برج خنک کننده چیست؟
قبل از اینکه بخواهیم در مورد دمای خروجی آب برج خنک کننده صحبت کنیم، باید بگوییم که برج خنک کننده یک وسیله کاربردی در صنعت و یا مصارف خانگی است که از جنس گالوانیزه، چوب یا فایبر گلاس می باشد. گاهی اوقات با چند چیلر یا به صورت انفرادی کار می کند. وظیفه اش این است که گرما را به خود جذب کند و هوای خنک و مطبوع را تحویل دهد. به خاطر همین کاربرد چنین دستگاه هایی که مدام از خودشان گرما تولید می کنند و در صنعت هم خیلی پرکاربرد هستند؛ بسیار زیاد است.
دمای خروجی برج خنک کننده چقدر است؟
زمانی که کولینگ تاورها در پروژه های صنعتی فعال می شوند، درجه حرارتشان کم می شود. البته در مورد حداقل دمای خروجی از این دستگاه ها یک محدودیت وجود دارد که به این محدودیت دمای مرطوب محیط یا وت بالب گفته می شود.
برای اینکه با این پروسه آشنایی بهتری پیدا کنید، باید بگوییم که اولاً این دما در بدترین شرایط سال یعنی ظهر مرداد ماه در نظر گرفته می شود. دوم این که مقدار آن با دمای محیط متفاوت است. یعنی مثلا اگر در تهران دمای محیط در اوج فصل تابستان به ۴۲ درجه یا بیشتر برسد، دمای هوای مرطوب محیط بین ۵ تا ۲۶ درجه سانتیگراد است. با این تفاسیر می توان گفت که هر چقدر رطوبت شهر بیشتر باشد به دمای حباب مرطوب به دمای هوای واقعی نزدیک تر خواهد شد. تمام سیستم های تبخیری از جمله کولینگ تاور یا همان پکینگ برج خنک کننده در نهایت ۲ تا ۳ درجه بالاتر از دمای هوای مرطوب است. با توجه به همه جزئیاتی که در بالا ارائه دادیم، باید در مورد اختلاف دمای آب ورودی و خروجی یا حداکثر دمای خروجی آب برج خنک کننده توضیحاتی را به شما بدهیم.
آیا دمای خروجی آب کولینگ تاور ثابت است؟
یکی از سوالاتی که در این مورد مطرح می شود، این است که آیا فقط آب را ۱۰ درجه خنک می کند؟ باید بگوییم که خیر. دمای آب خروجی از کولینگ تاور می تواند به 40 درجه هم برسد؛ یعنی برج خنک کننده می تواند تا ۴۰ درجه دما را خنک تر کند و به عبارت دیگر دمای آب گرم ورودی ۴۰ درجه گرم تر از آب سرد خروجی خواهد شد و این حداکثر دما است؛ اما باید به این نکته هم توجه داشته باشید که هر شرکتی و هر برندی نمی تواند این پروژه را اجرا کند و برای این که بهتر به دمای ۲۰ درجه برسد، باید تجربه صنعتی گسترده‌ای داشته باشد و از پکینگ های مقاوم در برابر گرما و نرم افزارهای محاسباتی حرفه‌ای استفاده کند.
خوشبختانه می توان در موردش مثال زد و ماجرا را ساده تر توضیح داد. مثلاً فرض کنید که یک مجموعه صنعتی می خواهد آب را از دمای ۷۰ درجه به ۳۰ درجه سانتیگراد برساند؛ یعنی حداکثر دمای آب خروجی ۴۰ درجه سانتیگراد خنک تر شود و قرار است که این برج را در شهر گرمی مانند کرمان یا یزد نصب کنیم. در طول این حالت، با توجه به اینکه دمای مرطوب یا وت بالب بین ۱۸ تا ۲۲ درجه سانتیگراد محاسبه می شود، به خاطر اختلاف دمایی که بین آب سرد خروجی از برج خنک کننده و دمای حباب تر وجود دارد، می توان با یک مرحله خنک کاری با پکینگ نت اسپلش آب را از دمای ۷۰ درجه به ۳۰ درجه سانتیگراد رساند.
راه حل
در چنین حالتی از پکینگ نت اسپلش استفاده می کنند که عمر بالایی دارد و مقاومت حرارتی آن تا ۸۵ درجه سانتیگراد می رسد. البته محاسبات دیگری مربوط به توان فن، افت فشار، اندازه و سطح تبخیر هم مورد نیاز است که توسط نرم افزار های صنعتی انجام می شود و باعث می شود که خنک کاری بهتر انجام شود.
آب در هر برج خنک کننده دارای یک دمای خروجی بوده که این دما تا حد مشخصی می تواند کاهش یابد. آپروچ (approach) به میزان نزدیکی دمای خروجی آب سرد برج نسبت به محیط اتلاق می شود. کمترین میزان دمای آپروچ در برج خنک کننده 2.8 درجه سانتی گراد معادل 5 درجه فارنهایت است. یعنی در محیطی که دمای وت بالبی معادل 20 درجه سانتیگراد در شرایط تابستانی دارد رسیدن به دمای پایین تر از 22.8 درجه امکان پذیر نخواهد بود.
دمای خروجی برج خنک کننده چند درجه خواهد بود؟
مهمترین اصل در طراحی برج خنک کننده میزان خروجی دمای آب در یک کولینگ تاور محسوب میشود. در واقع در صنعت و کارخانجات به منظور افزایش راندمان هدفشان شارژ کردن آب از سیستم برودتی با دمای پایین تر است. رسیدن به دمای پایین تر از دمای وت بالب در یک سیستم سرمایشی تبخیر امکان پذیر نیست. عملاً دمای خروجی از برج خنک کننده در بازه بین 2.8 درجه الی 5 درجه بالاتر از دمای اشباع محیط نصب پایین نخواهد آمد.
پایین ترین دمای خروجی از برج خنک کننده = 2.8 درجه بالاتر از دمای مرطوب محیط در شرایط آب و هوایی لحظه ای
از طرفی دیگر اگر دمای ورودی به دستگاه کولینگ تاور بالاتر از 50 درجه باشد رسیدن به دمای پایین تر از 30 درجه در یک سیکل نمی رسد. دمای برج خنک کننده مرطوب مکعبی که بیشترین عملکرد را دارد با اختلاف دمایی حداکثر 10 الی 15 درجه در تجربه گزارش شده است. البته لازم به ذکر است که با وجود دستگاه سرمایشی در یک سیکل ، منبع برودتی اگر ظرفیت مناسبی داشته باشد نمیگذارد دما از بازه 40 درجه بالاتر برود.
در تصویر زیر دمای خروجی ایده آل برج خنک کننده چیلر تراکمی را در شهر تهران مشاهده می نمایید.
آیا دمای برج خنک کننده در طول سال و حتی شبانه روز متفاوت است؟
بله. همانطور که می دانید دمای محیط همواره در حال تغییر و تحول است. با تغییرات دمایی محیط طبیعتاً خروجی کار هم متفاوت خواهد بود و دستگاه سرمایش تبخیری دمای متفاوت تری ارائه می دهد. در طول روز به دلیل بالا بودن دمای خشک محیط و رطوبت نسبی طبق نمودارهای سایکرومتریک (مربوط به مشخصات اقلیم محیط) دمای وت بالب بالاترین حد خود می رسد. بیشترین دمای وت بالب در ساعت 3 ظهر روزهای مرداد در هر شهر یا محیط اعلام می گردد. کمترین میزان دمای مرطوب محیط هم به ساعت 19 شبهای زمستانی حدود دی ماه گزارش می شود