منظور از برج خنک کننده مدار باز و بسته چیست؟

برج خنک کننده مدار باز و بسته

برج خنک کننده دستگاهی است که برای خنک کردن آبی که به عنوان مایع خنک کننده در سیستم چیلر قرار دارد، از آن استفاده می شود.

برج خنک کننده چیلر با استفاده از هوای جریانی، آب گرم سیستم چیلر را از طریق پایین آوردن دمای آن خنک می کند.

در این دستگاه، آب گرم از بالای برج شروع به جریان داده می شود و به طور همزمان هوا از پایین برج وارد می شود. هوا با آب در تماس قرار گرفته و گرما را به خود جذب می کند.

 پس از اینکه آب توسط هوا خنک شد، از طریق مخروط های پایینی برج خارج می شود.

استفاده از برج خنک کننده چیلر باعث صرفه جویی در مصرف آب و انرژی و همچنین کاهش هزینه های عملیاتی سیستم چیلر می شود.

برج خنک کننده مدار باز چیست

نوعی برج خنک کننده است که در آن آب داخل سیستم از طریق پمپ به برج منتقل می‌شود و در برج با هوا تماس پیدا می کند تا خنک شود.

سپس آب خنک شده به تجهیزات درون ساختمان یا فرآیندهای صنعتی منتقل می‌شود.

در برج خنک کننده مدار باز، آب دائما در تماس با هوا قرار دارد، بنابراین هوا از طریق فن‌های برج وارد می‌شود و از طریق مخروط‌های پایینی برج خارج می‌شود.

این فرآیند باعث انتقال حرارت از آب به هوا می‌شود و در نتیجه دمای آب کاهش می‌یابد.

برج خنک کننده مدار بسته چیست

برج خنک کننده مدار بسته (Closed Circuit Cooling Tower) نوعی برج خنک کننده است که آب داخل سیستم، در مدار بسته قرار دارد و با هوا در مخزن خنک شده و سپس دوباره به داخل سیستم بازگشت داده می شود.

در این نوع برج خنک کننده، آب داخل سیستم به صورت یک چرخه بسته جریان دارد و با هوای خنک کننده در برج تماس نمی گیرد.

در برج خنک کننده مدار بسته، یک پوشش مانند لوله هایی از جنس PVC، FRP و یا فولاد ضد زنگ، داخل مخزن قرار دارد که به عنوان یک حفره مبدأ برای جریان آب عمل می کند. در این پوشش، یک حلقه بسته از لوله های پیچیده شده وجود دارد که آب داخل سیستم در آن جریان دارد. در برج خنک کننده مدار بسته، هوای جوشانده از طریق فن ها به داخل برج هدایت می‌شود و با مخروط‌های پایینی برج خارج می‌شود. هوا با لوله های داخلی تماس نمی‌گیرد، اما با جریان آبی که به عنوان مایع خنک کننده استفاده می‌شود، حرارت را تبادل می‌کند.

برج خنک کننده مدار بسته در برخی موارد مانند صنایع دارویی و غذایی که به آب با کیفیت بالا و بدون نفوذ هوا نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع برج خنک کننده مزیت‌هایی از جمله کاهش تبخیر آب، کاهش مصرف آب و کاهش انرژی مصرفی دارد.

نحوه عملکرد برج خنک کننده مدار باز

برج خنک کننده مدار باز (Open Circuit Cooling Tower) برای خنک کردن آب با استفاده از هوای خنک، استفاده می‌شود. در این نوع برج خنک کننده، آب سرد کننده از پمپ به برج خنک کننده می‌رود، سپس از طریق لوله هایی که در آن وجود دارد به بالای برج می‌رود و به صورت پراکنده در داخل برج به طور یکنواخت بر روی پوششی از جنس PVC، FRP  و یا فولاد ضد زنگ توزیع می‌شود.

