برج خنک کننده مدار بسته چه تفاوت‌هایی با مدل مدار باز دارد؟

برج خنک کننده مدار بسته و مدار باز، هر دو برای دفع گرمای سیستم‌های صنعتی استفاده می‌شوند؛ اما تفاوت‌های اساسی در طراحی، عملکرد، نگهداری و کاربرد دارند. در هر دو سیستم آب گرم وارد برج می‌شود؛ اما نحوه تماس آب و هوا متفاوت است. در مدل مدار باز با تماس مستقیم آب و هوا، دمای آب کاهش می‌یابد. در برج خنک کننده مدار بسته این تماس به صورت غیر مستقیم است. سایر تفاوت‌های آنها عبارتند از:

کیفیت آب و آلودگی

در سیستم‌های تهویه مطبوع کیفیت آب و میزان آلودگی آن نقش مهمی در عملکرد و دوام تجهیزات دارد. در مدار باز آب مستقیماً در تماس با هوا قرار می‌گیرد. این موضوع موجب ورود ذرات معلق، گرد و غبار، آلودگی‌های محیطی و رشد جلبک‌ها می‌شود. همین عوامل باعث تشکیل رسوب‌ گذاری و خوردگی در لوله‌ها و تجهیزات می‌شود و نیاز به فیلتراسیون را بیشتر می‌کند. در مقابل در سیستم مدار بسته، آب به ‌صورت مداوم در یک مسیر بسته گردش می‌کند و با هوای آزاد در تماس نیست. به همین دلیل ورود آلاینده‌ها محدود شده و کیفیت آب بهتر حفظ می‌شود.

میزان مصرف آب

در مقایسه با سیستم‌های مدار بسته، مدل مدار باز میزان قابل توجهی آب را از طریق تبخیر از دست می‌دهد. این تبخیر برای کاهش دمای سیال داخلی ضروری است؛ اما منجر به مصرف بالای آب و افزایش هزینه‌های عملیاتی می‌شود. در مقابل مدل مدار بسته، سیال اصلی در یک مدار بسته گردش می‌کند و مستقیماً با هوا تماس ندارد. بنابراین در این دستگاه تبخیری از آب صورت نمی‌گیرد. تنها مقدار کمی آب ممکن است برای خنک ‌سازی کویل‌ها در تماس با هوا تبخیر شود. این امر در مقایسه با سیستم باز بسیار ناچیز است.

هزینه نگهداری

در انواع برج خنک کننده از جمله مدار باز و بسته تفاوتی بین هزینه نگهداری برج خنک‌ کننده مدار باز و مدار بسته وجود دارد. در برج خنک ‌کننده مدار باز، آب در تماس مستقیم با هوا قرار می‌گیرد. همین امر باعث ورود ذرات معلق، رشد جلبک‌ها، و تشکیل رسوب می‌شود. بنابراین در این سیستم نیاز به مواد شیمیایی ضد خوردگی، ضد جلبک و سیستم‌های فیلتراسیون افزایش می‌یابد. در مدل مدار بسته چون آب یا سیال خنک ‌کننده درون یک مدار بسته حرکت می‌کند و با محیط بیرون تماس ندارد. بنابراین احتمال آلودگی، رسوب ‌گذاری و خوردگی در این سیستم کمتر است و در نتیجه هزینه نگهداری کاهش می‌یابد.

نوع سیال در برج خنک کننده مدار بسته

در برج‌های خنک کننده مدار بسته سیال درون دستگاه، نقش مهمی در انتقال گرما از سیستم به بیرون را بر عهده دارد. این سیال باید دارای خواص حرارتی مناسب، پایداری شیمیایی بالا و سازگاری با متریال کویل باشد. انتخاب نوع سیال به شرایط محیطی، نوع کاربرد کولینگ تاور و دمای عملیاتی بستگی دارد. آب ساده‌ترین و پرکاربردترین سیال در این سیستم‌ها است. به دلیل ظرفیت حرارتی بالا، هزینه پایین و دسترسی آسان، در بسیاری از کاربردهای عمومی استفاده می‌شود. با این حال در شرایطی که خطر یخ‌ زدگی یا خوردگی وجود دارد، استفاده از آب خالص مناسب نیست.

