نحوه محاسبه توان یا ظرفیت برج خنک کننده
ظرفیت برج خنک کننده را به وسیله تن تبرید بیان می کنند. یک تن تبرید برابر میزان گرمای لازم برای تبدیل یک تن (907 کیلوگرم) یخ صفر درجه به آب صفر درجه در مدت زمان 24 ساعت می باشد. همچنین یک تن تبرید برابر 12000 Btu/hr یا 3.5 کیلووات می باشد. در نتیجه وقتی بیان می شود که یک کولینگ تاور به طور مثال برابر 100 تن است، یعنی مقدار قدرت خنک کردن آن برابر 350 کیلو وات می باشد.
کلمه تن تبرید در زمان های گذشته توسط شرکت های سازنده یخ در آمریکای شمالی به صنعت تهویه مطبوع و سرمایش وارد شده است و تا به امروز مورد استفاده قرار می گیرد. در این مطلب از در مورد ظرفیت برج خنک کننده و نحوه محاسبه آن، توضیحاتی ارائه خواهد شد. برج های خنک کننده چیست؟ هر جایی که نیاز به خنک کردن آب باشد، از این دستگاه استفاده می توان استفاده کرد.
محاسبه ظرفیت برج خنک کننده
ظرفیت کولینگ تاور وابسته به ابعاد، میزان دبی آب و جریان هوا، میزان پکینگ، ارتفاع ریزش و محل متفاوت می باشد. در اصل ظرفیت به وسیله چهار پارامتر اصلی یعنی دمای ورود، دمای خروج، حداکثر دمای مرطوب محیط و دبی آب در گردش تعیین می شود..
بررسی یک مورد تعیین و محاسبه ظرفیت کولینگ تاور
برای نمونه داده های یک مورد را با هم چک می کنیم.
- دمای ورود 37 درجه سانتیگراد
- دمای خروج 32 درجه سانتیگراد
- دبی آب برابر 150 متر مکعب در ساعت برای نصب در شهر تهران (حداکثر دمای مرطوب 24 درجه سانتیگراد)
وقتی این داده‌ها را وارد نرم افزار می کنیم، تناژ مورد نیاز برابر 144 تن نمایش داده می شود.
ظرفیت برج خنک کننده
اکنون اگر بخواهیم دمای خروج را 30 و یا 28 درجه سانتیگراد در نظر بگیریم، به ترتیب میزان تناژ مورد نیاز برابر 211 و 314 تن خواهد بود. بنابراین ملاحظه می کنید که هر چه اختلاف دمای ورود و خروج از بالاتر باشد، میزان تناژ افزایش می یاید.
حالا اگر با همان دمای 37 به 32 درجه سانتیگراد و دبی 150 متر مکعب در ساعت، دمای مرطوب بالا برود و در در شهری نصب شود که دمای مرطوب 26 و 28 درجه سانتیگراد باشد، به ترتیب میزان ظرفیت برج خنک کن برابر 169 و 216 خواهد شد.
- داشتن علم متناسب در زمینه طراحی یا تعیین ظرفیت برجهای خنک کن
- داشتن تجربه کافی در این زمینه
در این راستا ضروری است ابتدا متقاضی خرید این سیستم نسبت به تعیین ظرفیت برج خنک کننده اقدام نماید. نرم افزار تعیین ظرفیت برج خنک کن با اخذ دیتای اولیه از مشتریان شامل درجه حرارت آب ورودی و درجه حرارت آب مورد نیاز (اختلاف دمایی مورد نیاز) بعلاوه ظرفیت آب در گردش سیستم و همچنین دمای مرطوب شهر و محیطی که قرار است پکیج خنک سازی در آن نصب شود، نسبت به محاسبه ظرفیت برج خنک کن اقدام خواهد نمود.
بعد از این مرحله یعنی تعیین ظرفیت برج خنک کن نوبت به انتخاب مخروطی یا مکعبی بودن آن می رسد در صورتی که فضای لازم برای نصب سیستم مخروطی مهیا باشد استفاده از توجیهی نخواهد داشت. قیمت سیستم مکعبی نسبت به مخروطی بدلیل ارتفاع نسبتا بیشتر و نیاز به بدنه مقاوم تر بالاتر خواهد بود.
در مرحله بعد متقاضی با بازدید از خط تولید تولیدکنندگان متفاوت که می تواند از اینترنت یا نمایشگاه شماره تولیدکنندگان را یافته باشد نسبت به نوع اقلام مورد استفاده در ساخت اطمینان حاصل می نماید. در بحث تعیین قیمت برج خنک کننده خشک ، در مجموع می‌توان گفت که با توجه به ویژگی‌ها و خدمات گسترده و طول عمر مناسب تاورهای خنک ساز، بطور کلی قیمت این دستگاه‌ها در مقایسه با سایر رقبا بسیار مقرون به صرفه است
علم مناسب در زمینه طراحی و محاسبه ظرفیت این مدل سیستم های خنک کاری اعم از ، بتنی، چوبی و یا از طریق تحصیل دانش در یکی از رشته های مهندسی شیمی و یا مهندسی مکانیک سیالات و جامدات و همچنین سایر رشته های وابسته بدست می آید.
