کاربرد برج خنک کننده در صنایع شیشه
برج خنک کننده یا خنک کن فایبرگلاس (فایبرگلس) یک نوع است که بدنه‌ای کامپوزیت یا فایبرگلاس دارد. این برج به عنوان منبع سردکننده برای آب داغ برگشتی از چیلر یا ماشین‌های صنعتی استفاده می‌شود. عملکرد برج خنک‌کننده فایبرگلاس بر اساس تبادل حرارت آب با هوا صورت می‌گیرد و انواع مختلفی از آن وجود دارد. برج خنک‌کننده مدور فایبر گلاس از فیبر شیشه و رزین‌های دیگر تولید می‌شود؛ به همین دلیل خرید برج خنک کننده با ضخامت بالا تأثیر بسیار زیادی بر روی قیمت نهایی نخواهد داشت
در این برج، آب داغ از طریق تماس با هوای سرد محیط خنک می‌شود و گرمای اضافی آب از بالای برج خارج می‌شود. آب خنک شده در کولینگ‌تاور فایبرگلاس تا دمای محیطی خنک شده و در نتیجه، تبخیر آب در برج اتفاق می‌افتد.
تبخیر آب باعث افزایش رطوبت هوای خروجی می‌شود و بخارات آزاد شده از آب به صورت رطوبت به هوای آزاد هدایت می‌شوند. برج خنک‌کننده فایبرگلاس انواع مختلفی دارد، اما برج فایبرگلاس مکعبی و مخروطی مدارباز از جمله محبوب‌ترین آن‌ها هستند.
فایبرگلاس چیست؟
فایبرگلاس یک نوع کامپوزیت است که از ترکیب چندین ماده مختلف پلیمری (رزین و چسب) با شیشه ساخته می‌شود. این نام از ترکیب کلمات “فیبر” (پلاستیک فشرده) و “گلاس” (شیشه) به وجود آمده است و به معنای ترکیب پلیمر با شیشه است. فایبرگلاس به دو دسته FRP و GRP تقسیم می‌شود، که FRP مخفف عبارت Fiber Reinforced Polymer (پلیمر تقویت شده با فیبر) است.
فایبرگلاس با ترکیب الیاف شیشه‌ای و چسب مخصوص (رزین) تشکیل شده است و به دلیل ساختار ترکیبی خود مقاومت مکانیکی بسیار بالایی دارد. به طور ساده، فایبرگلاس یک نوع پلیمر است که با الیاف شیشه تقویت شده است و مقاومت فوق‌العاده‌ای دارد.
چرا از فایبرگلاس در برج خنک کننده استفاده می شود؟
استفاده از فایبرگلاس در ساختار برج خنک‌کننده دارای دلایل متعددی است. مهمترین این دلایل عبارتند از:
۱. مقاومت در بقایای آب: بدنه فایبرگلاس در برابر رطوبت و آب زنگ نمی‌زند و از آسیب‌های ناشی از تماس مداوم با آب جلوگیری می‌کند.
۲. مقاومت در برابر حرارت خورشید: فایبرگلاس دارای خاصیت غیرقابل نفوذی در برابر گرمای خورشید است، به خصوص در فصل تابستان که شدت تابش نور خورشید بیشتر است.
۳. مقاومت در برابر آفتاب سوختگی و پوسیدگی: بدنه فایبرگلاس ضد UV بوده و در برابر تابش نور خورشید مقاوم است، بنابراین از سوختگی و پوسیدگی قطعات جلوگیری می‌کند.
۴. امکان تولید در ظرفیت بالا: فایبرگلاس امکان تولید و ساخت برج خنک‌کننده با ظرفیت بسیار بالا به صورت چند سلولی را فراهم می‌کند.
۵. مقاومت در برابر رسوبات: فایبرگلاس دارای رسوب‌گیری بسیار کم در برابر املاح موجود در آب است.
۶. وزن سبک: ساختار فایبرگلاس نسبت به فلزها و بتن وزن سبکتری دارد که باعث جابجایی و حمل آسان تر آن می‌شود.
۷. کاهش ارتعاشات: بدنه فایبرگلاس به دلیل پیچ و مهره بودن اتصالات و ساختار آن، ارتعاش و لرزش کمتری را تجربه می‌کند.
