أنواع أبراج التبريد .. وفكرة عملها
أنواع أبراج التبريد
أبراج التبريد هي مبادلات حرارية متخصصة تستخدم لإزالة الحرارة من الماء بشكل أساسي، من خلال فقدان الحرارة الكامنة من التبخر عند تعرضها لتيار هوائي، بغض النظر عن التبريد التبخري، كما يتم تبريد الماء أيضا عن طريق نقل الحرارة المنطقية المرتبطة بفارق درجة الحرارة بين الهواء والماء، وبالتالي، فأبراج التبريد هي في الأساس مبادلات حرارية
بدلا من استخدام التوصيل الحراري المعتاد للقذيفة والأنبوب أو المبادلات الحرارية للوحة، تولد أبراج تبريد الهواء التبريد عن طريق توصيل الماء والهواء بالتلامس. وتصنف أبراج تبريد الهواء إلى أبراج جوية وأبراج سحب طبيعية وأبراج سحب ميكانيكية، حيث تصنف أبراج السحب الميكانيكية إلى نوع السحب الإجباري ونوع السحب المستحث.
أبراج التبريد الجوي
هذا” “يشير إلى” “أبسط نوع من أبراج التبريد”، “ويتكون من” “غرفة مستطيلة الشكل” “ذات جدران مغطاة بالفتحات على الطرف المقابل”، “وفتحات التهوية هي عبارة عن أجهزة تعمل كحاجز لتناثر ضوء الشمس“، “وكما إن الفتحات تعطي اتجاها للرياح المتدفقة حيث يدخل الهواء الجوي إلى برج التبريد اعتمادا على سرعة الرياح الموجهة بواسطة الفتحات”، “حيث يمتلئ البرج بمواد حشو يحدث عليها تلامس بين الهواء والماء”، “كما إنها رخيصة ولكنها غير فعالة لإن الأداء مدفوع إلى حد كبير بسرعة الرياح واتجاهها.
أبراج التبريد ذات السحب الطبيعي
يطلق على برج السحاب الطبيعي أيضًا اسم البرج الزائدي لأنه يتميز بتصميم خرساني كبير بشكل زائدي، ويتميز بحركة الهواء الطبيعية داخل البرج، ويتألف البرج من آلية رش تُعدل طبقات بديلة من العوارضيات بالإضافة إلى مواد التغليف
حيث يدخل الهواء من القاع ويتناثر الماء عندما يلامس العوارض ويشكل شكل القطرات وينتج عن هذه القطرات منطقة نقل حرارة جيدة ويؤدي ارتفاع درجة حرارة الهواء والرطوبة إلى تقليل كثافته مما يجعله أكثر طفواً نسبياً ويرتفع بشكل طبيعي حيث يتم وضع مانعات الانجراف في البرج لالتقاط قطرات السائل التي قد تكون محبوسة مع الهواء.
أبراج التبريد ذات السحب القسري
تعتبر أبراج السحب القسري نوعًا من أبراج السحب الميكانيكية لأنها تستخدم مراوح لتحريك الهواء داخل برج التبريد، وتستخدم مراوح في الجزء السفلي من البرج لدفع الهواء داخل برج التبريد، وتجعل الآلية القسرية أكثر كفاءة نسبيًا من أبراج السحب الطبيعية
وإذا كانت المراوح كبيرة بما يكفي فقد يتسبب ذلك في جعل حركة الهواء غير منتظمة أثناء مروره عبر مادة التعبئة وأكبر عيب في برج السحب الإجباري هو أنه قد يلتقط هواء الخروج من الخارج ويدفعه للخلف داخل برج التبريد كما تقلل إعادة الدوران هذه من كفاءة البرج لأن مستوى تشبع الهواء الداخل يزداد.
أبراج التبريد المستحثة
تم تصميم أبراج السحب المستحثة للتخلص من تأثير إعادة التدوير الذي يحدث في أبراج السحب القسري حيث يتم وضع المراوح في أبراج السحب المستحثة في أعلى برج التبريد ويتم عمل مساحة مدخل الهواء في الجزء السفلي من البرج عندما تعمل المروحة يتم إنشاء شفط في الجزء السفلي من البرج بسبب تدفق الهواء
في عملية التدفق العكسي، يحتاج تحريك الهواء إلى طاقة عالية بسبب مقاومة دخول الهواء إلى التعبئة بسبب خروج السائل من العبوة. يمكن تشغيل أبراج السحب المستحثة بتدفق متزامن وتدفق تيار مضاد وتدفق عرضي لتحقيق آلية التدفق العكسي.
فكرة عمل تصميم أبراج التبريد
مبدأ عمل برج التبريد يعتمد على التبريد التبخري، حيث يتم إدخال الماء الساخن في المعدات من أعلى البرج ويتدفق الماء الساخن عبر أنبوب يتم تصنيعه من خلال فوهات الرش. يتدفق الماء في البرج على شكل قطرات، والميزة الرئيسية لذلك هي زيادة مساحة تلامس الماء مع الهواء وتساقط الماء بفعل الجاذبية
حيث يتم إدخال الهواء في الجهاز من خلال الجزء السفلي من برج التبريد ويسقط الماء على مادة التعبئة ومواد التعبئة هي المنطقة التي يحدث فيها التلامس الحميم للهواء والماء الساخن وتسمى مواد التعبئة أحياناً أيضاً الحزم أو الحواجز والغرض من مادة التعبئة هو زيادة مساحة السطح الفعالة المسؤولة عن نقل الحرارة
يتم تبريد الماء بعد تعرضه للهواء الساخن عن طريق التبخر، ويتم جمع الماء المبرد من قاع برج التبريد، بينما يتحرك الهواء الدافئ للخارج عبر الجزء العلوي من برج التبريد.
