کولینگ تاور و موارد استفاده آن در تجهیزات صنعتی

کولینگ تاور چیست؟

کولینگ تاور وسیله خنک کردن آب در مقادیر بسیار زیاد است که از سالیان دور برای خنک کاری سیستم های صنعتی، نیروگاه ها و … به کار برده می شدند. برج خنک کننده یا کولینگ تاور نوعی سیستم دفع کننده حرارت بوده که مطابق با فرآیند سرمایش تبخیری کار می کند. کارآیی و محبوبیت دستگاه های کولینگ تاور بقدری در صنایع بالاست که تحقیقات نشان می دهند در بیشتر از 95% صنایع بزرگ و برتر جهان یکی از تجهیزات جدانشدنی به شمار می آیند.

انواع کولینگ تاورها

فاکتور اصلی برای جداسازی کولینگ تاورها، روش انتقال حرارت در این تجهیزات می باشد. بر این اساس کولینگ تاورها را به سه دسته اصلی تقسیم بندی می کنند که هر کدام به همراه قطعات تشکیل دهنده آن توضیح داده و معرفی می شود.

• کولینگ تاورهای مدار باز
• کولینگ تاورهای مدار بسته
• کولینگ تاور هیبریدی

کولینگ تاور مدار باز

به این مدل از کولینگ تاورها، برج خنک کننده مرطوب یا تبخیری نیز گفته می شود. نامگذاری دستگاه به این علت است که آب داغ جهت سرد و خنک شدن داخل برج کولینگ تاور پمپاژ شده و در یک فضای باز درون برج در تماس با هوای اتمسفر خنک می شود. چگونگی خنک شدن آب داغ به این صورت است که وقتی آب داغ با هوای اتمسفر برخورد می کند گرمای خود را به هوا می دهد. در این تبادلات گرمایی مقداری از آب تبخیر می شود و به این جهت به این برج، مرطوب یا تر می گویند.

فرآیند تبخیر راندمان خنک کاری دستگاه را افزایش می دهد اما به دلیل تبخیر آب، باید آب از دست رفته (بخار شده) در دستگاه جایگزین شود؛ بنابراین در این مدل از کولینگ تاورها مصرف آب خواهید داشت. این تجهیزات در مناطقی مناسب بوده و جنبه اقتصادی دارند که آب فراوان باشد.

قطعات سازنده کولینگ تاورهای مدار باز

• سیستم پاشش یا توزیع کننده آب داغ که در بالای برج به شکل لوله طراحی شده اند.
• فن دستگاه و الکتروموتور محرک فن که قابل تهیه از نوع محوری یا سانتریفیوژی است.
• سیستم پکینگ ها Splash packing برای کاستن از سرعت آب و زیاد کردن سطح تماس بین آب و هوا به کار برده می شوند. پکینگ ها به شکل شبکه ای بوده و در دو مدل غشایی و اسپلش در کولینگ تاور مورد استفاده قرار می گیرند.
• قطره گیر Drift Eliminator که وظیفه جلوگیری از خروج آب از برج و برگشت آن به چرخه خنک سازی را برعهده دارند؛ این قطعات مابین فن و سیستم پکینگ نصب می شوند.
• تشتک در بخش زیرین کولینگ تاور قرار دارد. آب عبوری از سیستم انتقال حرارت در آن جمع آوری شده و آب خنک شده را توسط لوله های ارتباطی به سیستم هدایت می کند. به این تشتک گاها حوضچه آب نیز می گویند.

کولینگ تاور مدار بسته

این مدل از کولینگ تاورها را با عنوان کولینگ تاورهای هوای خشک یا  هوا خنک می شناسند. در این مدل از برج های خنک کننده، آب داغ در مسیری بسته و بدون تماس با هوای بیرونی گرمای خود را از دست داده و خنک می شود. آب داغ در داخل لوله ها جریان پیدا می کند؛ به همین دلیل تبخیری صورت نگرفته و نام کولینگ تاور هوای خشک از این مورد نشـات می گیرد. از مزیت های این نوع از کولینگ تاورها این است که دیگر نیازی به تزریق آب ندارند. گرمای سیال موجود داخل لوله ها از طریق جداره آنها توسط یک فن دمنده به هوای اتمسفر منتقل می شود.

قابل ذکر است این نوع از برج های خنک کننده برای مناطقی که با کمبود آب مواجه بوده یا آب و هوای خشک دارند کاملا مناسب، و کارآیی بالایی دارند. قطعات سازنده اصلی کولینگ تاورهای مدار بسته به شرح زیر هستند.

• فن دمنده که وظیفه اصلی خنک کاری را انجام می دهد.
• ورودی آب داغ که به شکل لوله می باشد.
• کویل یا لوله های خمیده پره دار که آب داغ در آنها جریان پیدا می کند.
• ورودی هوا
• خروجی آب سرد و خنک شده از کولینگ تاور

کولینگ تاورهای هیبریدی

این مدل از کولینگ تاورها یک دستگاه با قابلیت خنک کاری چندگانه آب هستند. این سیستم ها در فصول گرم سال به وسیله ایجاد یک حجم هوادهی معین و پاشیدن آب موجب خنک شدن آب گرم داخل کویل ها می شوند؛ اما در فصول سرد یا هوای معتدل فقط به وسیله ایجاد هوادهی، آب را خنک می سازند. در میان کلیه مدل ها، کولینگ تاورهای هیبریدی شباهت زیادی به کندانسورهای تبخیری دارند. میزان انتقال حرارت کویل های این کولینگ تاورها به دلیل تماس مداوم با سیال آب پاششی بهتر از سایر مدل ها می باشد. کولینگ تاور هیبریدی یا ترکیبی از قطعات زیر ساخته شده است.

