سازمان بین المللی استاندارد یا همان ISO، همواره تأکید دارد که پیش از انتخاب و استفاده از انواع برج خنک کننده، اطلاعات تئوری و کاربردی‌تان را از این تجهیزات، تا حد امکان ارتقا دهید. مسئله ای که البته نه فقط برای سیستمهای خنک کاری؛ بلکه برای دیگر تجهیزات صنعتی نیز از سوی ISO توصیه میشود.
در واقع سازمان بین المللی استاندارد، یک فدراسیون جهانی متشکل از سازمانهای استاندارد ملی (سازمانهای عضو ISO) در سراسر جهان است. کار تهیه استانداردهای بین المللی، معمولاً از طریق کمیته‌های فنی آن انجام میشود. هر ارگان حق دارد طبق علاقه به هر یک از کمیته‌های فنی، در آن کمیته مربوطه شرکت کرده و نماینده داشته باشد.
سازمانهای بین‌المللی دولتی و غیردولتی در ارتباط با ISO نیز در این کار مشارکت دارند. ISO با کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC)، در رابطه با تمام موارد استانداردسازی به صورت الکتروتکنیکی همکاری نزدیک دارد. بیاد داشته باشید که هر نام تجاری استفاده‌شده در این سند، اطلاعاتیست که برای راحتی و تفهیم کاربران ارائه شده و به منزله تایید یک برند خاص نیست.
کولینگ تاورهای مورد بررسی در استاندارد ISO 16345
مجموعه استاندارد بین‌المللی ISO 16345 به مواردی همچون:
- اندازه‌گیری عملکرد حرارتی و هد پمپاژ سیستمهای کولینگ مدار باز و بسته،
- کشش مکانیکی،
- انواع مکانیزم ها و قطعات و تعاریف برجهای خنک کننده مرطوب و خشک
- و سیستم های کولینگ با مکش طبیعی و مکش با فن (مکانیکی)
اشاره خواهد داشت. نکته‌ی حائز اهمیت اینجاست که این استاندارد بین المللی، برای آزمایش و رتبه بندی انواع برج خنک کننده مدار بسته‌ای که در آن سیال فرآیندی هنگام عبور از مبدل حرارتی دچار تغییر فاز (جامد، مایع و گاز) می شود، تدوین نشده است. همچنین استاندارد فوق، در جایی که خواص ترموفیزیکی سیال فرآیند در دسترس نیست، اعمال نمی شود.
اصطلاحات و تعاریف
برای بررسی این استاندارد، اصطلاحات و تعاریف زیر مورد استفاده قرار می گیرند. اما پیش از پرداختن به این اصطلاحات و مفاهیم آن، بایستی توجه داشته باشید که:
- قطعاَ پرداختن به تمامی ریزجزئیات مربوط به هر اصطلاح، کاری بسیار طولانی خواهد بود. لذا در مطلب حاضر، تنها به توضیح کلی طبق استاندارد iso اکتفا می شود.
- بدون آگاهی از تعاریف پایه، فهم مکانیزم عملکردی برایتان شدیداَ مشکل خواهد بود. بخصوص که اگر در پی بررسی عملکرد دستگاه در شرایط محیطی و کاری مختلف باشید.
تعاریف پارامترهای استاندارد ایزو 16345
2.1. سرعت جریان هوا:
مقدار کل هوای خشک و بخار مربوطه که درون سیستم در حال فعالیت است.
2.2 شرایط هوای محیط:
هوای جو که در مجاورت دستگاه باشد؛ اما هنوز تحت تأثیر سیستم قرار نگرفته است.
2.3 کارایی:
تفاوت بین دمای آب سرد (دوباره خنک شده) و دمای مرطوب هوای ورودی.
2.4 انحراف رویکرد:
انحراف بین رویکرد تست انجام شده و کارایی سیستم پس از نصب.
2.5 میزان جریان:
میانگین نرخ تغییر دمای هوای خشک؛ با در نظر گرفتن تغییر ارتفاع از سطح حوضچه آب سرد تا حدود دو برابر ارتفاع دستگاه.
2.6 جهت باد متوسط:
به جهت غالب باد در طول دوره آزمایش و یا زمان بکارگیری محصول اطلاق می شود.
2.7 میانگین سرعت باد:
میانگین اندازه‌گیری‌های سرعت باد در طول دوره.
2.8 فشار هوا:
فشار اتمسفر گرفته شده در طول مدت هر دوره.
2.9 حوضچه آب (بیسین):
ساختار مخزن مانند واقع در زیر برج برای جمع آوری آب خنک شده در گردش و سپس هدایت آن به لوله یا خط مکش پمپ گردش. (برای استفاده مجدد در چرخه‌های صنعتی)
2.10 ارتفاع محفظه حوضچه:
ارتفاعی که حوضه جمع آوری آب در گردش دارد.
