ذکر در این بخش می توان به پروسس تانک ها اشاره کرد که در فرآوری شیر کاربرد دارند و کولینگ تاور در این پروسه برای کاهش دمای شیر و یا دیگر محصولات مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به گروهی از دیگر دستگاه هایی که برج خنک کننده از اجزای جدایی ناپذیر آنها به شمار می رود، اشاره شده است.

کولینگ تاور و تجهیزات صنعتی هیمورا

قبل از هر چیز لازم می دانم که توضیحاتی در باب معرفی گروه صنعتی هیمورا برایتان ذکر کنم. هیمورا از سازندگان تجهیزات صنعتی در کشور است که با سابقه ای طولانی توانسته نام خود را به برندی معتبر تبدیل کند. این گروه ماشین سازی، دستگاه های صنعتی متنوعی را طراحی، تولید و راهی بازار کرده است. کولینگ تاور از جمله سیستم های پرکاربرد خنک سازی در تجهیزات صنعتی این گروه ماشین سازی است. کولینگ تاورهای ذکر شده بصورت مدار بسته کار می کنند و با سرد کردن آب، برودت لازم برای عملکرد دستگاه های صنعتی را فراهم می کنند. از جمله تجهیزاتی که می توان گفت کاربرد کولینگ تاور در آنها زیاد بوده و در واقع جزئی از آنها شده، دستگاه های اسانس گیری نوع اول، پاستوریزاتورها، پروسس تانک و چندین دستگاه دیگر است.

خلاصه ای بر مطالب 

اگر بخواهیم جمع بندی از مطالب ذکر شده در این مقاله داشته باشیم، باید گفت که کولینگ تاور از ضروری ترین تجهیزاتی است که در صنایع مختلف از آن به عنوان تامین کننده برودت استفاده می کنند. این دستگاه ها در چندین مدل ساخته شده اند و ابعاد متفاوتی دارند که با توجه به صنعت موردنظر انتخاب می شوند. ساخت این تجهیزات برودتی معمولا از بهترین قطعات و متریال ها انجام می گیرد تا با استفاده در شرایط محیطی متغیر با استهلاک زود هنگام روبرو نشوند و عمر و ماندگاری بالایی داشته باشند. در این مقاله بصورت کامل در مورد صنایعی که از برج های خنک کننده استفاده می کنند، توضیحات جامعی آورده شد که شما با مطالعه آنها می توانید به ضروریت وجود کولینگ تاور و دلیل استفاده از آن پی ببرید.