مقدار و عدد مصرف آب برج خنک کن از سه نظر قابل بررسی است که در ادامه به ارائه توضیحاتی در خصوص هر مورد خواهیم پرداخت. همانگونه که میدانید اصول کارکرد برج خنک کن بر مبنای تبخیر سطحی است. به همین دلیل کاهش دمای آب و خنک شدن آب بر اساس تبخیر می باشد. میزان تبخیر آب برج خنک کننده را می توان به صورت تقریبی از روی فرمول های ذیل محاسبه نمود.
فرمول 1 – محاسبه آب تبخیر شده در برج خنک کن :
E= 0.0015*R*C
در این فرمول
E میزان تبخیر بر حسب متر مکعب بر ساعت
R اختلاف دمای رنج (ورودی و خروجی برج خنک کن) بر حسب درجه سانتیگراد
C دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب بر ساعت است.
فرمول 2 – محاسبه آب تبخیر شده در کولینگ تاور :
E = 0.0018*R*C
که در این فرمول نیز ضرایب مانند فرمول فوق می باشد.
با این توضیحات نسبت تبخیر به دبی آب در گردش به صورت تقریبی برابر 0.0015 ~0.0018 ضرب در دبی آب در گردش خواهد بود.
E/C = 0.0015 ~ 0.0018 *R
به عنوان مثال اگر در برج خنک کننده ای دمای ورودی معادل 40 درجه سانتیگراد و دمای خروجی معادل 30 درجه سانتیگرد باشد، اختلاف دمای رنج برابر 10 درجه است. همچنین اگر دبی آب در گردش را معادل 50 متر مکعب در ساعت در نظر بگیریم، میزان تبخیر آب در برج خنک کن برابر 750 لیتر در ساعت یا 0.75 متر مکعب می باشد (با استفاده از ضریب 0.0015). همچنین نسبت تبخیر به آب در گردش برابر 0.015 خواهد بود.
بلو داون در برج خنک کن به میزان آبی گفته می شود که در یک بازه زمانی مشخص از سیستم خارج می شود و به جای آن آب میکاپ وارد می گردد. هدف اصلی از بلو داون، ثابت نگه داشتن غلظت رسوب و یونهای موجود در آب می باشد. شایان ذکر است در برخی از موارد، ثابت نگه داشتن PH آب برج خنک کننده (کولینگ تاور) نیز توسط بلو داون صورت می گیرد.
فرض کنید یک کتری برقی در حال کار می باشد و میزان آب درون کتری برقی به دلیل جوشش و تبخیر در حال کم شدن می باشد. به دلیل کم شدن مستمر میزان آب، در بازه های زمانی مشخصی معادل میزان تبخیر، به کتری آب اضافه می شود.
پس از مدتی میزان غلظت یون ها و رسوبات در آب درون کتری در حال کار، افزایش می یابد. در این حالت لازم است پس از مدتی آب داخل کتری خارج شود تا رسوب و غلظت یون ها، بیش از حد افزایش نیابد.
سیکل تغلیظ در برج خنک کن
هدر رفتن آب در برج خنک کننده بسته بر اثر پاشش قطرات آب به بیرون یکی از مواردی است که وابستگی بسیار زیادی به مشخصات برج خنک کن و کیفیت آن دارد. به عنوان مثال در کولینگ تاور های قدیمی بطری شکل (گرد)، بدلیل وجود ایرادات فراوان، میزان پاشش آب بسیار زیاد است که در برج های خنک کن جریان مخالف مکعبی و کراس فلو، با استفاده از قطره گیر های ثابت، این ایراد مرتفع گردیده است.
به همین دلیل نسبت میزان پاشش آب برج های خنک کن به دبی آب در گردش از 0.003 الی 0.0001 متغییر می باشد که کمترین میزان آن مربوط به برج های خنک کن مکعبی دارای قطره گیر لانه زنبوری است.
استاندارد میزان پاشش قطرات اب در کولینگ تاور نسبت مستقیمی با نوع قطره گیر و استانداردهای مربوطه دارا می باشد.
با توجه به کلیه توضیحات ارائه شده، مصرف آب یک برج خنک کننده برابر است با مجموع مصرف آب تبخیر + مصرف اب بر اثر زیر کش یا بلو داون + مصرف آب بر اثر پاشش قطرات به بیرون
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 در چیلر تراکمی 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 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 .
استان و شهر مورد محل نصب برج خنک کن را انتخاب نمایید تا محاسبات بر اساس دمای مرطوب آن منطقه انجام شود در صورتیکه نیاز به حصول نتیجه در شرایط خاص هستید با بخش فنی شرکت بادران تهویه صنعت تمای حاصل فرمایید.
مشخص فرمایید چه مقدار آب در واحد زمان از برج خنک کننده عبور می کند. هر چه دبی در گردش بیشتر باشد سایز دستگاه بزرگتر شده و در نتیجه مصرف آب بیشتر خواهد شد. واحد را به متر مکعب در ساعت وارد نمایید در صورتیکه نیاز است از محاسبه گر استفاده نمایید.
