محاسبات برج خنک کننده - محاسبه دبی و تعیین ظرفیت

محاسبات برج خنک کننده در واقع بیانگر بخش های مختلفی از طراحی کولینگ تاور می باشد . بخش های مختلف مرتبط با محاسبات برج خنک کننده به شرح ذیل می باشد .

محاسبات ظرفیت برج خنک کننده

یکی از اساسی ترین قسمت های محاسبات برج خنک کننده تعیین ظرفیت کولینگ تاور می باشد . ظرفیت برج خنک کننده در واقع میزان حرارتی است که کولینگ تاور از آب به محیط بیرون انتقال می دهد . به منظور تعیین ظرفیت برج خنک کننده باید در ابتدا میزان انرژی گرمایی دریافت شده از آب در واحد زمان مشخص را تعیین نمود . به منظور محاسبه نرخ انتقال انرژی گرمایی در واحد زمان در برج خنک کننده پارامترهای مهمی تاثیرگذار می باشد . عوامل تاثیرگذار در محاسبه ظرفیت برج خنک کننده به شرح ذیل می باشد .

محاسبه دبی برج خنک کننده

دبی برج خنک کننده در واقع میزان گذرجرمی یا گذرحجمی آب در واحد زمان در کولینگ تاور می باشد . میزان دبی برج خنک کننده عموما براساس واحد GPM (گالن بر دقیقه)،m3/h  (مترمکعب در ساعت) و  Kg/s(کیلوگرم بر ثانیه) بیان می شود. در واقع هر مترمکعب در ساعت از دبی برج خنک کننده معادل 4.4 gpm و معادل 3.6 کیلوگرم برثانیه می باشد. به منظور محاسبه دبی برج خنک کننده باید درنظر بگیریم که نوع کاربری کولینگ تاور به چه شکل می باشد. براساس نوع کاربری برج خنک کننده یا براساس کاتالوگ دستگاه گرمازا و یا از روی سایزاتصالات کندانسور می توانیم دبی برج خنک کننده را تعیین کنیم.

اختلاف دمای ورودی و خروجی برج خنک کننده

به هر میزان اختلاف دمای آب سرد و آب گرم در کولینگ تاور افزایش یابد میزان شار حرارتی یا نرخ تبادل حرارتی (ظرفیت) برج خنک کننده نیز افزایش می یابد. در واقع ظرفیت برج خنک کننده تابعی از اختلاف دما (Range) در کولینگ تاور می باشد .

کیفیت و نوع سیال ورودی برج خنک کننده

یکی دیگر از عوامل تاثیرگذار فرعی در محاسبات ظرفیت برج خنک کننده ، کیفیت آب در گردش در کولینگ تاور می باشد. به هر میزان آب در گردش در کولینگ تاور دارای مواد محلول بیشتری باشد (همانند ضد یخ) ظرفیت گرمایشی ویژه آب کاهش یافته در نتیجه ظرفیت برج خنک کننده نیز کاهش می یابد. در واقع ظرفیت برج خنک کننده رابطه مستقیمی با ظرفیت گرمایشی ویژه سیال در فشار ثابت دارد. این دو عامل البته تاثیر بسیار ناچیزی در میزان ظرفیت برودتی برج خنک کننده دارند زیرا در بیشتر اصول طراحی کولینگ تاور ، ظرفیت گرمایشی ویژه آب در محاسبات ظرفیت برج خنک کننده را معادل 4.18 کیلوژول بر کیلوگرم در نظر می گیرند.

در واقع با درنظر گرفتن عوامل فوق در محاسبه ظرفیت برج خنک کننده باید دقت نمود که عملا تامین سطح ویژه مورد نیاز در کولینگ تاور و همچنین محاسبه نرخ هوادهی برج خنک کن از جمله عوامل بسیار تاثیرگذار در راندمان برج خنک کننده خواهد بود. به بیانی ساده تر بعد از محاسبه ظرفیت  باید سراغ اصولی همانند اصول انتقال جرم و انتقال حرارت به منظور انجام سایر محاسبات مراجعه نمود. در خلاصه این مطالب باید اعلام کرد که شما می توانید به منظور انجام محاسبات ظرفیت از نرم افزارهای محاسبه ظرفیت برج خنک کننده نیز استفاده نمایید. به منظور محاسبه دقیق ظرفیت  پیشنهاد می شود پارامترهای مورد نیاز جهت طراحی کولینگ تاور را با کارشناسان شرکت ناب زیست مطرح نمایید.

