محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده برابر مجموع پارامترهای مختلف از جمله میزان تبخیر آب در برج خنک کننده، میزان پرتاب آب در برج خنک کننده، زیر آب یا آب تخلیه در برج خنک کننده بدست می آید. در ادامه این مقاله به محاسبه مقدار هر کدام از موارد فوق و قیمت برج خنک کننده خواهیم پرداخت و هر کدام را به صورت مجزا توضیح خواهیم داد.
به طور کلی محاسبه آب جبرانی کولینگ تاور که برابر مجموع تبخیر و پرتاب آب در برج خنک کننده بعلاوه بلودان در برج خنک کننده به صورت سرانگشتی برابر 1.5 تا 2 درصد کل دبی آب در گردش در برج خنک کننده می باشد، در محاسبه گر زیر با ورود اطلاعات مقدار دقیق آب جبرانی را محاسبه نمایید. آب جبرانی کولینگ تاور براساس معادله بقای جرم باید مقدار آب جبرانی برج خنک کننده برابر میزان از دست رفته (تبخیر + پرتاب + تخلیه) باشد که در این حالت به معادله زیر خواهیم رسید:
پارامترهای موثر بر محاسبه آب جبرانی برج خنک کن
- تبخیر آب در برج خنک کننده
تبخیر آب در برج خنک کننده تابع دمای ورود و خروج از ، میزان دبی آب در گردش و دمای مرطوب محیط می باشد. همانطور که ملاحظه می کنید دقیقاً تبخیر آب، وابسته به پارامترهای موثر بر طراحی برج خنک کننده می باشد؛ بله در حقیقت همین تبخیر است که تناژ برج خنک کننده را تعیین می کند و کار برج خنک کننده بر اساس تبخیر می باشد که هر چه تبخیر بیشتر باشد، راندمان و تناژ دستگاه بالاتر است و آب بیشتری را خنک می کند. در محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده، تبخیر آب تقریباً برابر 1 درصد دبی در گردش می باشد. تبخیر مهمترین و بیشترین مقدار را در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن را تشکیل می دهد. هر چه تبخیر بالاتر باشد، ظرفیت و راندمان دستگاه بالاتر است و آب بیشتری را خنک می کند.
- پرتاب آب در برج خنک کننده
در پکینگ برج خنک کننده به دلیل دوران فن و به تبع آن حرکت هوا، مقداری از قطرات ریز و سبک آب به همراه هوا از داخل برج به بیرون پرتاب می شوند. به همین دلیل در برج های خنک کننده قطره گیر در نظر گرفته می شود تا از پرتاب قطرات جلوگیری کند. مقداری از قطرات آب هم به دلیل وزش باد محیط از نواحی مختلف برج خنک کننده به بیرون پرتاب می گردد. در به این قطرات پرتاب شده، دریفت (Drift) یا پرتاب آب می گویند. میزان پرتاب آب در برج خنک کننده فقط تابع کیفیت و طراحی ساخت دستگاه بوده که هر چه این مقدار، کمتر باشد مطلوب تر است. مقدار پرتاب آب کمترین بخش را در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن تشکیل می دهد و به طور تقریبی حداکثر برابر 0.01 درصد دبی آب در گردش در برج خنک کننده می باشد.
آب در گردش در دائما در حال تبخیر است، به همین دلیل غلظت املاح و رسوبات در آب دائما در حال افزایش است که رسوب آن باعث کاهش راندمان برج خنک کننده و فرسایش قطعات کل سیستم می شود. جهت کاهش غلظت املاح و رسوبات هر از چند گاهی باید مقداری از آب سیستم را خارج نمود. در محاسبه آب جبرانی برج خنک کن این میزان برابر 0.5 درصد دبی کل در گردش است.به طور مثال برای دمای ورود آب به برج خنک کننده 40 درجه سانتیگراد به دمای خروج 30 درجه سانتیگراد در دمای مرطوب تابستان شهر تهران برابر 24 درجه سانتیگراد و دبی 100 متر مکعب در ساعت مقدار تبخیر آب برابر 1.881 متر مکعب در ساعت، میزان پرتاب آب برابر 0.006 متر مکعب در ساعت و میزان برابر 0.935 است که بنابراین مقدار آب جبرانی برابر مجموع این اعداد و برابر 2.821 متر مکعب در ساعت است.
در مثال دیگر برای دمای ورود آب به برج خنک کننده 70 درجه سانتیگراد به دمای خروج 40 درجه سانتیگراد در دمای مرطوب برابر 22 درجه سانتیگراد و دبی 250 متر مکعب در ساعت مقدار تبخیر آب برابر 13.799 متر مکعب در ساعت، میزان پرتاب آب برابر 0.014 متر مکعب در ساعت و میزان زیرآب برج خنک کننده برابر 6.886 است که بنابراین محاسبه آب جبرانی برج خنک کن برابر مجموع این اعداد و برابر 20.698 متر مکعب در ساعدر برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته، روش خنک کاری بر مبنای تبخیر سطحی آب است. بدین ترتیب پس از مدتی، میزان یونها و غلظت املاح موجود در آب افزایش می یابد. به همین دلیل در برج خنک کن به منظور جلوگیری از مشکل رسوب و افزایش بیش از حد غلظت یون ها، مفاهیمی با عنوان آب میکاپ و آب بلو داون یا آب زیر کش تعریف شده است.