 در این برج، آب با هوا تماس می‌گیرد و در طی این فرآیند، حرارت آب به هوا منتقل می‌شود و به این ترتیب، آب خنک شده به مخزن بازگشت داده می‌شود.

در برج خنک کننده مدار باز، هوا از طریق فن های موجود در برج، به داخل برج هدایت می‌شود و با لوله های داخلی تماس می‌گیرد. هوا از طریق لوله های موجود در برج به مخروط‌های بالایی برج رسیده و از آنجا خارج می‌شود. هدف این فرآیند، کاهش دمای آب سرد کننده است.

برج خنک کننده مدار باز برای صنایعی که برای خنک کردن آب با حجم و با کیفیت بالا نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای مثال، در صنایع پتروشیمی، نیروگاه ها، فولادسازی، صنایع غذایی و صنایعی که نیاز به خنک کردن آبی که با مواد شیمیایی آلوده شده است دارند، از برج خنک کننده مدار باز استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار بسته یا Closed Circuit Cooling Tower (CCCT)  یک سیستم خنک کننده است که برای انتقال گرمای ایجاد شده در فرآیند صنعتی به محیط زیست از آن استفاده می شود.

این برج‌ها برای خنک کردن آبی استفاده می شوند که برای خنک کردن دستگاه‌ها و سیستم‌های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

 برج خنک کننده مدار بسته از یک مبدل حرارتی و پمپ‌های خنک کننده تشکیل شده است که آب داغ را از دستگاه‌ها جمع آوری می کند و آن را به مبدل حرارتی منتقل می کند، سپس آب را خنک کرده و دوباره به دستگاه‌ها باز می گرداند.

در برج خنک کننده مدار بسته، آب داغ از دستگاه‌های صنعتی به سیستم ورودی برج خنک کننده منتقل می شود. و آب سرد از سیستم خروجی برج خنک کننده برای بازگرداندن به دستگاه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

در برج خنک کننده مدار بسته، آب سرد به طور مداوم در مبدل حرارتی جریان دارد و در طول این مسیر، گرمای انتقالی از آب داغ به آب سرد منتقل می شود. از پمپ‌های خنک کننده برای حرکت آب در مدار بسته استفاده می شود.

مزیت برج خنک کننده مدار بسته این است که در مقایسه با سیستم‌های خنک کننده مدار باز، میزان آب مورد نیاز به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

همچنین این سیستم‌ها به دلیل داشتن مدار بسته تحت تاثیر تغییرات شدید دمای هوا قرار نمی گیرند.

اجزای برج خنک کننده مدار باز

برج خنک کننده مدار باز یک سیستم خنک کننده است که از آن برای خنک کردن آب دستگاه‌ها و سیستم‌های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. برج خنک کننده مدار باز از چند قسمت اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:

• بدنه برج: بدنه برج خنک کننده از جنس های مختلفی مانند فلز، بتن، PVC و... ساخته می شود که شامل دو قسمت اصلی است، بخش بالادست و بخش پایین‌دست. بخش بالادست شامل یک طبقه هوادهی و یک فن خنک کننده است که به هوا کمک می کند تا از آب گرم خارج شده و به بخش پایین دست که شامل یک مبدل حرارتی، مخزن، پمپ، لوله هایی برای جریان آب و... است منتقل شود.
• مبدل حرارتی: مبدل حرارتی یک قسمت اساسی از برج خنک کننده است که برای انتقال گرمای ایجاد شده در فرآیند صنعتی به محیط استفاده می شود.
• پمپ‌ها: پمپ ها در برج خنک کننده برای حرکت آب در مدار باز استفاده می شوند. این پمپ‌ها به طور مداوم آب را از دستگاه‌های صنعتی به مبدل حرارتی و سپس به بدنه برج خنک کننده منتقل می کنند و باعث حرکت چرخه آب در برج خنک کننده مدار باز می شوند.
• فن: فن برای تحریک هوایی که از هواکش ها عبور می‌کند استفاده می‌شود. هدف اصلی این فن افزایش جریان هوا و تبادل گرما بین هوا و آب در برج است.
• مخزن: مخزن برای نگه‌داری آب خنک کننده در برج است. این مخزن باید آب را به‌صورت پایدار در دمای مشخصی نگه‌داری کند تا بتوان از آن به‌طور مستمر برای خنک کردن دستگاه‌ها استفاده کرد.
• شیرهای کنترلی: شیرهای کنترلی برای کنترل جریان آب و دمای آن و همچنین جریان هوا در برج استفاده می‌شوند.
• سیستم تصفیه آب: سیستم تصفیه آب شامل فیلترهای مختلف و یا سیستم‌های تصفیه مانند تصفیه‌گر اوزن و سیستم‌های نظافتی آب می‌باشد که هدف آن تصفیه آب است.