معالجة مياه أبراج التبريد
نظام معالجة مياه برج التبريد يشير إلى مجموعة من التقنيات التي تقوم بإزالة الشوائب الضارة من مياه تغذية برج التبريد أو مياه الدوران أو التفريغ.
سيعتمد التكوين المحدد لنظامك على عدة أشياء بما في ذلك:
- ما هو نوع البرج التبريدي الذي لديك؟ هو فتح دائري أم مرة واحدة أم حلقة مغلقة؟.
- جودة مياه التغذية الخاصة بك.
- تشمل متطلبات الجودة الموصى بها في تصنيع برج التبريد والمعدات.
- كيمياء / تركيب ماء الدورة الدموية.
- المتطلبات التنظيمية للتصريف.
- يتم النظر في ما إذا كان سيتم معالجة التفريغ لإعادة استخدامه في برج التبريد أم لا.
- نوع المبادل الحراري.
- دورة التركيز.
مكونات برج التبريد
يمكن تقسيم أجزاء برج التبريد إلى أجزاء هيكلية وميكانيكية وكهربائية والمكونات الهيكلية هي معدات ثابتة مثل الحوض وإطار البرج وسطح المروحة والغلاف وفتحات التهوية ومن ناحية أخرى فإن الأجزاء الميكانيكية هي المعدات الدوارة والمراوح وأعمدة الإدارة ومخفضات السرعة حيث تتكون الأجزاء الكهربائية من المحركات وضوابطها.
- السطح الرطب Fill: تزيد هذه الخاصية من مساحة سطح برج التبريد لتمكين التلامس المثلى بين الهواء والماء، وتحقيق أقصى قدر من الفعالية في زمن التلامس، مع الحد الأدنى من القيود على تدفق الهواء.
- نظام التوزيع: يعتمد نظام التوزيع على نوع برج التبريد؛ فأبراج التبريد ذات التدفق المتقاطع تستخدم نظام توزيع تدفق الجاذبية، حيث يتم توزيع الماء على ارتفاع أعلى من التعبئة، وأما أبراج التبريد ذات التدفق المعاكس فيستخدم نظام رش الماء المضغوط.
- مزيلات الانجراف: تمنع واقيات التسرب هروب قطرات الماء عن طريق إحداث تغييرات مفاجئة في مسار تدفق الهواء عند مروره بتيار الهواء. تؤثر قطرات الماء الكبيرة على جدران واقيات التسرب مما يؤدي إلى عودة تلك المياه إلى برج التبريد.
- كوات Louvers: فتحات سحب الهواء هي جزء من برج التبريد الذي يعمل على تشتيت المياه والضوضاء والحطام، وتستخدم فتحات التهوية على نطاق واسع في أبراج التبريد ذات التدفق الجانبي، وأحيانا تستخدم للتدفق المعاكس.
- الغلاف: وظيفة الغلاف تتمثل في توفير مأوى ونقل الأحمال إلى إطار البرج، كما تعمل على احتواء الماء داخل برج التبريد.
- المروحة والمحرك وعمود القيادة ومخفض السرعة: تعتمد تدفق الهواء في أبراج التبريد على نوع المسودة المطلوبة للتطبيق، حيث يتم نقل عزم الدوران بواسطة عمود الإدارة من المحرك إلى المروحة أو علبة التروس. وتتضمن أبراج التبريد الكبيرة ذات المروحة الكبيرة والثقيلة علب تروس لزيادة عزم الدوران وإلغاء الحاجة إلى المحركات الثقيلة والهياكل الأقوى. وفي بعض الحالات، يتم استخدام مجموعات الحزام والبكرة بدلا من علب التروس.
- وحدة المروحة: يعزز وحدة المروحة، والتي تسمى أيضا أسطوانة المروحة أو غطاء المروحة، كفاءة المروحة، وذلك بواسطة إدخال هواء جيد الشكل لإنشاء تدفق هواء سلس إلى المروحة، كما يساعد على تصريف الهواء عند الارتفاعات العالية، مما يقلل من إعادة التدوير والتداخل.
- سطح المروحة: يستخدم هذا الجزء كدعم لأسطوانات المروحة ويعمل كجزء في الهيكل الذي ينقل الأحمال عبر إطار البرج.
- الصمامات: يتطلب التحكم في مستوى الماء داخل برج التبريد استخدام الصمامات، وتشمل الصمامات المستخدمة في أبراج التبريد صمامات العزل وصمامات التحكم في التدفق.
- حوض التوزيع: هذا وعاء عميق أو حوض صغير يحتوي على فتحات أو فوهات توجد فوق المادة المحشوة، وهذا يعد جزءا من نظام توزيع برج التبريد من خلال التدفق، حيث يعمل الجاذبية على توزيع الماء الساخن بالتساوي عبر المادة المحشوة.
- الهيكل الهيكلي للبرج: إطار برج التبريد يدعم البرج بالكامل ويحمل جميع الأحمال على الأساس، والمواد الشائعة المستخدمة في الإطار هي الخرسانة والخشب، وغالبا ما يتم استخدام الألياف الزجاجية والفولاذ المقاوم للصدأ.