مصرف آب کولینگ تاور به دلیلی تبخیر
همانگونه که می دانید اصول کارکرد برج خنک کننده بر مبنای تبخیر سطحی است. خرید پکینگ رندوم اسپلش می‌تواند به عنوان یک راهبرد بازاریابی کارآمد برای ترویج محصولات شما عمل کند . در حقیقت 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. که در این فرمول نیز ضرایب مانند فرمول شماره 1 می باشد. با این توضیحات نسبت تبخیر در برج خنک کننده به دبی آب در گردش به صورت تقریبی برابر 0.0015 ~0.0018 ضرب در اختلاف دمای رنج کولینگ تاور خواهد بود.
E/C = 0.0015 ~ 0.0018 *R به عنوان مثال اگر در برج خنک کننده ای دمای آب 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 این 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. تعیین میزان آب جبرانی یا میکاپ برج خنک کننده با این توضیح میزان آب جبرانی یا میکاپ برج خنک کن برابر است با مجموع تبخیر به علاوه میزان پاشش و هدر رفت آب به علاوه میزان آب بلو داون یا زیرکش عکس بیسین و حوضچه کولینگ تاور و شناور میک آپ برج خنک کننده
میزان آب زیرکش شده در کولینگ تاور
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 در کولینگ تاور، ثابت نگه داشتن سختی آب و یونهای موجود در آب می باشد. شایان ذکر است در برخی از موارد، ثابت نگه میزان اسیدیته یا قلیایی بودن – PH آب برج خنک کننده (کولینگ تاور) نیز توسط بلو داون صورت می گیرد. تصویر پکینگ مدیا خراب شده و رسوب گرفته برج خنک کننده 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 است. به دلیل کم شدن مستمر میزان آب، در بازه های زمانی مشخصی معادل میزان تبخیر، به کتری آب اضافه می شود.
سیکل تغلیظ در برج خنک کن – کولینگ تاور
سیکل تغلیظ آب(COC) در کولینگ تاور به نسبت میزان حداکثر قابل پذیرش ذرات محلول در آب درون برج خنک کننده به ذرات محلول در آب ورودی یا همان آب میکاپ برج خنک کن گفته می شود. همانگونه که گفته شد ذرات معلق و محلول درون مدار برج خنک کن به همراه بخار از کولینگ تاور خارج نمی شوند و بنابراین به مرور زمان غلظت آنها افزایش می یابد.به همین دلیل نیز از طریق آب زیر کش یا همان آب بلو داون، باید مقدار این ذرات را به حد استاندارد و مناسبی رساند.
محاسبه ظرفیت کولینگ تاور بر اساس تن تبرید یا کیلو وات
همانطور که در ابتدای این مقاله توضیح دادیم، فرمول محاسبه حجم آب تبخیری در برج خنک کن در گرمترین حالت تقریبا برابر E=0.0018*R*C است که R معادل رنج یا اختلاف دمای ورودی و خروجی برج خنک کننده و C برابر مقدار دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب در ساعت است. از طرف دیگر حاصل ضرب دمای رنج در دبی آب در گردش، ظرفیت سرمایش کولینگ تاور بر حسب کیلو وات یا تن تبرید است. اگر ظرفیت سرمایش یک کولینگ تاور را با Q نشان دهیم، مقدار ظرفیت خنک کاری Cooling tower بر حسب کیلو وات از فرمول زیر بدست می آید: Q=R*C*4180/3600 kW و ظرفیت برج خنک کننده بر حسب تن تبرید عبارت است از :
Q=(R*C*4180/3600)*0.285 rt به این صورت برای حساب کردن و مشخص شدن مقدار آب تبخیر شده توسط برج خنک کن در بدترین وضعیت دمایی، می توانیم از روی ظرفیت برج خنک کن بر حسب کیلو وات مقدار تبخیر را به صورت تقریبی و با استفاده از فرمول زیر بدست بیاوریم. توجه کنید که در این فرمول ظرفیت کولینگ تاور بر حسب کیلو وات است. فرمول تبدیل کیلووات به تن تبرید سرمایش برابر 1kW=0.285rt است. E=Q*0.0013 ~0.0015 یعنی جرم بخار آب تبخیر شده در برج خنک کن بر حسب کیلوگرم برابر است با ظرفیت سرمایش بر حسب کیلووات ضرب در 0.0013 یا 0.0015. مثال : میزان تبخیر آب یک برج خنک کن به ظرفیت 500 تن تبرید را حساب کنید. برای بدست آوردن مقدار آب میکاپ و تبخیر شده در بدترین شرایط دمایی (ظهر مرداد ماه) در مرحله اول ظرفیت پانصد تن تبرید کولینگ تاور را به کیلووات تبدیل می کنیم.
500rt/0.285=1750kW با در نظر گرفتن این عدد و فرمول تبخیر خواهیم داشت مقدار تبخیر آب برابر است با E=1750*0.0013=2.3 m^3/h یعنی این برج خنک کننده در اوج گرمای تابستان به میزان 2300 لیتر آب یا 2.3 متر مکعب در ساعت تبخیر آب دارد. البته باید در نظر داشته باشید که این عدد مربوط به بدترین شرایط دمایی است و در واقعیت ساعت های کمی در طول سال هستند که برج خنک کننده به این مقدار مصرف آب داشته باشد. مثلا در پاییز، زمستان، بهار و حتی ساعت های صبحگاه و شبانگاه، مصرف آب بسیار کمتر از این عدد خواهد بود.