۸. مقاومت در برابر جلبک و باکتری: رشد جلبک و باکتری در محیط فایبرگلاس به کندی اتفاق می‌افتد.
۹. طول عمر بالا: بدنه فایبرگلاس دارای عمر مفید طولانی است و از طولانی‌ترین عمر مفید در برج خنک‌کننده برخوردار است.
۱۰. صرفه‌جویی در هزینه: تولید فایبرگلاس ارزانتر است و دارای صرفه‌جویی اقتصادی بالایی است. همچنین، ساخت و تولید برج خنک‌کننده با فایبرگلاس سریعتر انجام می‌شود.
با توجه به این مزایا، استفاده از فایبرگلاس در ساختار برج خنک‌کننده بسیار رایج شده است.
تاثیر برج خنک کننده فایبرگلاس بر روی دمای آب
برج خنک‌کننده فایبرگلاس قادر است دمای آب را تا حداکثر 3 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط کاهش دهد. با ترکیب رطوبت هوا و هوای محیط، هوا به حالت اشباع (رطوبت 100 درصد) می‌رسد و این باعث کاهش دمای آب در برج خنک‌کننده فایبرگلاس می‌شود. دمای حباب تر یا دمای اشباع در مناطق مختلف و با توجه به اقلیم‌های متفاوت، تفاوت قابل توجهی دارد.
در مناطقی مانند سواحل جنوبی و شمالی کشور که در نزدیکی دریا یا دریاچه قرار دارند، رطوبت نسبی محیط بالا است. افزایش رطوبت محیط باعث افزایش دمای هوای اشباع می‌شود و درنتیجه دمای آب خروجی از برج خنک‌کننده نیز بالاتر است.
در واقع، هوای مرطوب مناطق مختلف کشور تفاوت قابل توجهی دارد و برج خنک‌کننده نیز در نقاط مختلف عملکرد متفاوتی را دارد. بنابراین، در طراحی و انتخاب برج خنک‌کننده فایبرگلاس، در نظر گرفتن شرایط اقلیمی محیطی مانند دما و رطوبت بسیار حائز اهمیت است. انواع پکینگ برج خنک کننده فایبرگلاس شامل موارد زیر می‌شود:
- خنک کننده چیلر: در این نوع کاربری، برج خنک کننده فایبرگلاس برای سرد کردن آب کندانسور چیلر در موتورخانه‌ها استفاده می‌شود. این برج‌ها معمولاً به صورت کولینگ‌تاورهایی با ظاهر مدور و رنگ سفید در پشت بام‌های ساختمان‌ها نصب می‌شوند.
- خنک کننده ماشین‌آلات صنعتی: در کاربری صنعتی، برج خنک کننده فایبرگلاس با بدنه‌ی فایبرگلاس، از توجه زیادی در صنایع مختلف برخوردار است. این نوع برج خنک کننده به دلیل عملکرد و راندمان بالا، در صنایع مختلف استفاده می‌شود. برجهای فایبرگلاس با ساختار مکعبی یا مستطیلی در این کاربری رایج هستند.
برج خنک کننده فایبرگلاس با استفاده از ساختار خود، امکان تعمیر و نگهداری آسان را فراهم می‌کند. این مزیت باعث می‌شود که صنایع تولیدی بتوانند به صورت پیوسته و بدون وقفه فعالیت خود را ادامه دهند.
استفاده از برج خنک کننده فایبرگلاس در صنعت تولید به عنوان یک تجهیز تعدیل کننده برودتی، به دلیل شرایط صنعتی در کشور، بسیار رایج است. این تجهیزات در صنایع تولیدی بهبود و بهینه‌سازی راندمان و عملکرد فرآیندهای صنعتی را فراهم می‌کنند.
چگونگی کاهش دمای آب
نحوه خنک کردن آب در برج خنک‌کننده فایبرگلاس به دو روش اصلی انتقال حرارت جابجایی و انتقال گرمای محسوس مرتبط می‌باشد.