2.11 آب بلوداون:
آب تخلیه شده از سیستم کولینگ؛ برای کنترل غلظت نمک ها یا سایر ناخالصی های آب در گردش.
2.12 ظرفیت:
ظرفیت حرارتی اندازه گیری شده، به عنوان درصدی از نرخ جریان آب موجود در سیستم بیان می شود.
2.13 سلول
کوچکترین بخش از برج، که به کمک دیوارهای خارجی و دیوارهای جداکننده مستقل میشود. یعنی در واقع بعنوان یک برج کوچک عمل می کند و می‌تواند به عنوان یک واحد مستقل رفتار نماید.
نکته‌ی 1: هر سلول می تواند یک یا چند فن یا پشته و یک یا چند سیستم توزیع داشته باشد.
2.14 ابعاد سلول:
- ابعاد عمود بر محور طولی برج و معمولاً در زوایای قائمه با سطوح ورودی هوا.
- طول: بُعد موازی با محور طولی و صفحه‌ای که معمولاً ورودی های هوا در آن قرار دارند.
- ارتفاع: در برجهای مکشی القایی، فاصله از حاشیه حوضچه تا بالای فن؛ اما بدون احتساب پشته‌فن.
در دستگاه های مکش طبیعی، فاصله از حاشیه حوضچه تا محل تخلیه آب بیسین.
2.15 تعریف برج خنک کننده مدار بسته در استاندارد ISO16345
این مدل برج خنک کن متشکل از یک جریان آب است که دوباره در خارج از یک مبدل حرارتی مدار بسته حاوی سیال فرآیند، گردش می کند.
نکته 1: هوا در درون دستگاه و خارج از مجرای آب عبوری از کویل مدار بسته، مسیری را طی می کند و باعث خنک شدن سیال (به کمک تبخیر ایندایرکت و تبادل گرمای هوای خنک و آب درون کویل) می شود. هیچ تماس مستقیمی بین سیال و هوای خنک‌کننده رخ نمی دهد.
2.16 آب سرد (دمای آب مجددا سرد شده)
متوسط دمای آب ورودی به حوضچه و دمای هوای خنک ورودی به سیستم مدنظر قرار می‌گیرد. (معمولاَ دمای سیال پس از عملیات خنکسازی، چند درجه خنک تر از دمای هوای پیرامون میشود)
نکته‌ی 1: از اینجا به بعد از اصطلاح “آب سرد” در ISO 16245 استفاده می شود.
2.17 محدوده خنک کننده
براساس تفاوت بین دمای آب سرد و گرم یا سیال موجود در چرخه سیستم، تعیین میگردد.
نکته 1: واژه «محدوده» نیز به این تعریف اطلاق میشود؛ اما به عنوان یک اصطلاح غیر مرجح است.
2.18 برج خنک کن
بطورکلی دستگاهی است که در آن سیال با تبادل حرارت تبخیری با هوای محیط، خنک می شود.
2.19 ضد جریان:
وضعیتی که در آن هوا و آب، در جهت مخالف با هم جریان دارند. (با نام جریان مخالف نیز در ایران شناخته میشوند)
2.20 جریان متقابل:
وضعیتی که در آن جریانهای هوا به صورت عمود بر جریان آب وارد می شوند. (آب از بالا به پایین پاشش داشته و هوای خنک از دو سمت به سوی آب جریان دارد)
2.21 بخش تخلیه:
جریان هوا داخل برج هنگامی که (جریان هوای مرطوب به طور کامل یا جزئی) تا دمای محیط خنک شود (و فرآیند خنکسازی تمام شود)، توسط دستگاه تخلیه می گردد.
2.22 سیستم توزیع:
سیستم دریافت آب ورودی و توزیع آن در منطقه‌ای که با هوای جو تماس دارد.
2.23 حذف کننده رانش:
مجموعه هایی در پایین دست رسانه انتقال حرارت که برای کاهش تلفات قطرات آب، عمل می کنند. (صرفه جویی در مصرف آب با نصب قطره گیر)
2.24 از دست دادن رانش:
بخشی از سرعت جریان آب از دست رفته از برج، به شکل قطرات ریز به صورت مکانیکی در جریان هوای تخلیه که معمولاً به صورت جرم در واحد زمان یا درصدی از نرخ جریان آب در گردش، بیان می شود.
نکته 1: این میزان، مستقل از آب از دست رفته در اثر تبخیر است. یعنی شامل قطرات پرتابی می باشد.
2.25 دمای هوای خشک:
دمای مخلوط بخار و هوا که توسط یک دماسنج و حسگر تمیز محاسبه می شود. دمای خشک را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
- الف) دما هوای خشک محیط: بر مبنای دمای خشک هوا که به سمت برج در حال وزیدن است، اندازه گیری می شود.
