در اصول ترمودینامیک، برج خنک کننده یک عامل اتلاف حرارت است. گرمای خارج شده از برج های خنک کننده به جو محیط اقلیمی منتقل می شود، به همین دلیل برج های خنک کننده به عنوان برج های خنک کننده اتمسفریک (Atmospheric Cooling Tower ) نیز شناخته می شوند. انواع قدیمی این نوع برج های خنک کننده با شکل هایپربولیک و ساختار بتنی در بسیاری از نیروگاه های قدیمی دیده می شود.
انواع برج های خنک کننده بر اساس طبقه بندی سیستم های هوادهی:
- برجهای خنک کننده با جریان هوای آزاد (اتمسفریک)
- کولینگ تاورهای با جریان هوای اجباری (شامل سیستم هوادهی فن)
طرز کار برج خنک کننده اتمسفریک
در این مدل از سیستم خنک کننده، آب با فشار طبیعی از بالای دستگاه و از طریق سوراخ ها به سمت پایین پاشیده می شود و در عین حال به دلیل ارتفاع برج خنک کننده در جو، مایع فرآیند (آب) نزدیک به هوا (باد خنک کننده منطقه) قرار می گیرد و گرمای خود را به اتمسفر آزاد می کند. جهت جریان هوا می تواند از بالا به پایین و بالعکس باشد. تفاوت قابل ملاحظه ای در مزایای سیستم های هوا از بالا به پایین و پایین به بالا مشاهده نشد. از آنجایی که در این مدل از برج های خنک کننده از قطعات مکانیکی استفاده نمی شود، به آنها برج خنک کننده طبیعی نیز گفته می شود.
برج های خنک کننده اتمسفریک (Atmospheric Cooling Tower) گرما را از جریان آب به محیط اطراف با جریان آزاد هوا منتقل می کنند. در این انتقال حرارت از سیستم های هوادهی استفاده نمی شود و مصرف انرژی الکتریکی در این سیستم ها رعایت نمی شود.
برج خنک کننده اتمسفری
انواع برج خنک کننده اتمسفریک
- برج خنک کننده اتمسفریک خشک (درای کولر با جریان آزاد هوا)
- برجهای خنک کن اتمسفری تر یا مرطوب
-
برج خنک کننده اتمسفریک خشک
برج های خنک کننده اتمسفر خشک تحت هد یونیت ACC (Air Cooled Condenser) در بسیاری از صنایع کشور کاربرد فراوانی دارند. این نوع برج های خنک کننده اتمسفر معمولا دمای آب را از دمای بالا به دمای نزدیک به دمای محیط خشک کاهش می دهند. در بسیاری از موارد در مناطقی که در آب و هوای نامساعد نامیده می شود و جریان آزاد هوا بسیار زیاد است و به شدت می وزد، از این سیستم های مدار بسته برای خنک سازی استفاده می شود.
برج خنک کننده اتمسفریک مرطوب
برج های خنک کننده اتمسفریک مرطوب نیز این قابلیت را دارند که دمای آب را تا نزدیک به دمای مرطوب کاهش دهند. در بسیاری از موارد، برج های خنک کننده اتمسفر در معرض نور مستقیم خورشید قرار نمی گیرند تا گرمای خورشید مستقیماً بر جریان آب یا هوای نزدیک برج خنک کننده تأثیر نگذارد. برج های خنک کننده جوی به دلیل استفاده نکردن از سیستم تهویه معمولی در فصول مختلف دمای آب نامنظم دارند و این احتمالاً بزرگترین عیب آنها در مقایسه با سایر سیستم های تهویه اجباری است.
برج های خنک کننده با جریان هوای طبیعی در بسیاری از صنایع کشور مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع برج ها معمولاً از سازه های بتنی ساخته می شوند و دارای سیستم پاشش آب بسیار ابتدایی با نازل های کوچک هستند.
برای ایجاد سطح انتقال حرارت در این مدل از برج های خنک کننده به منظور افزایش سطح تماس آب و هوا از انواع چوب، سبد و پکینگ برج خنک کننده استفاده می شود. برج های خنک کننده جوی در بسیاری از صنایع کشور استفاده می شوند که نیازی به طراحی دقیق سیستم نصب آب سرد ندارند.
صنایع تولید سیمان که برای تولید بتن نیاز به اختلاط آب سرد با سیمان دارند، صنایعی هستند که در آن برج های خنک کننده هوا کاربرد زیادی دارند. برج های خنک کننده اتمسفر را می توان در بسیاری از صنایع دیگر مانند سیستم های اکسترودر یا تزریق پلاستیک نیز استفاده کرد.
شاید بزرگترین مزیت این مدل از سیستم های خنک کننده استفاده از انرژی باد، عدم نیاز به برق، عدم نیاز به فن و فن و در نهایت کاهش قیمت کلی باشد. بزرگترین عیب این مدل از دستگاه های خنک کننده را می توان عدم تعیین دقیق دمای هوای بیرون و عدم استفاده برای صنایعی که نیاز به استفاده از چیلر برای کاهش دمای هوای بعد از برج دارند نشان داد. در واقع استفاده از این مدل از سیستم خنک کننده یعنی برج خنک کننده اتمسفریک در صنایع حساس بی عیب و نقص نخواهد بود.