برج خنك كننده

گيربكس برج خنك كننده براي كاهش دور الكتروموتور برج خنك كننده و انتقال آن به فن برج خنك كننده مورد استفاده قرار مي گيرد. هدف از استفاده از گيربكس برج خنك كننده انتقال نيرو مابين فن و موتور مي باشد و همچنين دستيابي به سرعت بهينه جهت دوران پروانه برج خنك كننده مي باشد. برج هاي خنك كننده معمولا پروانه هايي با قطر بالا و الكتروموتور هايي با توان بالا دارند كه موجب ايجاد مشكلات و چالش هايي مانند صداي زياد ، لرزش و هزينه هاي نگهداري بالا خواهد شد. در ادامه به بررسي گيربكس برج خنك كن خواهيم پرداخت.

بررسي گيربكس برج خنك كننده

شركت ها و كارخانجاتي كه ظرفيت توليد بالا دارند به برج هاي خنك كننده اي با ظرفيت حرارتي بالا دارند. اين برج هاي خنك كن معمولا در ابعاد بزرگ ساخته مي شوند و مجهز به پروانه و الكتروموتور هاي بزرگي هستند. بدون تكنولوژي گيربكس امكان كنترل گشتاور الكتروموتور و انتقال آن به فن در سرعت مطلوب وجود ندارد. در حقيقت كاهش دور در گيربكس منجر به تقويت گشتاور مي شود كه باعث انتخاب الكتروموتور با قدرت منطقي خواهد بود و هزينه هاي سيستم را بهينه خواهد كرد.

از طرفي هر چه قطر پروانه بزرگتر شود نياز است تا سرعت دوران آن كاهش يابد تا ميزان صدا و لرزش در محدوده استاندارد باقي بماند ، بنابراين گيربكس برج خنك كننده سرعت دوران پروانه را به سرعت مطلوب كاهش مي دهد. انتخاب نادرست گيربكس برج خنك كننده موجب صدا ، لرزش و خسارت به سازه و اسكلت برج خنك كننده خواهد شد.

در برج هاي خنك كننده بسيار بزرگ ، فن بايد در محدوده ۱۰۰ تا ۲۰۰ دور بر دقيقه كار كند اين در حالي است كه سرعت دوران شفت الكتروموتور معمولا ۱۸۰۰ دور بر دقيقه مي باشد ، بنابراين گيربكس بايد ۱۸ برابر دور الكتروموتور را كاهش دهد تا به دور مطلوب فن برسيم. تركيب استفاده از گيربكس ، طراحي بليد و گام مناسب در پروانه موجب عملكرد مناسب و كاهش مصرف انرژي خواهد شد و راندمان برج خنك كننده را افزايش مي دهد.

عمر گيربكس بستگي به كيفيت ساخت چرخدنده ها و ياتاقان هاي آن دارد، همچنين كيفيت نگهداري و تعميرات گيربكس اهميت بالايي دارد. دستورالعمل هاي روغن كاري گيربكس و نگهداري از آن بايد مورد مطالعه و بررسي قرار گيرد.

مشكلات معمول در گيربكس برج خنك كننده

گيربكس برج خنك كننده در هنگام كار دچار مشكلات و مسائلي مي شود كه در ادامه به بررسي چند مورد از آن ها مي پردازيم :

دماي بالاي كاكرد گيربكس : به دليل سيكل هاي كاري كوتاه و بي برنامه و يا خراب شدن زود هنگام گيربكس مي باشد.

صدا و لرزش بيش از اندازه و غير عادي گيربكس : موجب آلودگي صوتي ، به خطر انداختن ايمني پرسنل كاري ، خستگي در تجهيزات و خراب شدن زود هنگام مي شود.

دما و رطوبت بالا در برج خنك كننده : عمر و عملكرد گيربكس برج خنك كننده را به شدت تحت تأثير قرار مي دهد.

خراب شدن زود هنگام ياتاقان ها يا بلبرينگ ها : سايش بيش از اندازه شفت گيربكس.

راهكار هاي جديد مورد استفاده در ساخت گيربكس برج خنك كننده

• براي كنترل دماي بالا در گيربكس از فين هايي در ساخت آن استفاده مي شود كه موجب ايجاد سطح تماس و خنك شدن گيربكس با استفاده از هواي به جريان آمده توسط فن برج خنك كننده مي شود.
• براي جذب صدا و ارتعاش در گيربكس از آلياژ هاي مخصوص فلزي در ساخت گيريكس استفاده مي شود.
• در دما و رطوبت بالاي برج خنك كننده و براي جلوگيري از خراب شدن زود هنگام بلبرينگ ها از درزگير هاي استيل استفاده مي شود كه در مقابل درزگير هاي پلاستيكي عمر و دوام بالاتري دارند.
• استفاده از بلبرينگ هاي بروز و بسيار مقاوم با سيكل كاري صد هزار ساعت كه از آسيب رسيدن به شفت و فرسايش آن جلوگيري مي كند.