محاسبات دمای برج خنک کننده

یکی از مهمترین بخش ها در اصول محاسبات برج خنک کننده تعیین دمای خروجی آب کولینگ تاور می باشد. دمای آب خروجی در واقع براساس اصول طراحی وابسته به چند پارامتر مهم و اساسی می باشد. به عبارتی دیگر باتوجه به عوامل مختلف در برج خنک کننده، دمای خروجی آب سرد کولینگ تاور نیز متغیر می باشد. از جمله عوامل تاثیرگذار بر دمای برج خنک کننده می توان به موارد زیر اشاره نمود:

الف) دمای ورودی برج خنک کننده

انتقال حرارت بین آب و هوا در برج خنک کننده در واقع سبب کاهش دمای آب گرم خروجی به میزان معینی می گردد. کاهش دمای دستگاه یا به عبارتی اختلاف دمای آب گرم و آب سرد کولینگ تاور تحت عنوان Range در اصول محاسبات  شناخته می شود. میزان Range  یا اختلاف دمای ورودی و خروجی برج خنک کننده نمی تواند براساس اصول طراحی کولینگ تاور بیشتر از 7 الی 10 درجه سانتی گراد باشد. در واقع میزان دمای ورودی کولینگ تاور یکی از مهمترین پارامترهای تاثیرگذار در دمای خروجی دستگاه می باشد.

ب) دمای اشباع محیط برج خنک کننده

همانطور که پیشتر توضیح داده شد در واقع این سیستم می تواند دمای آب را تا نزدیکی دمای اشباع یا تر محیط کاهش دهد. فاصله دمای خروجی آب خنک از برج خنک کننده نسبت به دمای مرطوب محیط را تحت عنوان آپروچ (Approach)  می شناسیم. (تعریف ساده آپروچ برج خنک کننده : میزان نزدیکی دمای آب سرد خروجی برج خنک کننده به دمای تر محیط). میزان آپروچ برج خنک کننده در واقع وابسته به میزان سطح انتقال حرارت در کولینگ تاور  (Heat Surface Area)  می باشد . به هر میزان در یک سیستم از سطح موثر بیشتر تماس بین آب و هوا (پکینگ) استفاده کنیم، آب سرد خروجی به دمای اشباع محیط نزدیک تر خواهد شد. (آپروچ برج خنک کننده کمتر خواهد شد). کمینه میزان آپروچ برج خنک کننده براساس استاندارد شماره STD-201 معادل 2.8 درجه سانتی گراد (5 درجه فارنهایت) می باشد. در واقع دمای خروجی کولینگ تاور نمی تواند با توجه به شرایط فصلی مختلف بیشتر از 3 درجه سانتی گراد به دمای مرطوب محیط نزدیک گردد. نمودار زیر درواقع نشانگر این است که به هر میزان آپروچ برج خنک کننده کمتر باشد ضریب تاثیر سطح موثر در برج خنک کننده نیز افزایش می یابد .

ج) حجم آب در گردش برج خنک کننده

در واقع گذر میزان حجم یا جرم معینی از آب در واحد زمان تحت عنوان گذرجرمی آب برج خنک کننده (Mass Flow) شناخته می شود. گذرجرمی آب تاثیر بسیاری در محاسبات برج خنک کننده مخصوصاً در تعیین دمای خروجی آب خواهد داشت. به عبارتی دیگر به میزان انتقال حرارت معین با افزایش میزان دبی برج خنک کننده، میزان اختلاف دمای بین آب گرم ورودی و آب سرد خروجی کاهش می یابد. با کاهش Range دمای سیستم نیز افزایش می یابد.

د) ظرفیت برج خنک کننده

ظرفیت برودتی برج خنک کننده در واقع میزان انرژی گرمایی دفع شده از آب به محیط بیرون در واحد زمانی معین می باشد. به بیانی ساده تر ظرفیت برج خنک کننده همان توان سرمایشی کولینگ تاور در کاهش دمایی آب با گذرحجمی مشخص می باشد. ظرفیت برج خنک کننده در اصول محاسبات برج خنک کننده در واقع تاثیر بسزایی در سایر عوامل دارد. از عواملی که تاثیر می پذیرد دمای کولینگ تاور می باشد. دمای آب سرد خروجی در واقع به هر میزان در سطح تبادل حرارت بیشتر (پکینگ مدیا بیشتر) و همچنین در تماس با جریان فلوهوایی بیشتری قرار گیرد پایین تر خواهد بود. کاهش دما سبب افزایش راندمان می گردد.

محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده

آب جبرانی برج خنک کننده (Make up) در واقع میزان مصرف آب یک برج خنک کن محسوب می شود که در یک چرخه کاری و دریک زمان معین مصرف می نماید. به عبارتی دیگر آب جبرانی برج خنک کننده همان میزان مصرف آب کولینگ تاور در یک چرخه صنعتی انتقال حرارت می باشد. به منظور محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده باید در نظر داشت که آب در گردش در کولینگ تاور از سه طریق هدر می رود. به منظور محاسبه آب جبرانی می توان از فرمول زیر استفاده نمود.