اجزای برج مدار بسته

اجزای اصلی برج مدار بسته عبارتند از:

1. بدنه برج: بدنه برج از جنس پلی استر، فایبر گلاس، PVC و یا فلزی (مثل استیل) تشکیل شده است. این بدنه برای تحمل شرایط مختلف محیطی، مقاومت در برابر اشعه‌ی خورشید و خوردگی طراحی شده است.
2. پمپ: پمپ در برج مدار بسته برای چرخاندن آب خنک شده استفاده می‌شود. این پمپ در یک حفره جداگانه‌ای قرار می‌گیرد که به نام "مخزن بازگشتی" شناخته می‌شود. آب خنک شده از دستگاه‌های خنک کننده به این مخزن بازگشتی بازمی‌گردد و سپس با استفاده از پمپ به داخل برج خنک کننده منتقل می‌شود.
3. کویل‌های گردشی: کویل های گردشی درون برج مدار بسته وجود دارند و وظیفه آن‌ها تبادل گرمای آب با هوای خنک برج است. این کویل‌ها در داخل برج قرار دارند و آبی که از پمپ به داخل برج وارد می‌شود، از طریق این کویل‌ها عبور می‌کند و گرما را به هوا منتقل می‌کند.
4. فن: فن در برج مدار بسته به دو منظور استفاده می‌شود. اولاً، برای تحریک جریان هوا به منظور تبادل گرمای آب با هوای خنک برج و دوماً، برای انتقال هوای خنک شده به داخل دستگاه خنک کننده به کار می‌رود.
5. شیرهای کنترلی: شیرهای کنترلی برای کنترل جریان آب و دما
   

مزایای برج خنک کننده مدار باز

برخی از این مزایا به شرح زیر می‌باشد:

1. صرفه جویی در مصرف آب: یکی از مزایای اصلی استفاده از برج خنک کننده مدار باز، صرفه‌جویی در مصرف آب است. در این نوع برج، آب به صورت مداوم درون سیستم گردش می‌کند و در نتیجه نیاز به تأمین آب تازه کمتری خواهد بود.
2. افزایش بازده خنک کنندگی: با استفاده از برج خنک کننده مدار باز، می‌توان بازده خنک کنندگی را افزایش داد و در نتیجه، از مصرف انرژی کمتری برای خنک کردن آب استفاده کرد.
3. قابلیت سفارشی‌سازی: برج خنک کننده مدار باز، قابلیت سفارشی‌سازی دارد و می‌توان آن را بر اساس نیاز و محدودیت‌های موجود در محیط زیستی که در آن قرار دارد، طراحی کرد.
4. عدم نیاز به مداخله دائمی: یکی دیگر از مزایای استفاده از برج خنک کننده مدار باز، عدم نیاز به مداخله دائمی در سیستم است. با توجه به طراحی این نوع برج، احتمال خرابی و نیاز به تعمیرات کمتر است.
5. کاهش هزینه‌ها: با استفاده از برج خنک کننده مدار باز، هزینه‌های پیمانکاری و نگهداری کمتر خواهد بود و در نتیجه، هزینه‌های مرتبط با نگهداری و تعمیر سیستم کاهش پیدا خواهد کرد.
6. دوست دار محیط زیست: به دلیل استفاده از سیستم خنک کننده آبی و عدم تولید گاز های گلخانه ای آسیبی به محیط زیست وارد نخواهد کرد.
   

