برج خنک کننده خشک

برج خنک کننده خشک ( Dry Cooling tower )نوعی برج خنک کننده با سیستم گردش آب مدار بسته است که گردش آب در این سیکل مدل خنک کننده در داخل یک سیم پیچ (سطح تماس غیر مستقیم) جریان می یابد و در تماس با جریان هوا خنک می شود. سیستم خنک کننده خشک نوعی برج خنک کننده مدار بسته است که در آن تماس آب و هوا در یک مدار غیر مستقیم اتفاق می افتد..

آیا برج خنک کننده خشک برای همه مناطق مناسب است؟

برای پاسخ به این سوال باید بگوییم بله اما این دستگاه برای مناطق کویری، خشک و سرد بسیار مناسب است زیرا این دستگاه بر خلاف برج خنک کننده مرطوب به هیچ وجه آب مصرف نمی کند و کاهش دما باعث افزایش حجم آن می شود. بهره وری. مناطقی مانند ارومیه، تبریز، شیراز، مشهد و سایر شهرهای سردسیر و معتدل کشور برای این مدل از سیستم برودتی در تجهیزات خود بسیار مناسب هستند. حتی در مناطقی مانند یزد، کرمان و اصفهان که با مشکل خشکسالی مواجه هستند، برج خنک کننده خشک گزینه مناسبی برای خنک کردن سیکل های صنعتی است.

برج خنک کننده خشک یا کندانسور هوایی؟

برای پاسخ به این سوال اساسی، باید بپرسیم که هر دو کلمه دارای یک معنی هستند. تبرید خشک درست مانند مبدل حرارتی (Heat Exchanger) بین آب و هوا عمل می کند، به همین دلیل به عملکرد این تجهیزات کندانسور هوا نیز می گویند. به عبارت ساده تر، کندانسور هوا ( Air Condenser) خنک شامل یک سیم پیچ و یک سیستم تهویه است که برای کاهش دمای آب گرم و نزدیک شدن به دمای محیط خشک استفاده می شود.

مقایسه برج خنک کننده خشک و مرطوب

• در واقع برج خنک کننده بسته خشک مصرف آب سیستم های خنک کننده را بسیار کاهش می دهد و برای مکان هایی که تامین آب در آنها مشکل است بسیار مناسب است. در یک چیلر مرطوب، آب در تماس مستقیم با هوا در سطوح خنک کننده یا پرکننده گرما را از دست می دهد، در حالی که در یک برج خنک کننده خشک، آب در یک سیکل  بسته (Close Circuit) در تماس با جریان هوای ناشی از فن جریان می یابد. در تماس با جریان القایی فن قرار می گیرد، گرما را از دست می دهد و دما کاهش می یابد.
• عملکرد یک برج خنک کننده خشک یا محصور به دمای خشک یا محسوس محیط ( Dry Bulb Temperature ) بستگی دارد، در حالی که برج خنک کننده مرطوب به دمای محیط مرطوب (Wet Bulb Temperature) بستگی دارد. در فصول گرم مانند تابستان دمای خروجی آب سرد برج خنک کننده مدار بسته خشک افزایش می یابد و مانند قبل سرد نمی شود و این امر باعث می شود که ترکیب برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز در کنار هم در برخی طرح ها مورد استفاده قرار گیرد که در به این کیس این دستگاه برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی نیز می گویند.

نحوه عملکرد برج خنک کننده خشک

در برج خنک کننده بسته یا در اصطلاح برج خنک کننده خشک، جریان آب وارد یک کویل (Coil) یا سطح مقطعی از لوله های مویین و باریک می شود و جریان هوا نیز با سطح بیرونی کویل در تماس است و این باعث می شود انرژی گرمایی که از آن جذب می شود به آب تبدیل می شود.

بهتر است از کویل در طراحی کولینگ تاور مدار بسته  درون برج خنک کننده خشک استفاده کنید.

کویل در یک خنک کننده خشک در واقع مانند سطوح خنک کننده یا رسانه های بسته بندی در یک سیستم مرطوب عمل می کند. کویل شبکه ای از لوله های فین دار (Fin Tubes)  یا بدون فین است که عموماً حاوی لوله هایی از مواد فلزی با ضریب انتقال حرارت بالا مانند مس، آلومینیوم و فولاد است. در یک برج خنک کننده خشک، این شبکه لوله بندی از لوله های باریک (کویل) وظیفه تعیین سطح هدایت حرارتی (Conductivity ) را بر عهده دارد. دیواره میانی کویل در برج خنک کننده خشک باعث بسته شدن چرخه و تماس غیرمستقیم دو مایع آب و هوا می شود.

