محاسبه پرتاب آب برج خنک کننده

محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده برابر مجموع پارامترهای مختلف از جمله میزان تبخیر آب در برج خنک کننده، میزان پرتاب آب در برج خنک کننده، زیر آب یا آب تخلیه در برج خنک کننده بدست می‌ آید. در ادامه این مقاله از به محاسبه مقدار هر کدام از موارد فوق خواهیم پرداخت و هر کدام را به صورت مجزا توضیح خواهیم داد.به طور کلی محاسبه آب جبرانی کولینگ تاور که برابر مجموع تبخیر و پرتاب آب در برج خنک کننده بعلاوه بلودان در برج خنک کننده به صورت سرانگشتی برابر 1.5 تا 2 درصد کل دبی آب در گردش در برج خنک کننده می‌ باشد، در محاسبه گر زیر با ورود اطلاعات مقدار دقیق آب جبرانی را محاسبه نمایید.

آب جبرانی کولینگ تاور

براساس معادله بقای جرم باید مقدار آب جبرانی برج خنک کننده برابر میزان از دست رفته (تبخیر + پرتاب + تخلیه) باشد که در این حالت به معادله زیر خواهیم رسید:

M=E+D+B

D=Drift loss m3/hr (پرتاب آب)

B=Blow down m3/hr (زیر آب)

پارامترهای موثر بر محاسبه آب جبرانی برج خنک کن

• تبخیر آب در برج خنک کننده

تبخیر آب در برج خنک کننده تابع دمای ورود و خروج از ، میزان دبی آب در گردش و دمای مرطوب محیط می‌ باشد. همانطور که ملاحظه می‌ کنید دقیقاً تبخیر آب، وابسته به پارامترهای موثر بر طراحی برج خنک کننده می‌ باشد؛ بله در حقیقت همین تبخیر است که تناژ برج خنک کننده را تعیین می‌ کند و کار برج خنک کننده بر اساس تبخیر می‌ باشد که هر چه تبخیر بیشتر باشد، راندمان و تناژ دستگاه بالاتر است و آب بیشتری را خنک می‌ کند.

در محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده، تبخیر آب تقریباً برابر 1 درصد دبی در گردش می‌ باشد.تبخیر مهمترین و بیشترین مقدار را در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن را تشکیل می‌ دهد. هر چه تبخیر بالاتر باشد، ظرفیت و راندمان دستگاه بالاتر است و آب بیشتری را خنک می‌ کند.  بالانس استاتیکی به معنی تنظیم زوایای تیغه‌های پروانه برج خنک کننده تحت یک زاویه یکسان تحت افق می‌باشد.

محاسبه مقدار تبخیر در برج خنک کننده

جهت محاسبه مقدار تبخیر در برج خنک کننده از رابطه زیر استفاده می‌ کنیم:

E=0.00085*R*1.8*C

همینطور مقدار آب تبخیر شده را می توان از بالانس حرارتی در برج خنک کننده بدست آورد. می‌دانیم که مقدار حرارت از دست رفته از آب برج خنک کن برابر است با:

E=C x R x Cp / Hv

• پرتاب آب در برج خنک کننده

در برج خنک کننده به دلیل دوران فن و به تبع آن حرکت هوا، مقداری از قطرات ریز و سبک آب به همراه هوا از داخل برج به بیرون پرتاب می‌ شوند. به همین دلیل در برج‌ های خنک کننده قطره‌ گیر در نظر گرفته می‌ شود تا از پرتاب قطرات جلوگیری کند.

مقداری از قطرات آب هم به دلیل وزش باد محیط از نواحی مختلف برج خنک کننده به بیرون پرتاب می‌ گردد. در به این قطرات پرتاب شده، دریفت (Drift) یا پرتاب آب می‌ گویند.

میزان پرتاب آب در برج خنک کننده فقط تابع کیفیت و طراحی ساخت دستگاه بوده که هر چه این مقدار، کمتر باشد مطلوب‌ تر است. مقدار پرتاب آب کمترین بخش را در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن تشکیل می‌ دهد و به طور تقریبی حداکثر برابر 0.01 درصد دبی آب در گردش در برج خنک کننده می‌ باشد.