۱. انتقال حرارت جابجایی: آب در برج خنک‌کننده فایبرگلاس توسط هوای سرد بیرون خنک می‌شود. در این روش، گرما به دست می‌آید به دلیل اختلاف دمای آب گرم و هوای سرد بیرونی. این فرایند به عنوان انتقال برودتی شناخته می‌شود. در برج خنک‌کننده فایبرگلاس، میزان انتقال برودتی بستگی به میزان هوادهی و دمای محیط دارد. با افزایش حجم هوایی که با آب در تماس است، میزان انتقال برودتی نیز افزایش می‌یابد. در فصل‌های گرم، با افزایش دمای خشک و نزدیک شدن دمای محیط به دمای آب گرم، این میزان کاهش می‌یابد.
۲. انتقال گرمای محسوس: روش دیگر برای خنک کردن آب در برج خنک‌کننده فایبرگلاس، تبخیر و آزاد شدن گرمای محسوس آب است. در این روش، یک بخش از جریان آب داغ برای تبخیر استفاده می‌شود و گرمای محسوس از آب جذب می‌شود. آب پس از تبخیر به صورت بخار وارد هوای خشک ورودی می‌شود و اشباع می‌شود. در محیط‌هایی که رطوبت هوا کمتر است، گرمای محسوس بیشتری از آب جذب می‌شود و آب خنک‌تر می‌شود. انتقال گرمای محسوس همواره بیشتر از مقداری است که بر اساس اختلاف دمای آب و هوا انتقال می‌یابد.
با استفاده از این دو روش، برج خنک‌کننده فایبرگلاس قادر است آب را به طور موثری خنک کند و در محیط‌های خشک و با رطوبت کم عملکرد بهتری داشته باشد.
قطعات برج خنک کن فایبرگلاس
اجزای مختلف برج خنک‌کننده فایبرگلاس عبارتند از:
- ستونی یا فریم جانبی:
ستونی (Column) از یک سو به پنل‌ها و از سوی دیگر به بیسین و لوور متصل می‌شود. وزن اصلی فن دک یا فن استک توسط ستونی بر روی سازه تقسیم می‌شود. - لوور یا کرکره ورودی هوا:
لوور یا کرکره ورودی هوا (Louvre) در بخش ورودی هوا به صورت پره‌ای قرار می‌گیرد. هوای مکش شده توسط فن از این دریچه‌ها به داخل برج خنک‌کننده هدایت می‌شود. لوورها معمولاً به صورت لانه زنبوری یا تیغه‌ای در کولینگ تاور استفاده می‌شوند. - ساپورتهای پالتروژن نگهدارنده:
ساپورتهای پالتروژن نگهدارنده (Supports) نسل جدید قطعات فایبری یا کامپوزیتی هستند. این قطعات از مواد الیافی و رزین (فایبرگلاس) ساخته می‌شوند و به صورت قوطی یا نبشی تولید می‌شوند. قطعات پالتروژنی در برج خنک‌کننده جایگزین ساپورتهای فلزی شده‌اند.
انواع
انواع مدل‌های برج خنک‌کننده فایبرگلاس شامل مدارباز و مداربسته هستند. در مدل مدارباز، جریان آب باز و در مدل مداربسته جریان آب بسته است. همچنین، در مدل مداربسته، دو طبقه هیبریدی و خشک وجود دارد. پکینگ اسپلش به معنای پکینگ پاششی نوعی کاربردی از پوشال خنک کننده بوده که عمدتاً در برجهای صنعتی با آبهای آلوده بکار برده می شود.
همچنین، برج خنک‌کننده فایبرگلاس مدارباز به دو دسته جریان مخالف و جریان متقاطع تقسیم می‌شود.
در جریان مخالف، کولینگ تاور به صورت مستطیلی (جریان متقاطع) یا مکعبی (جریان مخالف) طراحی می‌شود، و مدل مکعبی به دلیل سیستم توزیع آب مطلوب و راندمان بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سیستم مداربسته هیبریدی و خشک، آب سرد شده بدون تبخیر و رسوب سرد می‌شود.
به طور خلاصه، دسته‌بندی مدل‌های برج خنک‌کننده فایبرگلاس عبارت است از:
– برج خنک‌کننده فایبرگلاس مدارباز:
1. جریان مخالف مکعبی
2. جریان مخالف مخروطی
3. جریان متقاطع یا طرح ابارا
– برج خنک‌کننده فایبرگلاس مداربسته:
1. خشک
2. هیبریدی