آیا وجود فین در طراحی کویل در برج خنک کننده مدار بسته خشک الزامی است ؟

پره های مورد استفاده در سطح بیرونی کویل در برج خنک کننده خشک با هدف ایجاد سطح بالاتر برای انتقال حرارت عموماً از مواد آلومینیومی با قابلیت شکل دهی آسان ساخته می شوند. سطح خاص کویل و همچنین چگالی پره کویل باعث افزایش ظرفیت خنک کننده سیستم خنک کننده می شود. محاسبه صحیح سطح ویژه لوله (tube ) و فین ( fin) در یک سیم پیچ مدار یکی از پارامترهای کلیدی در نحوه عملکرد چیلر خشک است.

اجزای اصلی برج خنک کننده خشک

برج خنک کننده مدار بسته به طور کلی از سه قسمت اصلی و اساسی تشکیل شده است. استراکچر نگهدارنده، کویل کندانسور، سیستم تهویه شامل فن و الکترومتور از اجزای اصلی برج خنک کننده خشک هستند.

1-بدنه( body and Feame ) :

بدنه در واقع ساختار اصلی است که دستگاه را پشتیبانی می کند و شامل قسمت های مختلفی مانند لوور(Louver)، کرکره مکش هوا، عرشه فن (Fan Deck)، تشک (Basin) ، پنل (Panel) ، یا دیواره و شاسی نگهدارنده کویل  می باشد. در برخی از نمونه های برج خنک کننده خشک (برج مدار بسته گالوانیزه)، به طور کلی از یک شاسی ساده برای نگهداری کویل استفاده می شود و دیگر از تجهیزاتی مانند تشک یا فن استک استفاده نمی شود.

2-کویل(Coil) :

این قسمت مهمترین قسمت سیستم مدار بسته در سرد کن خشک است و هدف از کویل در برج خنک کننده بسته در واقع ایجاد یک سطح نفوذی برای انتقال حرارت (درست مانند پکینگ برج خنک کننده) است. به منظور افزایش راندمان برج خنک کننده مدار بسته، مهم ترین قسمت انتخاب قطعات این قطعه می باشد. در واقع، نوع مواد کویل، تعداد ردیف‌های کویل، تراکم فین و تعداد لوله‌ها در هر ردیف تأثیر زیادی بر راندمان برج خنک‌کننده دارد.

3-سیستم هوادهی (Air Flow System) :

سیستم تهویه نقش مهمی در انتقال انرژی گرمایی و گرمایش دارد. این بخش شامل فن یا پروانه، موتور الکتریکی و سیستم انتقال قدرت می باشد. ایجاد جریان القایی در هوا و تماس این هوا با سطح دیواره سیم پیچ مهمترین اقدام انتقال حرارت است. بنابراین تنظیم میزان تهویه تاثیر زیادی بر ظرفیت برج خنک کننده خشک خواهد داشت. قطر پروانه، تعداد پره های فن و دور پروانه از مهم ترین عوامل موثر بر میزان هوادهی است.

بخش های مختلف سیستم هوادهی در برج خنک کننده خشک

الف ) فن یا پروانه :

این قطعه در واقع فشار نسبی هوای اطراف را تامین می کند و در نتیجه باعث حرکت هوا (ایجاد جریان القایی) می شود.

ب ) موتور :

این قسمت انرژی مکانیکی را برای تامین گشتاور مورد نیاز برای چرخش فن در برج خنک کننده تامین می کند.

ج ) سیستم انتقال قدرت یا کاهش دور :

این قسمت در واقع سرعت خروجی الکتروموتور  را به اندازه استاندارد سرعت دور فن برج خنک کننده کاهش می دهد و به سیستم کاهش سرعت برج خنک کننده معروف است.

مزایای برج خنک کننده خشک

• عدم ایجاد آلودگی های محیطی از جمله افزایش رطوبت و کاهش میزان آب سفره های زیرزمینی (به دلیل عدم نیاز به آب جبرانی)
• عدم ته نشینی و مشکلات آلودگی آب  در کندانسور و عدم نیاز به جرم گیری دوره ای لوله های کندانسور
• قابلیت کنترل میزان مصرف انرژی برق در بخش هوادهی و هوارسانی (کاهش هزینه برق در فصول سرد سال)
• قابلیت حمل و جابجایی آسان به دلیل عدم گردش حجم آب زیاد در چرخه مداربسته
•  تعمیر و نگهداری آسان به دلیل نداشتن رسوب، خوردگی و پوسیدگی
•  قابلیت کاربری دو منظوره (هم سرمایشی و هم گرمایشی)

معایب برج خنک کننده خشک

• افزایش دمای خروجی آب خنک در فصول گرم سال (به دلیل افزایش قابل توجه دمای محیط)
• عملکرد ضعیف در فصول گرم در مناطق گرم و خشک در خنک کردن آب  (راندمان پایین)
• عملکرد ضعیف در فصول گرم در مناطق گرم و خشک در خنک کردن آب (راندمان پایین)
• هزینه اولیه بالا به جهت استفاده از کویل (عدم صرفه افتصادی)
• راندمان پایین تر نسبت به برج خنک کن مرطوب
• حساسیت بالا در هنگام نصب و راه اندازی
• نیازمند تجهیزات فرعی از جمله منبع انبساط، منبع تخلیه و پمپ ساکشن جهت آبگیری و تخلیه آب خنک در سیکل مداربسته