اجزاي برج خنك كننده عبارت است از الكتروموتور ، فن ، سيستم كاهش دور يا گيربكس ، تنوره فن ، ساپورت سيستم متحرك ، بدنه ، سيستم توزيع آب ، قطره گير ، پكينگ ، لوور يا دريچه هوا ، تشت آب سرد ، فلنج هاي ورود و خروج ، سامپ و نردبام. طراحي و انتخاب اجزاي برج خنك كننده به عهده كارشناس طراحي برج خنك كننده مي باشد ، استفاده از متريال و روش مناسب در ساخت برج خنك كن باعث افزايش عمر قطعات برج خنك كننده مي شود ، اين اجزا بايد به صورت صحيح مونتاژ شود تا در هنگام كار برج خنك كننده مشكلي پيش نيايد.

شرح اجزاي برج خنك كننده

به طور كلي اجزاي برج خنك كننده شامل چند بخش اصلي مي شود : قسمت متحرك و سيستم انتقال قدرت در برج خنك كننده ، سازه و بدنه ، سطوح انتقال حرارت يا پكينگ برج خنك كننده كه هر بخش داراي نقش و وظايف جداگانه مي باشد كه به شرح آن مي پردازيم.

قسمت متحرك و سيستم انتقال نيرو :

اين قسمت شامل الكتروموتور برج خنك كننده ، سيستم كاهش دور ، فن برج خنك كننده و ساپورت هاي نگهدارنده است كه نقش به جريان انداختن هوا در درون برج خنك كننده مي باشد.

سازه و اسكلت برج خنك كننده :

سازه و اسكلت برج خنك كننده نقش محافظت از گردش آب و تحمل تجهيزات و قطعات برج خنك كننده را دارد. بدنه برج خنك كننده شامل فن استك برج خنك كننده ، بدنه و تشت برج خنك كننده مي باشد.

سطوح انتقال حرارت يا پكينگ ها :

سطوح انتقال حرارت جهت ايجاد سطح گسترده و زمان بيشتر تماس ميان آب و هوا مي باشد. اين پكينگ ها نقش اصلي خنك كردن آب را در برج خنك كن به عهده دارند.

1. الكتروموتور : انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي تبديل مي كند و باعث دوران پروانه برج خنك كننده مي شود.
2. تشت توزيع آب : نقش توزيع آب گرم به روي پكينگ ها را دارد.
3. محفظه فن : براي محافظت از فن و جلوگيري از ورود اجسام خارجي است.
4. اسكلت برج خنك كننده : نقش نگهدارنده و تحمل وزن قطعات برج خنك كننده را دارد.
5. دريچه ورود هوا : ناحيه ورود هوا مي باشد و از پرتاب آب به بيرون جلوگيري مي كند.
6. پكينگ ها : نقش ايجاد سطح تماس ميان آب و هوا و خنك كردن آب را دارد.
7. سر ريز : در صورت افزايش آب درون تشت ، آب اضافي را سر ريز مي كند.
8. فلنج خروجي : آب خروج از برج خنك كننده از اين فلنج خارج مي شود.
9. شير تخليه : جهت تخليه آب تشت برج خنك كننده مي باشد.
10. سيستم كاهش دور : براي كاهش سرعت دوران پروانه مورد استفاده قرار مي گيرد.
11. فن : جهت به جريان انداختن هوا مورد استفاده قرار مي گيرد.
12. حفاظ فن : براي محافظت از فن مورد استفاده قرار مي گيرد.
13. بدنه : بدنه نقش نگهداري آب درون خود و تحمل قطعات را بر عهده دارد.
14. تشت آبسرد : نقش جمع آوري آب سرد درون تشت را دارد.
15. پايه زيرين : نگهدارنده تشت آب مي باشد.
16. شير پر كن اتوماتيك : به صورت اتوماتيك سطح آب درون تشت را پر مي كند.
17. شير پر كن دستي : به صورت دستي آب تشت را پر مي كند.
18. صافي : براي جلوگيري از ورود جسم خارجي و آشغال به درون لوله مورد استفاده قرار مي گيرد.

