برج خنک کننده - کولینگ تاور - برج خنک کن | پایاسرداب

نیروگاه ها ، وسایل تهویه مطبوع بزرگ و بعضی صنایع مقدار زیادی گرمای بلا استفاده تولید می کنند که اغلب به آب خنک کنی که از استخر یا رودخانه نزدیک می آید دفع می شود. ولی در بعضی موارد تامین آب برج خنک کن محدودیت دارد یا آلودگی گرمایی بسیار نگران کننده است. در چنین مواردی ، گرمای بلا استفاده را باید به اتمسفر دفع کرد، همراه با آب خنک کنی که گردش می کند و به عنوان محیط انتقال گرما بین گرماده و گرماگیر (اتمسفر) عمل می کند. در روشی ، برای این منظور از برج خنک کن خیس استفاده می شود.

این دستگاه اساسا کولر تبخیری نیمه محصور است. در شکل زیر طرح آن با کشش وا داشته و با جریان ناهمسو نشان داده شده است. هوا از پایین وارد برج می شود و از بلای آن خارج می شود. آب گرم از کندانسور به بالای برج پمپ می شود و بر روی جریان هوا پاشیده می شود. هدف از این کار این است که مساحت بزرگی از آب در معرض هوا قرار بگیرد و وقتی قطره های آب تحت تاثیر وزن خود سقوط می کنند کسر کوچکی از آب (معمولا چند درصد) تبخیر می شود و آب باقی مانده را خشک می کند. دما و محتوای رطوبت هوا در این فرآیند افزایش می یابد . آب خنک شده در پایین برج جمع می شود و به کندانسور پمپ می شود تا گرمای بلا استفاده اضافی را بگیرد. آب جبرانی باید به سیکل افزوده شود تا جایگذین آبی شود که بر اثر تبخیر و کشش هوا هدر می رود. برای به حداقل رساندن آبی که همراه با هوا خارج می شود. در برج خنک کن خیس در بالای مجرای پاشش آب کشش گیر ها را نصب می کنند.

گردش هوا در این مدل توسط فن انجام می شود. بنابراین آن را به عنوان برج با کشش واداشته رده بندی می کنند. نوع دیگری که مقبولیت دارد با کشش طبیعی است ، که شبیه یک دودکش بزرگ است و مانند دودکش معمولی کار می کند. هوا در برج مقدار زیادی بخار آب دارد، و لذا از هوای بیرون سبک تر است . در نتیجه ، هوای سبک در برج بالا می رود و هوای سنگین تر بیرونی فضای خالی را پر می کند، و جریان هوا از پایین به بالای برج برقرار می شود. آهنگ جریان هوا توسط شرایط اتمسفر یک کنترل میشود. برج های خنک کن با کشش طبیعی برای برقراری جریان هوا احتیاجی به قدرت خارجی ندارند، ولی هزینه ساخت آنها از نوع با کشش واداشته خیلی بیشتر است. همانطور که در شکل نشان داده شده مقطع با کشش طبیعی به صورت هذلولی برا مقاومت بیشتر سازه است نه به دلیل ترمودینامیکی.

ایده برج خنک کن با حوضچه آب فشان شروع شد، که در آن آب گرم داخل هوا پاشیده میشود و هنگام سقوط در حوضچه توسط هوا خنک میشود. از بعضی حوضچه های آب فشان هنوز استفاده می شود ، اما مساحت مورد نیاز در آنها 25 تا 50 برابر مساحت است. اتلاف آب در آنها بر اثر کشش هوا زیاد است و در برابر گرد و خاک محافظت نمی شوند.

همچنین می توانیم گرمای بلا استفاده را در حوضچه خنک کن ساکن، که اساسا استخر بزرگی است و در معرض اتمسفر قرار دارد ، جمع آوری کنیم . اما انتقال گرما از سطح حوضچه به اتمسفر خیلی کند است و در این حالت برای ایجاد سمایش یکسان مساحتی تقریبا 2 برابر حوضچه آب فشان مورد نیاز است.

منبع : کتاب ترمودینامیک با نگرش مهندسی آقای بهرام پوستی