  فرمول محاسبه آب جبرانی :

 M=E+B+D

که در این فرمول

M  همان آب جبرانی

E  تبخیر آب

B   همان بلودان یا زیرآب

 D میزان دریفت یا پرتاب قطرات آب به خارج از کولینگ تاور می باشد.

در واقع سه عامل اصلی بالا بر محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده تاثیرگذار خواهد بود که به شرح ذیل به توضیح آن خواهیم پرداخت.

الف) تبخیر آب برج خنک کننده

تبخیر برج خنک کننده (evaporate) در واقع عامل اصلی انتقال حرارت در کولینگ تاور تبخیر درصدی از آب می باشد. این درصد از تبخیر (E) سبب افزایش رطوبت نسبی محیط اطراف سیستم می گردد. تبخیر سهم بسیار زیادی در محاسبه آب جبرانی دارد. در بیشتر موارد سهم تبخیر در محاسبه آب جبرانی عموما بیشتر از دو عامل دیگر می باشد (80 درصد مصرف آب برج خنک کن).

ب) بلودان برج خنک کننده

زیرآب (blow down) یا بلودان  برج خنک کننده در واقع یکی از مهمترین بخش هایی است که تنظیم دقیق میزان این پارامتر تاثیر بسیاری در نحوه عملکرد سیستم دارد . در واقع اگر در محاسبات ، میزان بلودان برج خنک کننده از میزان معین خود کمتر طراحی گردد میزان غلظت مواد محلول در آب افزایش یافته و درنتیجه اجزای سیستم ظرف مدت کوتاهی دچار رسوب و گرفتگی می شود. حداقل میزان بلودان برج خنک کننده وابسته به کیفیت آب جبرانی کولینگ تاور دارد. به هر میزان آب مصرفی کولینگ تاور دارای املاح کمتری باشد (TDS)، میزان بلودان برج خنک کننده نیز کمتر خواهد بود. بلودان کولینگ تاور بعد از تبخیر بیشتر سهم در محاسبه آب جبرانی را برعهده دارد .

ج) دریفت برج خنک کننده

دریفت  (Drift)  در واقع میزان پرتاب قطرات آب به سمت پروانه برج خنک کننده می باشد. به عبارتی دیگر یکی از عوامل جانبی تاثیرگذار در محاسبه آب جبرانی Drift قطرات آب به سمت فن کولینگ تاور می باشد . این بخش از پرت آب در کولینگ تاور درصد کمی از محاسبات برج خنک کننده را به خود اختصاص می دهد .

به منظور محاسبه آب جبرانی از نرم افزارهای محاسبات برج خنک کننده شرکت ناب زیست در زمینه تعیین میکاپ می توان استفاده نمود. این نرم افزارها تحت لیسانس شرکت SPX طراحی و برنامه نویسی شده است. از پارامترهای تاثیرگذار در محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده می توان به دبی برج خنک کننده ، دمای اشباع محیط ، دمای ورودی و خروجی کولینگ تاور و میزان غلظت املاح موجود در آب اشاره نمود.

محاسبه راندمان برج خنک کننده  

راندمان برج خنک کننده در واقع نسبت گرمای انتقال داده شده به محیط بیرون به گرمای دریافت شده از آب در کولینگ تاور می باشد. در واقع راندمان تئوری نسبت Qc به Qh می باشد. به منظور محاسبه راندمان باید در واقع راندمان واقعی برج خنک کننده را حساب کرد. راندمان واقعی در واقع ضرب راندمان(تئوری) در ضریب تصحیح مشخص می باشد. ضریب تصحیح در نظر گرفته شده در واقع وابسته به عواملی همچون رطوبت نسبی محیط، دمای آب گرم ورودی و دمای خشک محیط نصب می باشد. به عبارتی دیگر در صورت تعیین دقیق راندمان برج خنک کننده باید شرایط اقلیمی محیط و عوامل دیگر را نیز در نظر گرفت . عواملی همچون ارتفاع از سطح دریا ، درصد رطوبت محیط ، دمای مرطوب محیط ، دما خشک محیط ، تابش نور خورشید و غیره از مهمترین عوامل تاثیرگذار در راندمان برج خنک کننده محسوب می گردد .

 محاسبه حجم سپتیک تانک

call
در ایام عید نیز در کنار شما هستیم
ارتباط با کارشناسان ناب زیست
021-8872-1092
0912-871-46-70
0912-426-57-50