برای جلوگیری از یخ‌ زدگی یا خوردگی در سیستم، معمولاً از مخلوط آب با گلیکول استفاده می‌شود. این ترکیب نه تنها از یخ ‌زدگی جلوگیری می‌کند، بلکه به محافظت از لوله‌ها در برابر خوردگی نیز کمک می‌نماید. در برخی صنایع دمای کاری بسیار بالا است و استفاده از آب یا گلیکول ممکن نیست. در چنین شرایطی از روغن‌های مخصوص انتقال حرارت استفاده می‌شود. این روغن‌ها دارای نقطه جوش بالا و پایداری حرارتی مناسبی هستند. این شرایط در صنایعی مانند پتروشیمی، تولید پلاستیک و فرآیندهای حرارتی خاص کاربرد دارد.

راندمان برج خنک کننده مدار بسته به چه عواملی وابسته است؟

راندمان برج خنک کننده مدار بسته به مجموعه‌ای از عوامل طراحی، محیطی و عملکردی وابسته است. این عوامل به صورت مستقیم یا غیر مستقیم بر میزان خنک ‌سازی مؤثر آن تأثیر می‌گذارند. در برج‌های مدار بسته چون سیال اصلی در تماس مستقیم با هوا قرار نمی‌گیرد، طراحی اجزای داخلی اهمیت بیشتری دارد. قطره ‌گیر برج خنک کننده ذرات ریز آب را که همراه جریان هوا به بیرون می‌روند، جذب و باز می‌گرداند.

این قطعه از متریال با کیفیت همچون پلی اتیلن تولید شده است. این نوع متریال مقاومت بالایی دارد و در تولید سایر محصولات همچون سپتیک تانک نیز کاربرد دارد. کویل یا لوله‌های انتقال سیال داخلی، مرکز اصلی تبادل حرارت در برج مدار بسته هستند. جنس، ضخامت و طراحی کویل در عملکرد برج خنک‌ کننده بسیار مهم است. کویل‌هایی با سطح انتقال حرارت بالا، باعث بهبود راندمان کلی می‌شوند. سایر فاکتورها عبارتند از:

جریان هوای مناسب

جریان هوای مناسب در برج خنک ‌کننده مدار بسته نقش کلیدی در بهبود راندمان حرارتی دارد. فن‌ها با عبور دادن هوای محیط از روی پکینگ‌ها و کویل‌ها، فرآیند انتقال حرارت را تسهیل می‌کنند. عملکرد صحیح فن‌ها، میزان تبخیر و خنک‌ سازی را مستقیماً تحت تأثیر قرار می‌دهد. استفاده از فن‌های کم ‌مصرف با راندمان بالا، موجب بهبود جریان هوا می‌شود. این روش علاوه بر کاهش مصرف انرژی موجب افزایش عمر مفید تجهیزات می‌شود.

 توزیع یکنواخت آب روی کویل

در برج‌های خنک ‌کننده مدار بسته، یکی از عوامل مهم در عملکرد مطلوب سیستم، توزیع یکنواخت آب روی سطح کویل‌ها است. این کار معمولاً توسط سیستم اسپری یا نازل‌هایی انجام می‌شود که آب را به ‌صورت یکنواخت بر روی کویل‌ها پاشش می‌کنند. گاهی اوقات این توزیع به ‌درستی انجام نمی‌شود یا برخی نازل‌ها دچار گرفتگی یا اختلال هستند. با این حال بخشی از کویل‌ها به ‌خوبی خنک نمی‌شوند. فرآیند انتقال حرارت  دچار مختل شده و راندمان کلی سیستم کاهش می‌یابد. نگهداری و بررسی منظم نازل‌ها و اطمینان از فشار مناسب آب برای پاشش، اهمیت زیادی دارد.

 دمای محیط و رطوبت نسبی هوا

عملکرد برج خنک‌ کننده مدار بسته تا حد زیادی به دمای محیط و رطوبت نسبی هوا وابسته است. در شرایطی که هوا خنک و خشک باشد، برج خنک ‌کننده می‌تواند با راندمان بالاتری عمل کند؛ زیرا اختلاف دمای بین آب گرم برگشتی و هوای ورودی بیشتر است. این اختلاف دما موجب افزایش نرخ تبخیر و در نتیجه کاهش مؤثرتر دمای آب می‌شود. بر عکس در هوای گرم و مرطوب، ظرفیت جذب گرمای هوا کاهش می‌یابد و عملکرد برج افت می‌کند.