• کویل تبادل حرارت
• سیستم حوض هوادهی یا هوارسانی (شامل فن)
• دینام یا موتور دستگاه (تامین نیروی محرکه فن)
• پکینگ ها (از نوع ضد رسوب)
• افشانک یا نازل
• الیمیناتور یا قطره گیر

کولینگ تاورها را علاوه بر روش انتقال حرارت که اصلی ترین مبنای تفکیک این تجهیزات بوده، می توان براساس جنس بدنه، شکل ظاهری و … نیز دسته بندی نمود. برای نمونه به چند مورد اشاره می کنیم.

کولینگ تاورها از نظر جنس بدنه

• گالوانیزه ای
• فایبر گلاس
• بتنی

جداسازی کولینگ تاورها براساس شکل ظاهری

• مخروطی
• مکعبی

نوع سیستم توزیع آب

• تشتک
• نازل
• بازوهای آب گردان

روش برخورد آب و جریان هوا

• جریان متقاطع
• جریان مخالف

کاربرد کولینگ تاور

• کاربرد در نیروگاه های تولید برق و سیکل ترکیبی
• کاربرد کولینگ تاور در هتل ها، مراکز درمانی، بیمارستان ها (اتاق های هوارسان)
• صنعت نفت و پالایشگاه ها
• در واحدهای تولیدی پلاستیک
• سیستم های تهویه مطبوع
• اتاق های هوارسان مرکزی با متراژهای بزرگ و کوچک
• تامین آب سرد مصرفی چیلرهای جذبی و تراکمی
• برای خنک سازی اغلب تجهیزات سنگین همانند کوره های القایی و …
• صنایع تولید چوب
• صنایع تولید اتصالات صنعتی و انواع لوله ها
• کاربرد کولینگ تاور به عنوان منبع تغذیه کندانسورها

ویژگی کولینگ تاورها

• قدرت بالا در خنک سازی انواع تجهیزات و سیستم های صنعتی
• جلوگیری از صدمه دیدن دستگاه های صنعتی در اثر حرارت یا رسوب گیری
• قابل استفاده در شرایط آب و هوایی مختلف به جهت تنوع کولینگ تاورها
• دارای طول عمر بالا و هزینه تعمیرات و نگهداری کم و به صرفه
• کولینگ تاورها بازدهی و راندمان کاری بسیار بالایی دارند.
• صرفه جویی در هزینه های تولید به دلیل کاهش مصرف آب و جلوگیری از اتلاف آن
• کاهش آسیب و صدمات وارده به طبیعت به جهت استفاده از آب به صورت مدار بسته و چرخه ای
• قابلیت ساخت و طراحی کولینگ تاور در فرم های متنوع برای محیط های مختلف صنعتی و کارگاهی
• افزایش سرعت تولید در واحدهای صنعتی به دلیل عملکرد سریع جهت خنک سازی آب

تفاوت کولینگ تاور و کندانسور چیست؟

همانطور که اشاره کردیم برخی از مدل های کولینگ تاورها شباهتی با کندانسورها دارند؛ اما نکته اصلی و تفاوتی که میان این دو دستگاه وجود دارد مربوط به عمل چگالشی کندانسورها می باشد. کندانسور ضمن خنک کاری سیال موجب بالا رفتن دانسیته آن می شود؛ برای این کار قطر لوله ای کویل کندانسور را در مقایسه با کولینگ تاور کوچکتر در نظر گرفته اند. در ضمن هدف از ساخت این دو دستگاه کاملا متفاوت بوده و کاربردهای مختلفی دارند.

هیمورا و کاربرد کولینگ تاور

گروه صنعتی هیمورا یکی از سازندگان کولینگ تاورها با ظرفیت های گوناگون در سطح کشور است. این شرکت ضمن عرضه دستگاه ها به بازار مصرف، برخی مدل های آنها را در تجهیزات تولیدی خود مورد استفاده قرار می دهد. کاربرد کولینگ تاور در دستگاه های صنعت لبنیات همانند دستگاه های پاستوریزاتور، خطوط تولید پنیر، اسانس گیرهای نوع اول و چیلرهای تراکمی می باشد. همانطور که اشاره شد این تجهیزات به لحاظ ظرفیت، قدرت، میزان مصرف انرژی و ابعاد بسیار متنوع هستند. اطلاعات دقیق کولینگ تاورهای صنعتی و نیمه صنعتی هیمورا در جدول زیر آورده شده است.

سخن نهایی

در بخش های صنعتی و تولید هر زمان نیاز به تجهیزات گرمایشی و سرمایشی وجود دارد. این تجهیزات بسته کاربری آنها به طور مستقیم یا غیرمستقیم حرارت و برودت لازم را تامین می کنند. یکی از دستگاه های پرکاربرد، کولینگ تاور می باشد که به عنوان برج خنک کننده نیز نامیده می شود. کولینگ تاورها وظیفه خنک سازی و ایجاد برودت را برعهده دارند. نصب این سیستم ها یکی از راه های کاهش مصرف آب و پایین آوردن هزینه های تولید می باشد. گروه صنعتی هیمورا و دیگر سازندگان تجهیزات صنعتی، کولینگ تاورها را در مدل سه مدل مدار باز، مدار بسته و نوع هیبریدی و ظرفیت های متنوع طراحی و تولید کرده اند. مدل مدار بسته آن در واحدهای نیمه صنعتی و صنعتی بیشتر کاربرد داشته و سازگار با دستگاه هایی همانند پروسس تانک ها، اسانس گیرها، چیلرها و … می باشند.