این شرکت با داشتن 8 مهندس در زمینه طراحی سیالات و یا مکانیک جامدات و مهندسی شیمی امروز به جرات می توان گفت یکی از قوی‌ترین شرکت ها در زمینه طراحی ظرفیت برج خنک کننده می باشد.
در حقیقت برای محاسبه ظرفیت برج خنک کننده باید بدانیم چه میزان گرما باید از آبی که در یک مسیر گرم چرخیده است گرفته شود تا به چرخه تولید در یک کارخانه صدمه وارد نگردد یا اینکه دمای مطبوعی که مورد نظر سفارش دهنده کولینگ تاور است فراهم گردد.
فرمول اصلی محاسبه ظرفیت کولینگ تاور MC(T2-T1) می باشد. در فرمول محاسبه ظرفیت برج خنک کننده دانستن دبی آب در گردش و دمای بیشینه و کمینه سیستم خنک کاری بسیار مهم است.
نحوه محاسبه ظرفیت در ادامه تشریح خواهد شد. با گسترش چشمگیر استفاده از چیلرهای جذبی و تراکمی و نصب و راه اندازی برج های خنک کن، محاسبه ظرفیت برج خنک کن همواره از دغدغه‌های اساسی سازندگان و کارفرمایان بوده است.
در ادامه به این سوال پاسخ داده می شود که این سیستم با چه ظرفیتی برای سیستم سرمایشی شما () مورد نیاز است. برای کارکرد بهینه چیلر، نیاز به برج خنک کن با ظرفیت مناسب، به منظور خنک سازی سیال مبرد می باشد.
محاسبات سرانگشتی ظرفیت برجهای خنک کن
براساس تجربه، معمولا سازندگان این مدل سیستمهای خنک کاری، توان برج خنک کننده را در چیلرهای تراکمی ۳۰درصد بیشتر از توان چیلر و در چیلر های جذبی دو برابر توان چیلر در نظر می گیرند.
دلیل انتخاب این ضرایب، ریشه در ضریب عملکرد چیلرهای تراکمی و جذبی دارد. ضریب عملکرد چیلرهای جذبی به عنوان یک ماشین حرارتی غالبا کمتر از ۱ بوده در حالی که این میزان در چیلرهای تراکمی به عنوان یخچال به ۳ نیز می رسد. بنابراین از نتایج حاصل از تجربه داریم:
- ظرفیت مورد نیاز برج خنک کننده = توان چیلر جذبی × ۲
- ظرفیت کولینگ تاور = توان چیلر تراکمی × ۱.۳
با اینکه این مقادیر دقیق نیست اما آستانه امنی در اختیار شما قرار خواهد داد تا چیلر برای فرآیند خنک سازی دچار مشکل نشود. اکنون با نگاه علمی تر سعی بر بدست آوردن مقدار دقیق ظرفیت مورد نیاز برج خنک کن خواهیم کرد.
روش های تخمین ظرفیت یک برج خنک کننده قدیمی
یکی از رایج ترین مسائلی که مهندسین سیالات با آن در تنش هستند تخمین ظرفیت برجهای خنک کننده قدیمی است. اگر به عنوان مثال یک کولینگ تاور رسوب گرفته دارید که قصد به تعویض آن دارید بهترین کار تخمین ظرفیت از روی ابعاد و قطر فن های دستگاه است.
به طور مثال یک برج خنک کننده با ابعاد 200 در 300 گالوانیزه ظرفیتی معادل 100 الی 150 تن تبرید دارد. یکی دیگر از راهکارهای تشخیص توان برودتی برج در نظر گرفتن سایز لوله های رفت و برگشت به برج محسوب می شود. سایز لوله کمک بسزایی به محاسبه دبی و در نهایت مشخص کردن توان سرمایشی می نماید.
تغییر نسل در برجهای خنک کننده چگونه اتفاق افتاد؟
بیشتر برجهایی که در قدیم نصب می شدند دارای فن های حلزونی شکل بودند و مصرف برق بالایی داشتند. امروزه اکثریت سازندگان کولینگ تاور دستگاه های خود را بشکل فایبرگلاس با الیاف کامپوزیتی ارائه می کنند. برج های خنک کننده طبیعی ، از بتن ساخته شده و بسیار گران قیمت می باشد
مزیت اصلی فایبرگلاس بر فلز سبک بودن، ضد زنگ زدگی و عمر بالای آن است. عمر مفید فایبرگلاس اگر با مواد درجه یک تولید شود بین 20 الی 50 سال برآورد می گردد. در واقع تولیدکننده امروز میلی به تولید برج گالوانیزه ندارد و دلیل اصلی آن هم معایبی است که این تجهیز بر سیستم وارد می نماید.