- ب) دمای هوای خشک ورودی: دمای خشک هوای ورودی به برج. از جمله تأثیر هرگونه گردش مجدد جریانهای هوا به داخل کولینگ تاور و یا تداخل آنها.
2.26 مشخصات هوای ورودی:
میانگین مشخصات جریان هوای ورودی.
2.27 قدرت فن:
توان مصرفی درایور فن؛ که بسته به قرارداد ممکن است شامل درایور باشد یا نباشد. (بعنوان مثال سیستم های هواخنک، معمولاَ از فن های بسیار قدرتمندی بهره می‌برند)
2.28 پکینگ مدیا:
قطعاتی که در قسمت تبادل حرارتی، به منظور افزایش سطح و/یا سرعت انتقال حرارت از جریان آب به جریان هوا، تعبیه میشوند. (سطحی برای ایجاد تماس مستقیم و طولانی‌تر میان آب داغ و جریان هوای ورودی)
2.29 نتیجه آزمایش نهایی:
میانگین نتایج حاصل از حداقل تعداد دوره های آزمون معتبر.
2.30 نرخ جریان:
مقدار سیال فرآیند گرم که باید توسط برجها، خنک شود.
2.31 نوع سیال:
نوع سیال فرآیند که باید خنک شود.
2.32 عوامل رسوب دهنده:
موادی که قابلیت انتقال حرارت ناشی از سیستم را توسط مبدل حرارتی، به صورت چشمگیری کاهش می دهند. (رسوبات غالباَ بر روی پکینگ برج خنک کننده و نازلها، بوجود می‌آید. دلیل تشکیل لایه‌های رسوبی، عمدتاَ مربوط به خرابی نازل برج خنک کننده و عدم توزیع یکنواخت سیال است)
2.33 افت فشار مبدل حرارتی:
میزان افت فشار سیال در محل های ورودی و خروجی مبدل(های) حرارتی مدار بسته یا برجهای خنک کن مرطوب/خشک. (تنظیم شده برای ارتفاع و سرعت خاص)
2.34 بار حرارتی:
سرعت حذف گرما از سیال فرآیند در داخل سیستم کولینگ.
2.35 دمای سیال داغ:
به دماهای متوسط سیال سیستم ورودی به مبدل حرارتی، در یک برج مدار بسته اطلاق میشود.
2.36 دمای آب گرم:
دمای متوسط آب ورودی در یک برج مدار باز.
2.37 آلودگی حرارتی:
آلودگی حرارتی هوای ورودی توسط یک منبع خارج از دستگاه. (هوای گرم خارج شده)
2.38 L/G:
نسبت کل نرخ جریان جرمی مایع (آب) بر گاز (هوای خشک).
2.39 تقویت:
آب اضافه شده به سیستم برای جایگزینی آبهای از دست رفته در اثر تبخیر، رانش، انفجار و نشت.
2.40 برج مکش مکانیکی
مدلی که در آن گردش هوا توسط یک فن، ایجاد می شود. برجهای مکش مکانیکی را می توان به این دو دسته تقسیم کرد:
- الف) کشنده (مکش) اجباری: فن در جریان هوای ورودی قرار دارد.
- ب) مکنده القایی: فن در مسیر جریان هوای تخلیه قرار دارد.
2.41 برجهای کششی طبیعی
دستگاهی که در آن گردش هوا، با اختلاف چگالی بین هوای خنک‌تر و هوای گرم‌تر و مرطوب‌تر ایجاد میشود. (مدلهای برج خنک کننده هذلولی بدون فن و دارای درگاه های ورودی هوای طبیعی، از این دست سیستمها بشمار می‌روند)
نکته‌ی 1: برج های کششی طبیعی را می توان به فن نیز مجهز کرد.
2.42 سایت:
طرحی که به طور کلی برای یک محیط بزرگ آماده شده و عملکرد آن وابسته به پروژه است.
2.43 برج خنک کننده مرطوب در استاندارد ISO 16345
نوع دیگری از این سیستم‌هاست که در آن سیال فرآیندی، آب گرم است؛ که با انتقال جرم و گرما از طریق تماس مستقیم با هوای اتمسفر، خنک می شود. برخی از قطعات و تعاریف مربوط به این سیستم ها عبارتست از:
2.44 دیوار جداکننده:
دیوار داخلی عمودی، عرضی، طولی یا شعاعی، که دستگاه را به یکسری سلولهای کوچکتر تقسیم میکند.
2.45 سیال فرآیندی:
سیالی که برای انتقال گرما از منبع گرما بکار گرفته می شود. سیالات موردنظر می‌توانند بصورت آب یا هر عنصر شیمیایی، ترکیب یا مخلوط، مایع یا گاز در جریان تک‌فاز باشند.