در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن، دریفت یا پرتاب آب کمترین بخش را تشکیل می‌ دهد. این آب به بیرون دستگاه پرتاب شده و از دست می‌ رود، هر چه بتوانیم بدون اثر گذاردن بر راندمان دستگاه، میزان آن را کاهش دهیم مطلوب‌ تر است.

آب در گردش در دائما در حال تبخیر است، به همین دلیل غلظت املاح و رسوبات در آب دائما در حال افزایش است که رسوب آن باعث کاهش راندمان برج خنک کننده و فرسایش قطعات کل سیستم می‌ شود.

جهت کاهش غلظت املاح و رسوبات هر از چند گاهی باید مقداری از آب سیستم را خارج نمود. در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن این میزان برابر 0.5 درصد دبی کل در گردش است.

به طور مثال برای دمای ورود آب به پکینگ برج خنک کننده 40 درجه سانتیگراد به دمای خروج 30 درجه سانتیگراد در دمای مرطوب تابستان شهر تهران برابر 24 درجه سانتیگراد و دبی 100 متر مکعب در ساعت مقدار تبخیر آب برابر 1.881 متر مکعب در ساعت، میزان پرتاب آب برابر 0.006 متر مکعب در ساعت و میزان برابر 0.935 است که بنابراین مقدار آب جبرانی برابر مجموع این اعداد و برابر 2.821 متر مکعب در ساعت است.

آب جبرانی برج خنک کننده

در مثال دیگر برای دمای ورود آب به برج خنک کننده 70 درجه سانتیگراد به دمای خروج 40 درجه سانتیگراد در دمای مرطوب برابر 22 درجه سانتیگراد و دبی 250 متر مکعب در ساعت مقدار تبخیر آب برابر 13.799 متر مکعب در ساعت، میزان پرتاب آب برابر 0.014 متر مکعب در ساعت و میزان زیرآب برج خنک کننده برابر 6.886 است که بنابراین محاسبه آب جبرانی برج خنک کن برابر مجموع این اعداد و برابر 20.698 متر مکعب در ساعت می‌ باشد.

همانطور که ملاحظه می‌ کنید، مقدار دربفت معمولاً مقدار اندکی بوده و بخش اعظم مقدار آب جبرانی از مجموع تبخیر و زیر آب تشکیل می‌ شود. مقدار تبخیر با دمای ورود و خروج و همچنین دبی متناسب است. هر چه دمای ورود بالا و ههمانطور که قبلا گفتیم، کولینگ تاور معمولا به عنوان قلب سیکل خنک کاری شناخته می شود.

برتری برج خنک کننده نسبت به ایر کولر، قابلیت خنک کردن دما، به مقداری کمتر از دمای محیط است. مثلا شما برای اینکه در تابستان و در شهری مثل اهواز بخواهید دمای آب را به 37 درجه سانتیگراد برسانید باید از کولینگ تاور استفاده کنید و ایر کولر این کار را نمی تواند بکند. علاوه بر این قیمت کولر های هوایی از برج خنک کن بسیار بیشتر است.

در مورد مقایسه چیلر با برج خنک کننده باید در نظر گرفت که چیلر های جذبی و تراکمی، بیش از 5 الی 10 برابر کولینگ تاور قیمت دارند. برای همین موارد است که در کاربرد های صنعتی برج خنک کن حرف اول را میزند. البته بسیاری از چیلرها، برای خنک کردن باز هم نیاز به برج خنک کننده یا ایر کولر دارند.

کولینگ تاور قلب یک سیستم خنک کاری است

با تمام این مزایا، مساله ای که استفاده از برج خنک کننده را در نقاط خشک به چالش می کشد، مصرف آب است. در این مقاله می خواهیم در مورد بهینه کردن مقدار آب مورد نیاز کولینگ تاور توضیحاتی را بدهیم.

