محاسبات سازه برج خنک کننده

گزارش کار آزمایش برج خنک کننده – آزمایشگاه عملیات واحد

در زیر بخش های مهمی از  عملیات واحد آزمایش برج خنک کننده آورده شده است:

بخش های آزمایش:

هدف آزمایش- چکیده – مقدمه و تئوری – شرح آزمایش – روش کار آزمایش(آزمایش عملی) – محاسبات – نتیجه گیری – خطاهای آزمایش

هدف آزمایش

تعمیرات کولینگ تاور اندازه گیری دمای خروجی هوا از یک کولینگ تاور مداربسته که آب با دبی های مختلف در آن جریان دارد.هدف ما این است که اثر خنک کنندگی آب هنگامی که با دبی های مختلف در برج جریان دارد را اندازه گیری کنیم.

بخشی از مقدمه آزمایش

به منظور کاهش دمای آب، هوا و آب در یک برج خنک کننده استوانه ای، یک مبدل حرارتی تخصصی، در تماس مستقیم قرار می گیرند. مقدار کمی از آب در طی این فرآیند تبخیر می شود و دمای آب جاری در برج را پایین می آورد.

آبی که توسط یک فرآیند صنعتی یا در یک کندانسور تهویه مطبوع گرم شده است، از طریق لوله ها به برج پمپ می شود. آب از طریق نازل‌ها روی سطوح موادی به نام «fill» می‌پاشد که جریان آب را از طریق برج خنک‌کننده کند می‌کند و تا حد امکان سطح آب را برای حداکثر تماس هوا و آب در معرض دید قرار می‌دهد.

هنگامی که آب از میان برج جریان می یابد، در معرض هوا قرار می گیرد که توسط فن موتور الکتریکی از داخل برج کشیده می شود.

هنگامی که آب و هوا به هم می رسند، مقدار کمی آب تبخیر می شود و یک عمل خنک کننده ایجاد می کند. سپس آب سرد شده به کندانسور یا تجهیزات فرآیندی که در آنجا گرما را جذب می کند، پمپ می شود.

سپس دوباره به برج  پمپ می شود تا یک بار دیگر خنک شود.

برج های خنک کننده متقاطع

در برج‌های خنک‌کننده جریان متقاطع، آب به‌صورت عمودی از میان پرکننده جریان می‌یابد در حالی که هوا به‌صورت افقی، در سراسر جریان آب در حال سقوط جریان دارد.

به همین دلیل، نیازی به عبور هوا از سیستم توزیع نیست و استفاده از حوضچه های توزیع آب گرم جریان ثقلی که در بالای واحد بالای پرکننده نصب شده اند، امکان پذیر است.

ادامه مطلب در گزارش کار…

روش کار آزمایش(عملی)

با قرار دادن کلید 1در موقعیت روشن سیستم کنترل دما و نشانگ دما را فعال می کنیم در روی برد 4 عدد سوئیچ موجود است که با پائین قرار دادن هر کدام می توان دمای مورد نظر را به صورت دیجیتالی مشاهده نمود.

دماسنج خشک هوای خروجی را از محل خود خارج نموده و دمای هوای محیط را یادداشت کنید و سپس آن را در محل خود مجدداً قرارمی دهیم.

دقت شود از مخزن آب گرم ورودی به برج حدوداً تا نیمه از آب پر باشد blowerرا روشن می نماییم.

سپس با کلید مربوطه پمپ آب را روشن کرده و با استفاده از فلومتر موجود بر روی برد دستگاه دبی آب را روی 0.336lit/minتنظیم می نماییم.

ادامه مطلب در گزارش کار…

محاسبات آزمایش 

• TA:دمای محیط
• T1:دمای هوای خروجی مرطوب
• T2:دمای هوای خروجی خشک
• T3:دمای آب خروجی

جداول و محاسبات در گزارش کار موجود است…

نتیجه گیری آزمایش

دمای هوای خشک ورودی به داخل برج به دلیل …

ادامه در فایل گزارش کار آزمایش است

در عملیات مرطوب سازی معمولاً سک گاز با یک مایع خالص که گاز در آن نا محلول است، تماس حاصل می نماید و هدف فقط مرطوب کردن گاز نیست بلکه می تواند جهت رطوبت زدایی و سرد کردن گازها، اندازه گیری بخار موجود در گازها و سرد کردن مایعات نیز به کار رود.

ماده ای که در این موارد بین فازها انتقال می یابد، ماده تشکیل دهنده فاز مایع است که در طی تحولی تبخیر و یا میعان می گردد. برای درک چنین فرآیند هایی باید مشخصات تعادلی سیستم را مورد بررسی قرار داد، بعلاوه در این فرآیندها علاوه بر انتقال جرم به طور همزمان انتقال حرارت نیز صورت می گیرد. پس بنابر این باید از مشخصات آنتالپی سیستم ها نیز اطلاع داشت.

از مهمترین فرایند های مرطوب سازی سرد کردن آب بوسیله هوا می باشد. گرمای نهان تبخیر آب به قدری زیاد است که تبخیر جرم اندکی سرمای زیادی را ایجاد می کند. جهت سرد کردن آب می توان از برج خنک کننده آب استفاده کرد.