سیکل تغلیظ برج خنک کننده
یعنی نسبت سختی آب درون برج خنک کننده به سختی آب جبرانی وارد شده به برج خنک کننده. این عدد در محاسبه مقدار زیر آب برج خنک کننده (بلودان) اهمیت پیدا می کند. در برج خنک کننده به دلیل تبخیر مداوم آب مقدار املاح و سختی ها به صورت مداوم در حال افزایش است بنابراین جهت جلوگیری از گرفتگی و مسدود شدن پکینگ ها و سیستم توزیع آب نباید اجازه داد تا سختی آب به شرایط بحرانی رسید. بدین جهت مقداری از آب داخل برج خنک کن تخلیه می شود و آب تازه جایگزین می شود که به این عمل یا زیرآب می گویند.
اگر اطلاعاتی در مورد این عدد ندارد عدد 3 را وارد نمایید، سیکل تغلیظ نرمال برابر 3 می باشد. هر چه مقدار سیکل تغلیظ بالاتر باشد نیاز کمتری به تخلیه آب است و هر چه سیکل تغلیظ کمتری در سیستم بخواهیم باید آب بیشتری تخلیه کنیم البته در این مورد مواد شیمیایی برج خنک کننده طراحی شده اند و به کمک ما می آیند تا رسوب دیرتر تشکیل شوند و در نتیجه آب کمتری تخلیه شود، شرکت بادران تهویه صنعت تامین کننده این نوع مواد شیمیایی خاص می باشد جهت مشاوره و دریافت خدمات با شرکت تماس حاصل فرمایید.
نرخ پرتاب قطرات آب
نرخ پرتاب قطرات آب فاکتوری است جهت نشان دادن میزان هدر رفت آب از طریق پرتاب آب در برج خنک کننده و تابع دو فاکتور مهم شدت جریان باد در محل پروژه و مکانیزم برج خنک کننده می باشد. هر چه میزان نرخ پرتاب قطرات آب در برج خنک کننده بالاتر باشد مقدار پرتاب آب بیشتر است و در نتیجه آب بیشتری مصرف می شود. اگر اطلاعاتی در این مورد ندارید عدد را 0.005 وارد نمایید.
با وارد کردن تمامی پارامتر ها مقدار مصرف آب در برج خنک کننده به دست می آید. مجموع مصرف آب در برج خنک کننده به شرح زیر است:
با توجه به اینکه زیر آب برج خنک کننده در اختیار کاربر است بنابراین مصرف کل را نیز بدون احتساب زیر آب می توان بدست آورد. بخش عمده مصرف آب در کولینگ تاور مربوط به تبخیر آب می باشد و سپس زیر آب است و کمترین مصرف مربوط به پرتاب آب است.
جهت کاهش مصرف آب می توان بروی هر سه پارامتر کار کرد، به طور مثال جهت کاهش تبخیر آب می توان از سیستم اینورتر کاهش دور پروانه استفاده کرد، برای کاهش پرتاب آب می تواند از انواع قطره گیر ها استفاده کرد و برای کاهش زیر آب می توان از انواع مواد شیمیایی استفاده نمود که همگی را در مطلب ““ مبسوط توضیح داده ایم.
میزان محاسبه مصرف آب برج خنک کننده در یک شبانه روز به دلیل اینکه هوا در صبح خنک و رفته رفته تا ظهر گرم شده و در ساعت سه بعد از ظهر به اوج گرمای خود می رسد و سپس از بعد از ظهر تا شب هنگام خنک خواهد بود بدست آوردن معیار مشخص برای محاسبه مصرف آب در یک روز بسیار سخت است.
یا همینطور تخمین محاسبه در ماه و یکسال ، زیرا فصل های ابتدای سال خنک و فصل های تابستان گرم است یا اگر برج خنک کننده در زمستان هم فعال باشد هوا بسیار سرد خواهد بود بنابراین اعداد سه آیتم آخر بر اساس مشاهدات تجربی و به صورت تخمین محاسبه شده است. در راستای این مطلب میهمان گونه که می دانید برج های خنک کننده نوعی مبدل حرارتی هستند که عمل خنک کردن آب در گردش کندانسور سیستم های تهویه مطبوع، فرآیندهای صنعتی، نیروگاه ها، پالایشگاه‌ها و صنایع مختلف را انجام می دهند.
همچنین می دانیم که برج های خنک کن به دو دسته مدار باز (تر) و مدار بسته (خشک) تقسیم می شوند و برج های خنک کننده مدار باز (تر) به دلیل عملکرد و راندمان بهتری که دارند بیش تر مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به مصرف آب در این دستگاه ها و نیز با در نظر گرفتن معضل کمبود آب در کشور ایران که دارای اقلیم نسبتا خشک است، یکی از موضوعات چالش برانگیز در استفاده از کولینگ تاورهای مدار باز (تر) میزان آب مصرفی برج خنک کننده و بررسی عوامل موثر در اتلاف آب است که در ادامه به آن می پردازیم.