چرا مصرف آب برج خنک کن برای شرکت ها و کارخانجات مهم است؟

صرف آب برج خنک کننده یا کولینگ تاور صنعتی و مسکونی یکی از موارد مهمی است که در هنگام خرید باید به آن توجه ویژه ای نمود. خشکسالی های اخیر و کاهش منابع آب در اقصی نقاط دنیا، به خصوص ایران از یکسو و افزایش قیمت آب و برق از سوی دیگر، موجب گردیده است که مدیران سازمانها و کارخانجات، در فکر کاهش مصرف آب و برق در تجهیزات خود باشند.

به صورت کلی کشور ما ایران، یکی از اقلیم های نسبتا خشک در جهان می باشد و به همین دلیل دچار مشکلات عمده ای در تامین آب مصرفی شرب و نیز آب صنعتی هستیم. در تصویر زیر شدت بحران کم آبی در سال 2040 نمایش داده شده است که کشورهای منطقه خاورمیانه بویژه ایران در شرایط بسیار خطرناکی قرار خواهند گرفت.

محاسبه مصرف آب برج خنک کننده بر اساس شش پارامتر تعیین می گردد که به ترتیب دمای ورود آب گرم به برج خنک کننده، دمای خروج آب سرد از ، دمای مرطوب هوا، دبی آب در گردش در برج خنک کننده، سیکل تغلیظ طراحی شده و مقدار نرخ پرتاب آب از کولینگ تاور می باشد.

برج خنک کننده دستگاهی است که به کمک مکانیزم تبخیر آب موجب خنک شدن آب می شود که این عملکرد مصرف آب قابل توجهی را به دنبال خواهد داشت. در ادامه مقاله از به بررسی هر کدام از پارامترها می پردازیم و تاثیر آن را بروی مصرف آب بررسی خواهیم کرد.

روش محاسبه مصرف آب برج خنک کننده

محاسبه گر بالا بر اساس شش پارامتر مقدار مصرف آب در برج خنک کننده را محاسبه می نماید. توجه فرمایید طراحی کلیه سیستم ها در علم تهویه مطبوع و سرمایش بر مبنای گرمترین شرایط آب و هوایی است. حال به بررسی هر کدام از پارامترها می پردازیم.

محاسبه-مصرف-آب-برج-خنک-کننده

دمای ورود آب به برج خنک کننده را بر اساس سانتیگراد (در صورتیکه نیاز است از محاسبه گر استفاده نمایید) وارد نمایید، توجه نمایید که دمای ورود آب به کولینگ تاور در شرایط تابستان اعلام شود. هر چه دمای آب ورود به برج خنک کننده بیشتر باشد در نتیجه مصرف آب بیشتر خواهد بود.

دمای خروج آب از برج خنک کننده را بر اساس سانتیگراد (در صورتیکه نیاز است از محاسبه گر استفاده نمایید) وارد نمایید، توجه نمایید که دمای خروج آب از کولینگ تاور در شرایط تابستان اعلام شود. به دلیل اینکه دستگاه برج خنک کن یک دستگاه تبخیری می باشد.

بنابراین دمای خروج از برج های خنک کننده تابع دمای مرطوب محیط است و در کمترین حالت می تواند به سه درجه بالاتر از دمای مرطوب برسد. هر چه دمای خروج طراحی پایین تر باشد و به دمای مرطوب نزدیک شود مصرف آب بیشتر خواهد شد.

به طور مثال در شهر تهران که حداکثر دمای مرطوب تابستان برابر 24 درجه سانتیگراد است دمای خروج آب در برج خنک کننده می تواند 27 درجه سانتیگراد باشد.عملکرد برج خنک کننده تابع شرایط اقلیمی محل نصب دستگاه است، دستگاه در مناطق با رطوبت بالا کارایی کمتری دارد زیرا عمل تبخیر به سختی صورت میگیرد ولی در مناطق خشک عملکرد مناسبی دارد زیرا تبخیر به آسانی صورت می گیرد .