2.46 سر پمپ:
در یک برج مدار باز، شامل مجموعه‌ی هد استاتیک و هد دینامیکی از رابط ورودی تا تخلیه سیستم توزیع به جو میشود.
2.47 گردش مجدد:
بخشی از هوای خروجی که دوباره وارد دستگاه می گردد.
2.48 رطوبت نسبی:
نسبت کسر مولی بخار آب در یک نمونه هوای معین به کسر مولی بخار آب؛ در نمونه ای از هوای اشباع در دما و فشار یکسان. (که معمولاً به صورت درصد بیان می شود)
2.49 نوع سری:
برجی که آماده شده و در کاتالوگ سازنده توضیح داده شده است، معمولاً در کارخانه مونتاژ میشود. بنابراین داده های عملکرد، از پیش تعیین شده است.
2.50 اسپری جریان آب:
مقدار آب جاری در خارج از کویلهای مسی و پکینگها
آزمایشات و بازرسی سیستم کولینگ در استاندارد ISO 16345:2014
2.51 مسئول ازمایش:
شخص یا نهادی که مسئول انجام آزمایش است.
2.52 دوره آزمایشی:
مدت زمانی که در آن مقدار هر اندازه گیری، باید میانگین گرفته شود. می توان آن ها را بعنوان نتایج دوره آزمون مورد محاسبه و انالیز قرار دارد.
2.53 ثبت ارقام آزمایش:
مجموعه‌های جداگانه ای از داده ها در فواصل منظم، برای هر ابزار یا نقطه اندازه گیری مورد نیاز ثبت می گردد.
2.54 تاخیر حرارتی:
فاصله زمانی، قبل از اینکه دمای آب خروجی از تاثیر هوای خنک کننده در نقطه اندازه گیری تشخیص داده شود.
2.55 حد فشار:
مقدار عددی تعریف‌شده در اسناد قرارداد یا توسط یک برنامه گواهینامه بیان شده؛ بر حسب درصد یا درجه سانتیگراد. (که می تواند در هنگام تعیین انطباق با معیارهای قبولی / عدم موفقیت در نتایج آزمایش، اعمال شود)
معمولاً برای در نظر گرفتن تنوع آزمون، یک تلورانس نیز انتخاب میشود.
2.56 کل مواد جامد محلول:
شامل وزن مواد معدنی و آلی محلول در واحد حجم آب. به طور معمول، بیش از 90٪ از تمام جامدات محلول در آب، به صورت شش یون مختلف هستند. انواع عناصر:
- کلسیم،
- منیزیم،
- سدیم،
- کلریدها،
- سولفات ها
- و کربنات ها،
معمولاً به صورت mg/l بیان می شوند که برای حذف آنها باید از سختی گیر و رزین سختی گیر استفاده کنید.
2.57 کل مواد جامد معلق:
وزن ذرات، اعم از آلی و معدنی و معلق؛ اما حل نشده در واحد آب.
نکته 1: کل مواد جامد معلق، معمولاً به صورت mg/l بیان می شوند.
2.58 عدم قطعیت، تصادفی:
تخمینی که محدوده مقادیری را مشخص میکند تا در آن با درجه اطمینان معینی، بتوان انتظار داشت که ارزش واقعی اندازه‌گیری وجود داشته باشد.
2.59 دوره آزمون معتبر:
دوره آزمایشی که در آن ثبات و مقادیر پارامترهای اندازه گیری شده در محدوده، اعلام شده باشد.
سرعت و دمای جریان آب و هوا
2.60 سرعت باد بالای برج:
میزان سرعت هوای موجود در جو را سرعت باد بالای سیستم کولینگ تلقی می کنند.
2.61 سرعت جریان آب:
مقدار آب گرمی که به درون سیستم خنک کاری جریان می یابد.
2.62 شارژ مجدد آب:
آب جبرانی که پس از کاهش سطح آب از حد معین، به دستگاه تزریق خواهد شد.
2.63 دمای مرطوب:
دمای هوای نشان داده شده توسط دماسنج؛ که حسگر آن توسط یک فتیله کاملا مرطوب و تهویه مناسب، پوشیده شده است. این مولفه اگر به درستی اندازه گیری گردد، به دمای یک اشباع آدیاباتیک نزدیک می شود. شاخصه‌های دمای هوای نشان داده‌شده، می تواند بیشتر به عنوان یکی از دو دسته طبقه بندی پایین باشد:
- دمای مرطوب محیط: شامل اندازه گیری دمای مرطوب هوا که به سمت برج جریان دارد.
- دمای هوای ورودی مرطوب: دمای مرطوب تأثیر گرفته از هر گونه گردش مجدد هوا