جهت مطالعه بيشتر مي توانيد به مطلب ( Cooling tower components ) مراجعه فرماييد.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-components

نمودار سايكرومتريك برج خنك كن نموداري است كه به روابط ميان ويژگي هاي فيزيكي و ترموديناميكي در برج خنك كن مي پردازد. همانطور كه در مقاله ظرفيت برج خنك كننده بررسي كرديم عملكرد برج خنك كننده به طور اساسي به دماي مرطوب محيط برج خنك كننده بستگي دارد ، ولي دماي خشك و رطوبت نسبي به صورت مجزا تأثيري بر برج خنك كننده ندارند ، بررسي نمودار سايكرومتريك برج خنك كن روابط ميان دماي مرطوب ، دماي خشك ، رطوبت نسبي و ميزان تبخير در برج خنك كن را مشخص مي كند كه مي توان با استفاده از آن به بررسي عملكرد برج خنك كننده پرداخت.

بررسي نمودار سايكرومتريك برج خنك كن

بررسي نمودار سايكرومتريك برج خنك كن و هواي عبوري از برج خنك كننده مي تواند ميزان تبخير آب را مشخص كند ، حال به شرح آن مي پردازيم ، هوا در نقطه A به برج خنك كن وارد مي شود. جرم و انرژي را از آب جذب مي كند و در نقطه B در حالت اشباع از كولينگ تاور خارج مي شود. مقدار گرماي منتقل شده از آب به هوا با اختلاف آنتالپي هوا در نقطه ورود و خروج يعني A و B متناسب است. به دليل اينكه خطوط آنتالپي ثابت با خطوط دماي مرطوب ثابت تطبيق دارند ، مقدار تغيير آنتالپي هوا را مي توان با تغيير دماي مرطوب مشخص كرد.

در نمودار سايكرومتريك برج خنك كن فرآيند گرم شدن هوا خط AB را مي توان به دو مولفه تقسيم كرد ، مولفه AC كه نشان دهنده گرماي محسوس منتقل شده از آب به هوا است و مولفه CB كه بخش گرماي نهان منتقل شده مي باشد. اگر در نمودار سايكرومتريك برج خنك كن شرايط هواي وارد شده در دماي مرطوب ثابت ولي دماي خشك بالاتر به نقطه D تغيير يابد ، مجموع انتقال حرارت خط DB ثابت مانده ولي نسبت گرماي محسوس و گرماي نهان به شدت تغيير مي كند. خط DE خنك شدن محسوس هوا را نشان مي دهد در حاليكه خط EB نشان دهنده ميزان گرما و جرمي است كه آب به هوا منتقل مي كند. بنابراين در نمودار سايكرومتريك برج خنك كن براي يك بار حرارتي خنك كردن آب نسبت انتقال حرارت نهان به آشكار به طور قابل توجهي تغيير مي كند.

نمودار سايكرومتريك برج خنك كن نموداري است كه به ويژگي هاي فيزيكي و ترموديناميكي هوا در برج خنك كن مانند دماي مرطوب ، رطوبت نسبي ، دماي خشك و … مي پردازد.

در نمودار سايكرومتريك برج خنك كن نسبت حرارت نهان به آشكار در تحليل مصرف آب برج خنك كننده بسيار مهم مي باشد. انتقال جرم ( تبخير ) فقط در انتقال حرارت نهان اتفاق مي افتد و متناسب با تغييرات رطوبت ويژه مي باشد. به دليل اينكه ميزان دماي خشك يا رطوبت نسبي هواي ورودي به برج خنك كن نسبت انتقال حرارت نهان به آشكار را تغيير مي دهد بنابراين بر ميزان تبخير نيز اثر گذار است.

در نمودار سايكرومتريك برج خنك كن ميزان نرخ تبخير حالت AB كمتر از حالت DB يعني مي باشد چرا كه مقدار انتقال حرارت نهان نسبت كمتري از انتقال حرارت كل دارد. براي طراحي هاي معمول با رنج ۱۲٫۵ درجه فارنهايت مقدار تبخير برابر ۱ درصد دبي در گردش مي باشد ، اگرچه ميزان نرخ تبخير در كل فصل كاري كمتر از نرخ طراحي مي باشد چراكه نسبت انتقال حرارت آشكار با پايين آمدن دماي هواي هواي ورودي افزايش مي يابد. جهت مطالعه بيشتر مي توانيد به مطلب ” دماي مرطوب برج خنك كننده ” و مقاله ” Psychrometic chart ” مراجعه فرماييد.

http://badrantahvie.com/cooling-tower-psychrometric-chart