مزایای برج خنک کننده مدار بسته

برج خنک کننده مدار بسته (Closed Circuit Cooling Tower) نیز دارای مزایا و ویژگی‌های متفاوتی است که عبارتند از:

• صرفه جویی در مصرف آب: مانند برج خنک کننده مدار باز، برج خنک کننده مدار بسته نیز باعث صرفه جویی در مصرف آب می‌شود. در این نوع برج، آب در داخل یک لوله بسته جریان دارد.
• کاهش خطر آلودگی محیطی: در برج خنک کننده مدار بسته، احتمال نشتی یا انتشار گاز در محیط اطراف به‌شدت کاهش می‌یابد. بدین ترتیب، این برج بهترین راهکار جهت جلوگیری از آلودگی محیطی است.
• قابلیت سفارشی‌سازی: برج خنک کننده مدار بسته نیز، مانند برج خنک کننده مدار باز، قابلیت سفارشی‌سازی دارد و می‌توان آن را بر اساس نیاز و محدودیت‌های موجود در محیط زیستی که در آن قرار دارد، طراحی کرد.
• کاهش هزینه‌ها: در برج خنک کننده مدار بسته، به دلیل عدم نیاز به تأمین آب تازه به صورت مداوم، هزینه‌های مربوط به تأمین آب را کاهش می‌دهد. همچنین به دلیل عدم تماس مستقیم آب با هوا، احتیاج به پیمانکاری و نگهداری در سطح بالایی کاهش پیدا می‌کند.
• ایمنی بالا: برج خنک کننده مدار بسته دارای ایمنی بالاتری نسبت به برج خنک کننده مدار باز است.

انواع برج مدار باز

برج خنک کننده مدار باز، به دو صورت اصلی زیر شناخته می‌شود:

• برج خنک کننده مدار باز تندرو: در این نوع از برج‌ها، جریان آب به صورت مستقیم به داخل برج می‌رود و از بالای آن به صورت مستقیم به هوا تحویل داده می‌شود.

 این نوع از برج‌ها به عنوان برج‌های "تندرو" شناخته می‌شوند زیرا جریان آب با سرعت بالا به داخل برج می‌رود و به صورت سریع از برج خارج می‌شود. این نوع از برج‌ها در مواردی که نیاز به خنک کردن آب با درجه حرارت بالا و تولید بخار آب است استفاده می‌شوند.

• برج خنک کننده مدار باز کندرو: در این نوع از برج‌ها، جریان آب به صورت محلول به داخل برج می‌رود و از بالای برج به صورت محلول به هوا تحویل داده می‌شود.

 این نوع از برج‌ها به عنوان برج‌های "کندرو" شناخته می‌شوند زیرا جریان آب با سرعت کمتری به داخل برج می‌رود و از برج با سرعت کمتری خارج می‌شود. این نوع از برج‌ها بیشتر در مواردی استفاده می‌شوند که درجه حرارت آب مورد استفاده پایینتر است.

انواع برج مدار بسته

برج خنک کننده مدار بسته (Closed Circuit Cooling Tower)، به دو نوع اصلی زیر تقسیم می‌شود:

• برج خنک کننده مدار بسته با مبدل حرارتی: در این نوع از برج خنک کننده، جریان آب خنک‌شده در یک مبدل حرارتی با جریان هوای خنک‌کننده در تماس است.

 هوای خنک‌کننده از طریق یک فن، از بالای برج به داخل مبدل حرارتی جذب می‌شود و حرارتی که به آن وارد شده است را از طریق آب، به بیرون منتقل می‌کند. این نوع از برج خنک کننده برای کاربردهایی که نیاز به خنک کردن آب در درجه حرارت بالا و با حجم بالا دارند، مناسب است.