اسکلت و سطوح داخلی برج معمولاً چوب قرمز می باشد که در مقابل تماس دائمی آب بسیار مقاوم می باشد. همچنین از چوب هائی که در تحت فشار توسط مواد مختلف نظیر جوهر قطران، نپتاکلروفنل و کرومات مس و غیره اشباع می شوند استفاده می شود. جدار داخلی برج بیشتر از چوب قرمز سیمان، آزبست، پلی استر تقویت شده یا شیشه ساخته می شود.

استفاده از ضریب کلی انتقال جرم، امکان تشخیص مکانیسم سرد شدن مایع را فراهم می سازد و لذا محاسبه رطوبت و یا دمای حباب خشک هوای خروجی سینی میسر نخواهد شد. البته هوای خروجی معمولاً نزدیک به حالت اشباع است و جهت تخمین مقدار آب جبرانی لازم، آن را اشباع فرض کرد.

محاسبات:

t2

t17

t16

t15

t14

t13

t12

t1

21°C

39.7°C

44.2°C

47.2°C

48.6°C

49.2°C

50°C

50.9°C

Tw2

T2

Tw1

T1

TO

25.5°C

27.2°C

35.3°C

35.7°C

29.5°C

(h_o) = 152 mmHg           (h_do­(H)) = 152 mmHg          (h_do(L)) = 72 mmHg

(P₁) = 46 mmHg                 (P₂) = 68 mmHg

Q_Water = 500 [L(lit / hr)]

φ₁ = 35.7 – 35.3 = 0.4  in Table φ₁ = 100%

φ₂ = 27.2 – 25.5 = 0.4  in Table φ₂ = 84%

(G = Kg/hr):

G = 3600  α  ε  a   2gh_do γ_n

γ_n  = 1.18                                     G = 211.9

α = flow coefficient = 0.8013

ε = coefficient for incompressible fluid (for air = 1)

a = Cross – sectional area of orifice (m²) =  (d_oriffice = 0.04769 m)

g  = 9.8

h_do = differential pressure acrossorifice (mm H₂O)

h_o = Gage Pressure of air in front of orifice (mm H₂O)

γ_n = Specific weight of dry air in orifice( ) =

P_a = Atmosphric Perssure (mmHg)

U = [ ((G/3600)  (1 / γ_n)) / ] a U = 5.736        , D = 0.1053m

R_d =                           in table

R_d1 = 3.674 10^-5               R_d2 = 3.892 10^-5

P_S1 = 44.275 mmHg           P_S2 = 25.39 mmHg

H_i =     a       H₁ = 0.0383             ,          H₂ = 0.0178

P_ai =       a     P_a1 = 763.4 mmHg     ,     P_a2 = 765 mmHg

i_i = 0.24T_i + (0.46T­_i + 596)H_i

i₁ = 32.024                                                                     i₂ = 17.36

 

 

جدول:

 

i´₁ =  62                                   i´₂ = 23

حال می خواهیم تعداد کل واحدهای انتقال را بدست آوریم:

برای حل انتگرال فوق باید از روش عددی استفاده کنیم. ابتدا باید جدول زیر راتشکیل دهیم:

Water Temperature Datas	Enthalpy based on tm
Interval Temp	Mean Temp	Sat. line	Oper. Line	(i1-i2)*∆t/(t1-t2)
ti	ti-1	∆t	tm=(ti+ti-1)/2	i´	i	i´-i	∆i	∆i/(i´-i)

برای این منظور ابتدا دمای t₁را در جای t_iنوشته و مقدار 2 درجه ساتیگراد را برای Δtدر نظر می گیریم. سپس t_i-1را بدست آورده و بعد از آن t_mمحاسبه می کنیم. سپس در دمای t_mمقدارi و i” را محاسبه نموده و سپس بقیه جدول را کامل می کنیم.خواهیم داشت:

Water Temperature Datas	Enthalpy based on tm
Interval Temp	Mean Temp	Sat. line	Oper. Line	(i1-i2)*∆t/(t1-t2)
ti	ti-1	∆t	tm=(ti+ti-1)/2	i´	i	i´-i	∆i	∆i/(i´-i)
	48	2	49	60.7	33	27.7	1.396	0.0503
48	46	2	47	55	31.8	23.2	1.369	0.0601
46	44	2	45	50	29.9	20.1	1.369	0.0694
44	42	2	43	45	27.95	17.05	1.369	0.0818
42	40	2	41	41	26.9	14.1	1.369	0.0990
40	38	2	39	37	25	12	1.369	0.1163
38	36	2	37	33.9	23.8	10.1	1.369	0.1382
36	34	2	35	31	21.9	9.1	1.369	0.1534
34	32	2	33	27.5	20.9	6.6	1.369	0.2115
32	30	2	31	25	19	6	1.369	0.2326
30	29	1	29.5	23.3	17.8	5.5	0.698	0.2538
1.4664

 

نتیجه گیری:

1) هر چه دماي هوا پايين تر باشد ما مي توانيم دماي آب را بيشتر كاهش دهيم.

2) آب درون  Cooling Tower تحت دو مكانيزم خنك مي شود.

3) اختلاف دماي آب و هوا كه حدود 25 % راندمان كار ناشي از آن است.

4) تبخير آب درون تاور كه باعث كاهش دما ميگردد حدود 75 % راندمان را شامل  مي شود