08 فروردین 1402
برج خنک کننده مدار باز (Open Circuit Cooling Tower) چیست؟
برج خنک کننده مدار باز (کولینگ تاور مدار باز) یا Open Circuit Cooling Tower به برج‌هایی گفته می‌شود که به منظور خنک کردن آب گرم وارد شده، از تماس مستقیم آب گرم با هوا استفاده می‌کنند. شیوه کاری این برج‌ها دقیقا برعکس برج‌های خنک کننده مدار بسته است.
نحوه کار برج کولینگ تاور مدار باز
کولینگ تاورمدارباز سیستم جالبی برای عملکرد خود دارد. آب داغ ورودی ابتدا از بالا به وسیله لوله‌های انتقالی وارد برج خنک کننده می‌شود. در قسمت بالایی برج نازل و پکینگ‌های برج خنک کننده قرار دارند. نازل‌ها آب داغ ورودی را بر روی پکینگ‌های به شکل یکنواخت و یکسان پخش می‌کنند. در اثر پخش شدن آب داغ بر روی پکینگ‌ها، تبادل حرارتی شروع می‌شود چون در تماس مستقیم با هوا هستند. از طرفی فن‌های قدرتمند داخل برج خنک کننده یا کولینگ تاور نیز شروع به کار نموده و باعث به گردش در آمدن جریان هوا بر روی پکینگ‌ها می‌شوند.
با توجه به توضیحات داده شده متوجه شدید که در برج خنک کننده مدار باز به دو روش مختلف آب داغ ورودی خنک می‌گردد که به صورت پیوسته رخ می‌دهند:
- بخشی از آب ورودی در اثر تبخیر حرارت خود را از دست می‌دهد که از بخش بالایی به شکل هوای داغ خارج می‌گردد
- بخشی از حرارت نیز در اثر جریان همرفتی و تماس مستقیم آب داغ با هوای سرد جریان پیدا کرده توسط فن‌های قدرتمند دفع می‌شود. هوای داغ این مرحله هم از قسمت بالایی برج خنک کننده دفع می‌گردد.
در نتیجه این دو روش دمای آب داغ ورودی به دمای کمتر از محیط اطراف می‌رسد.
آب خنک شده نهایتا از پکینگ‌ها خارج می‌شود و درون تشتک انتهایی آن (Cooled Water basin) جمع می‌شود تا وارد چرخه کاری پروژه یا فرایند پایین دستی (Downstream) شود. منظور از فرایندهای پایین دستی، دستگاه‌ها و تجهیزاتی هستند که برای خنک شدن به این آب خنک نیاز دارند.
نکته: در برج‌های خنک کننده مدار باز تجهیزات بسیار مهمی به نام قطره گیر (Drift Eliminator) قرار دارد که از خروج قطرات آب جلوگیری کرده و آنها را به داخل برج می‌گرداند.
ویژگی‌های برج های خنک کننده مدار باز
برج های خنک کننده مدار باز برای خنک سازی آب در مقیاس بزرگ استفاده گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند. با توجه به اینکه در اکثر موارد برج خنک کننده مدار باز و بسته را با هم مقایسه می‌کنند، از طریق مقایسه این دو بهتر با ویژگی‌ها، مزایا و معایب آشنا خواهید کرد.
- قیمت: هزینه تجهیز صنایع مختلف با برج‌های خنک کننده مدار باز بسیار کمتر از برج‌های مداربسته است. در واقع برای شروع کار سرمایه گذاری بسیار کمتری نیاز است. البته سود خالص از این کار باید با در نظر گرفتن هزینه‌های تعمیر و نگهداری مبدل حرارتی، لوله کندانسور ولوله‌های ارتباطی باشد که به مرور رسوب درون آنها تشکیل می‌شود.
- رسوب گذاری: یکی از معایب برج‌های خنک کننده مدار باز این است که به دلیل تماس مستقیم آب با هوا، رسوبات درون لوله‌های بخش‌های مختلف تشکیل می‌شود که همراه با صرف هزینه‌های تعمیر و نگهداری است. این عیب ناشی از روش کار این نوع از کولینگ تاورها می‌باشد.
- مصرف آب: مصرف آب در برج خنک کننده مدار باز بسیار کم است که دو دلیل وجود دارد. دلیل اول این است که دفع حرارت از طریق دست رفتن گرمای داخلی آب بوسیله هوای خنک و تبخیر مستقیم است و تنها انتقال حرارت انجام می‌گیرد. دلیل دوم این است که سیستم قطره گیر از خروج آب یا قطرات بزرگ حاوی رطوبت از قسمت بالایی برج خنک کننده جلوگیری کرده و آن را دوباره به سیستم برمی‌گردانند.
- مصرف انرژی: خوشبختانه در کولینگ تاورهای مدار باز، مصرف انرژی خیلی کم است که در کنار هزینه خرید اولیه مزیت بزرگی است. در این سیستم‌ها آب از طریق لوله‌های ارتباطی و انتقالی مستقیما از بالا وارد برج می‌شوند در حالیکه در نوع مدار بسته نیاز به پمپ بسیار قوی اولیه و پمپ ثانویه است. کارکرد این نوع پمپ‌ها مصرف انرژی را بسیار بالا می‌برد.
- تعمیرات: با توجه به اینکه احتمال تشکیل رسوب در لوله‌ها و تجهیزات کولینگ تاورهای مدار باز بیشتر است تعداد دفعاتی که برای تعمیر و نگهداری باید هزینه کنید کم نیست اما مزیت بزرگی هم دارند. هزینه هر بار تعمیرات اندک است و جای نگرانی نیست. اما در نوع مدار بسته تعداد دفعات تعمیر کمتر است اما به دلیل سختی کار و پیچیدگی هزینه تعمیرات چندین برابر می‌باشد.
- موارد کاربرد: کاربرد برج خنک کننده مدار باز در تمامی صنایع است. امروزه تمامی صنایع از این نوع کولینگ تاورها استفاده می‌کنند که هم هزینه اولیه یا سرمایه گذاری اولیه بسیار مناسب است و هم اینکه هزینه تعمیرات و مصرف انرژی کمتری دارند. اما به این نکته توجه داشته باشید که اگر تجهیزات و دستگاه‌هایی که برای خنک سازی خود به آب خنک احتیاج دارند نسبت به وجود رسوب بسیار حساس باشند و درجه سختی آب فاکتور بسیار مهمی تلقی شود، نوع مدار بسته گزینه بهتری است. چون هزینه تعمیر و خرابی این تجهیزات در مقایسه با خرید و هزینه‌های جانبی این نوع کولینگ تاورها ناچیز است!
- قدرت خنک کنندگی: راندمان حرارتی در برج خنک کننده مدار باز بسیار عالی است و آب بسیار خنک با درجه حرارت کمتر از دمای محیط تولید می‌کنند. چون آب داغ بدون هیچ واسطه‌ای با هوا در تماس است و بخش زیادی از دفع حرارت از طریق تبخیر مستقیم روی می‌دهد.