• برج خنک کننده مدار بسته با پمپ حرارتی: در این نوع از برج خنک کننده، یک پمپ حرارتی برای انتقال حرارت از آب خنک شده به جریان آب سرد استفاده می‌شود.

آب خنک شده به صورت مداوم در داخل برج جریان دارد و از طریق یک مبدل حرارتی، حرارت خود را به جریان آب سرد می‌دهد. در این نوع از برج خنک کننده، نیاز به هوای خنک کننده برای خنک کردن آب وجود ندارد و به دلیل استفاده از پمپ حرارتی، این نوع برج خنک کننده برای کاربردهایی که نیاز به مصرف کمتر آب دارند مناسب است.

برج خنک کننده خشک

برج خنک کننده مدار بسته خشک (Dry Cooling Tower)، یک نوع برج خنک کننده است که برای خنک کردن آب در سیستم‌های حرارتی با بار حرارتی کمتر از سیستم‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در این نوع از برج خنک کننده، جریان هوای خنک کننده با آب خنک شده در تماس است و انتقال حرارت از آب به هوا در آن انجام می‌شود.

در برج خنک کننده مدار بسته خشک، هوای خنک کننده از طریق یک فن وارد برج می‌شود و با گذر از لوله‌هایی که آب در آن‌ها جریان دارد، حرارتی که به آن وارد شده است را از دست می دهد.

 سپس هوای خنک شده از بالای برج به داخل سیستم انتقال می یابد. در این نوع از برج خنک کننده، آب به صورت دایره‌ای در داخل لوله‌های چرخشی حرکت می‌کند و با جریان هوای خنک شده، حرارت خود را به آن منتقل می‌کند.

برج خنک کننده مدار بسته خشک به دلیل عدم نیاز به آب، می‌تواند به عنوان یک جایگزین مناسب برای برج‌های خنک کننده مدار باز باشد، به خصوص در مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند.

 همچنین، این نوع از برج خنک کننده، برای سیستم‌های حرارتی با بار حرارتی کمتر مناسب است. با این حال، به دلیل هزینه بالای نصب و عملیاتی، معمولاً در پروژه‌های بزرگ استفاده می‌شود.

برج خنک کننده هیبریدی

برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی (Hybrid Closed Circuit Cooling Tower)، نوعی برج خنک کننده است که از دو سیستم خنک کننده مجزا استفاده می کند تا با کمترین مصرف آب، کارآیی بالایی در خنک کردن آب حاوی بار حرارتی بالا ارائه دهد.

 در این نوع از برج خنک کننده، دو سیستم خنک کننده متفاوت به صورت همزمان عمل می کنند که شامل یک سیستم خنک کننده مدار بسته خشک و یک سیستم خنک کننده مدار باز می باشد.

در سیستم خنک کننده مدار بسته خشک، آب به داخل لوله‌هایی تزریق می‌شود که داخل یک جعبه بزرگ قرار دارند. در این مرحله، هوای خنک شده با گذر از بالای برج و از طریق فن به داخل جعبه وارد می‌شود و حرارت آب را جذب می‌کند.

سپس، آب خنک شده از لوله‌های داخل جعبه به سمت دیگر سیستم خنک کننده، یعنی سیستم مدار باز جریان پیدا می‌کند.

در سیستم خنک کننده مدار باز، هوای خنک شده با گذر از لوله‌هایی که آب در آن‌ها جریان دارد، حرارتی که به آن وارد شده است را جذب می‌کند.

سپس هوای خنک شده از بالای برج به داخل سیستم خروجی داده می‌شود. در این نوع از برج خنک کننده، آب به صورت دایره‌ای در داخل لوله‌های چرخشی حرکت می‌کند و با جریان هوای خنک شده، حرارت خود را به آن منتقل می‌کند.