ابراج التبريد و أنواعها

برج التبريد هو عبارة عن برج إنشائي مغلق يتم فيه تدوير الهواء الجوي داخله ليقوم بتبريد كميات كبيرة من المياه الساخنة بواسطة التلامس المباشر. و يكون فيه ايضا خزان خارجي outdoor في الاسفل يتجمع فيه الماء البارد بعد تبريده عند تساقطه من الرشاشات المعلقة في الاعلى داخل البرج.

و تقوم أبراج التبريد (المستخدمة في منظومات التبريد و التكييف) بتبريد المياه الساخنة التي تضخ بمضخات من المكثفات المبردة بالماء الى ابراج التبريد و من تم يرجع نفس الماء بعد تبريده بالبرج الى المكثف مرة اخرى.

مبدأ تبريد المياه في ابراج التبريد هو نفس مبدأ التبريد في المكثفات التبخيرية Evaporative Condensers ، بمعنى أن الماء الساخن يتم تبريده بواسطة التبخير ، حيث يحيط الهواء بقطرات الماء المتساقطة من الرشاشات فيتسبب بتبخير بعض من قطرات الماء فيقوم الماء المتبخر بامتصاص حرارة التبخير الكامنة (latent heat of evaporation ) للماء المتبقي و بذلك يبرده. و يقوم الهواء ايضا بامتصاص كمية صغيرة من الحرارة المحسوسة (sensible heat ) للماء المتبقي و يتم تجميع الماء المبرد في حوض أسفل برج التبريد و الذي عندئذ يعاد تدويره الى المكثف.

و الجدير بالذكر ان عملية التبخير تعتمد على درجة الحرارة الرطبة للهواء ، حجم الهواء المتدفق ، و كفاءة واجهة الهواء / الماء. فكلما انخفضت درجة الحرارة الرطبة للهواء ، فإنه يزيد امتصاص الهواء لبخار الماء و بذلك يزداد تبخر الماء و من تم تزداد سعة برج التبريد ، بينما درجة الحرارة الجافة للهواء يكون لها تأثير اقل على سعة برج التبريد لان الهواء يمتص كمية قليلة من حرارة الماء المحسوسة sensible heat) ). ولكن يمكن أن تزداد كمية الحرارة المحسوسة التي يمتصها الهواء عندما يزداد الفرق في درجة الحرارة الجافة بين الهواء و الماء مثل ما يحدث اثنا الطقس البارد.

أنواع ابراج التبريد

تنقسم أبراج التبريد أساسا ، وفقا لطريقة تدوير الهواء air circulation إلى مجموعتين رئيسيتين هما:

1.     ابراج تبريد بتيار الهواء الطبيعي Natural draft cooling towers  

2.     ابراج تبريد بتيار الهواء الميكانيكي Mechanical draft cooling towers  

و يتم تدوير الهواء في النوع الاول بواسطة الحمل الطبيعي ، بينما يكون تدوير الهواء في النوع الثاني اجباريا خلال البرج بواسطة مراوح.

اولا ابراج التبريد بتيار هوائي طبيعي Natural draft cooling towers  

نظرا لان هذا النوع من الابراج يستخدم الهواء الجوي ، لذلك فهي تسمى أيضا بأبراج التبريد بتيار الهواء الجوي الطبيعي atmospheric natural draft cooling towers  أو ببساطة تسمى ابراج التبريد بالهواء الجوي و يوجد منها نوعين الاول من نوع الرذاذ spray أو الرشاشات و الثاني من نوع            splash deck type و يمكن شرح كل نوع كالأتي :

1.     ابراج التبريد بتيار الهواء الجوي الطبيعي المستخدم للرشاشات atmospheric natural draft(spray type) cooling towers

و يوضح الشكل ( 1 ) هذا النوع من أبراج التبريد و هو يتكون من جسم إنشائي على شكل صندوق مع موجهات للهواء Louvers ، حيث تقوم الموجهات بالسماح للهواء الجوي بالمرور الى داخل البرج و لكن في اتجاه مائل للحفاظ على الماء داخل البرج.

يصنع الاطار الهيكلي للبرج و الموجهات من الصلب و يعتمد حجم برج التبريد على سعة وحدة التبريد المستخدم لأجلها البرج ، و يوضع هذا النوع من الابراج في مكان مفتوح أو على أسطح المباني حيث يكون الهواء حر الحركة blow  خلال البرج.