انواع برج خنک کننده خشک

برج خنک کننده مدار بسته خشک با توجه به مواد بدنه کندانسور و مواد لوله سیم پیچ به دسته های مختلفی تقسیم می شود. کولرهای مدار بسته در دو نوع کلی بدنه فلزی و بدنه کامپوزیت تولید و عرضه می شوند. برج خنک کننده فایبرگلاس خشک در واقع فقط در نوع مکعبی تولید می شود و دلیل این امر ساختار مکعبی ساختار کویل است. برج خنک کننده خشک با ساختار فایبرگلاس نسبت به برج خنک کننده گالوانیزه در برابر آسیب های محیطی مقاوم تر است.

کویل های خنک کننده خشک در مواد مختلفی از جمله برنج، فولاد 304، فولاد 316، فولاد ضد زنگ، فولاد کربن، فولاد API و لوله های بدون درز تولید و عرضه می شوند. با توجه به شرایط سیال، یعنی میزان خوردگی، مواد محلول در مایع و سایر پارامترها، کویل هایی از انواع مختلف در طراحی سیستم مدار بسته پیشنهاد می شود. به عنوان مثال، برای خنک کردن آب سخت، بهترین انتخاب در انواع برج های خنک کننده خشک، کویل مسی با ضریب رسانایی بالا است، در حالی که برای خنک کننده اسید یا مایعات اسیدی، بهترین انتخاب کویل فولادی SS316 است. البته برای آب با سختی بالا (حاوی نمک) بهترین انتخاب مواد فولادی نورد SS304 است.

مقرون به صرفه ترین انتخاب کویل در برج خنک کننده خشک

مناسب ترین نوع کویل از نظر قیمت اولیه برای آب خنک کننده کویل گالوانیزه (بدون درز و آب بندی) می باشد. به دلیل پایین بودن ضریب انتشار حرارتی این فلز، کلا در طراحی برج های خنک کننده مدار بسته از کویل های حاوی این نوع فلز استفاده می شود. نوع لوله بدون درز زمانی استفاده می شود که فشار آب در گردش در سیکل بسته بیش از 3 برابر باشد.

قیمت برج خنک کننده

برج خنک کننده مدار بسته قیمت بسیار بالاتری نسبت به سایر انواع برج خنک کننده دارد. قیمت این مدل کولر بسته به عوامل مختلفی از جمله ظرفیت خنک کننده، نوع کویل و جنس بدنه بستگی دارد. بنابراین پارامترهای متعددی در تعیین قیمت موثر خواهند بود. بالاترین قیمت برج خنک کننده خشک یا محصور متعلق به سیستم خنک کننده با کویل استنلس استیل SS316 می باشد. این طرح برج خنک کننده خشک کویل مسی از نظر قیمت نهایی در رده بعدی قرار می گیرد اما از طرفی به دلیل ضریب انتشار حرارتی بالا و قیمت مناسب این تجهیزات یکی از محصولات پرفروش برج خنک کننده می باشد.

عوامل تاثیر گذار بر قیمت برج خنک کننده

• جنس کویل به کار رفته در سیکل بسته در کولینگ تاور مداربسته
• ضخامت لوله ها (Tube thickness)
• قطر لوله ها و متراژ لوله به کار رفته (Tube OD)
• ضخامت فین ها(Fin thickness)
• متریال شاسی اصلی نگهداری کویل و متریال بکاررفته در تیوب شیت ها
• ضخامت بدنه و استراکچر اصلی فایبرگلاس یا فولاد ورقکاری شده
• توان الکتروموتور سیستم هوادهی و همچنین نوع پروانه به کار رفته در این بخش

در واقع فاکتورهای فوق پارامترهای اساسی برای تعیین قیمت برج خنک کننده خشک هستند اما ذکر عوامل دیگری مانند بالانس استاتیکی و دینامیکی فن، نوع IP حفاظت موتور، عایق حرارتی موتور ضروری است. مارک موتور، نوع تست جوش و تست فشار در فایل بر قیمت نهایی برج خنک کننده خشک تاثیر زیادی دارد.

نواسانات قیمت برج خنک کننده در بازار مواد اولیه = عدم ثبات قیمت برج خنک کننده

قیمت برج خنک کننده خشک به دلیل تغییرات مداوم در بازار مس و فولاد و همچنین الیاف و رزین به کار رفته در ساختار فایبرگلاس دائماً در نوسان خواهد بود. واحد تولیدی دیماگستر به دلایل فوق از ارائه لیست قیمت برج خنک کننده معاف می باشد. پیشنهاد می شود جهت برآورد قیمت دقیق این نوع چیلر صنعتی با کارشناسان این شرکت تماس گرفته و پس از طراحی و محاسبه سطح ویژه کویل و ظرفیت سرمایشی این تجهیزات، قیمت تخمینی را  صورت شفاهی و کتبی دریافت نمایید.