و يتم في هذا النوع ضخ الماء الساخن من المكثف إلى رشاشات برج التبريد الموجودة أعلى البرج ثم يتساقط الماء من فوهات الرشاشات إلى أسفل ، و نظرا لان انتقال الحرارة  الماء إلى الهواء يعتمد على سطح الماء المرض لمسار الهواء لذلك فإن الرشاش النموذجي تكون له فوهة ضيقة للحصول على أداء جيد لبرج التبريد و يمكن ملاحظة أن الرذاذ الدقيق الناتج من الرشاشات ذات الفوهة الضيقة يعرض المزيد من سطح الماء للهواء. و لكن لا يجب أن يكون الرذاذ دقيق جدا (أو رفيع جدا too fine  ) لأنه يتسبب في انجراف كمية من الماء خارج البرج بواسطة الهواء و من تم يتسبب في فقد كمية من الماء الخاصة بالبرج إلا أنه لا يؤثر في عمل التبريد للبرج في ذلك الوقت.

2.     ابراج التبريد بتيار الهواء الجوي الطبيعي المستخدم للسطوح (التعبئة أو الحشوة) atmospheric natural draft(splash deck type) cooling towers

يوضح الشكل ( 2 ) هذا النوع من الأبراج  و هو يشبه النوع الأول المستخدم للرشاشات باستثناء أنها تحتوي على مادة تعبئة أو حشوة مصنوعة من البلاط الخشبي الأحمر الأجوف ، السيراميك ، صفائح حديدية أو البلاستيك.

و كثير من هذه الابراج لا تستخدم الفوهات nozzles و لكن الماء يرش على مادة التعبئة أو الحشوة من فتحات في قاع صندوق الماء الموجود في أعلى البرج كما في الشكل و الهدف من وجود الحشوة أو التعبئة deck or fill هو زيادة معدل انتقال الحرارة بين الماء و الهواء بواسطة تعريض مساحة كبيرة من السطح المبلل للهواء و كذلك تساعد الحشوة أو التعبئة على تكسير الماء إلى قطرات صغيرة و تبطييء سقوط الماء إلى القاع.

و يعتبر هذا النوع أكثر كفاءة من النوع الاول بنسبة من 20 % إلى 30 % لنفس حجم البرج و كمية المياه المستخدمة.

ثانيا  ابراج التبريد بتيار هوائي ميكانيكي Mechanical draft cooling tower

هذا النوع يشبه ابراج التبريد بتيار الهواء الجوي الطبيعي باستثناء أنه يستخدم المراوح لإجبار الهواء بالانسياب داخل البرج و هو يستخدم المراوح او المراوح المركزية و لديه مميزات و عيوب يمكن توضيحها كالأتي:

المميزات

1.     ابراج التبريد بتيار الهواء الميكانيكي أقل حجما من ابراج التبريد بتيار الهواء الطبيعي

2.     سعة التبريد لأبراج التبريد بالتيار الهوائي الميكانيكي (الجبري) يمكن التحكم فيها بواسطة التحكم في كمية الهواء الجبري forced air  .

3.     يمكن وضع ابراج التبريد بتيار الهواء الميكانيكي داخل المباني لأنها لا تعتمد على الهواء الجوي.

العيوب

1.     تحتاج إلى طاقة تشغيل اضافية لتشغيل المراوح.

2.     تكلفة التشغيل أكبر لأنها تحتاج إلى صيانة المراوح و محركاتها و حاكماتها controls  .

و هذا النوع من الابراج يمكن تقسيمه إلى فئتين كالتالي:

a)     أبراج التبريد بتيار هوائي جبري Forced draft cooling tower

يوضح الشكل ( 3 ) هذا النوع حيث تقوم المروحة بدفع الهواء داخل البرج  و يمكن أن تتحسن فاعلية هذا النوع بزيادة ارتفاع البرج و زيادة سطح الماء المعرض للهواء و يوصى بأن تكون سرعة الهواء من 75 إلى 120 م/ دقيقة أي بمعدل انسياب حجمي من 90 إلى 120 م3/ دقيقة لكل طن تبريد

b)     ابراج التبريد بتيار الهواء المسحوب Induced draft cooling tower

يقصد بتيار الهواء المسحوب أي الذي تم حثه و سحبه بواسطة المروحة و من هنا جاءت كلمة induced  أي الذي تم حثه و يوضح الشكل ( 4 ) هذا النوع و يشبه ابراج التبريد بتيار الهواء الجبري و الفرق بينهما هو مكان وضع المروحة حيث تكون في هذا النوع في أعلى البرج و تقوم بسحب الهواء الى داخل البرج.

نامل مشاركة البوست مع اصدقائكم و مجموعاتكم على منصات التواصل الاجتماعي