أنواع أبراج التبريد

أبراج التبريد هي مبادلات حرارية متخصصة تزيل الحرارة من

الماء

بشكل أساسي عن طريق فقدان الحرارة الكامنة من التبخر أثناء ملامستها لتيار هوائي بصرف

النظر

عن التبريد التبخيري يتم أيضاً تبريد الماء عن طريق نقل الحرارة المعقول بسبب اختلاف درجة الحرارة بين الهواء والماء وأبراج التبريد هي في الأساس مبادلات حرارية

ولكن بدلاً من التوصيل الحراري المعتاد للقذيفة والأنبوب أو المبادلات الحرارية للوحة فإنها تولد التبريد عن طريق توصيل الماء والهواء بالتلامس كما تصنف أبراج تبريد الهواء على إنها أبراج جوية وأبراج سحب

طبيعي

ة وأبراج سحب ميكانيكية حيث يتم تصنيف أبراج السحب الميكانيكية إلى نوع السحب الإجباري ونوع السحب المستحث.

أبراج التبريد الجوي

هذا هو 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

كما إن الفتحات تعطي اتجاهاً للرياح المتدفقة حيث يدخل الهواء الجوي إلى برج التبريد اعتماداً 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

يُطلق على برج السحب الطبيعي أيضاً اسم البرج الزائدي لإنه هيكل خرساني كبير ذو شكل زائدي حيث يسمى البرج كذلك لإن حركة الهواء تحدث بشكل طبيعي داخل البرج ويتكون البرج من آلية رش يتم تحتها طبقات بديلة من العوارض مع 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

أبراج السحب القسري هي نوع من أبراج السحب الميكانيكية لأنها تستخدم مراوح تحرك الهواء داخل برج التبريد حيث تستخدم أبراج السحب القسري مراوح في أسفل البرج لدفع الهواء داخل برج التبريد وتجعل الآلية القسرية أكثر كفاءة نسبياً من برج السحب الطبيعي

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

وفي آلية التدفق العكسي للعملية ستكون الطاقة المطلوبة لتحريك الهواء عالية لأن دخول الهواء إلى التعبئة سيواجه أقصى مقاومة بسبب خروج السائل من العبوة حيث يمكن تشغيل أبراج السحب المستحثة في تدفق متزامن وتدفق تيار مضاد وتدفق عرضي.

فكرة عمل تصميم أبراج التبريد

مبدأ عمل برج التبريد هو التبريد التبخيري حيث يتم إدخال

الماء الساخن

في المعدات من أعلى برج التبريد ويتدفق الماء الساخن عبر أنبوب ويتم تصنيعه من خلال فوهات الرش حيث يتدفق الماء في البرج على شكل قطرات وميزة القيام بذلك هي إن مساحة سطح ملامسة ماء الهواء تزداد ويسقط الماء بسبب تأثير 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

بعد التلامس بين الماء الساخن والهواء يحدث التبريد التبخيري مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الماء وزيادة درجة حرارة الهواء ويتم جمع الماء المبرد من أسفل برج التبريد ويرتفع الهواء الدافئ ويتحرك للخارج من أعلى برج التبريد.[1][5]

معالجة مياه أبراج التبريد

نظام معالجة مياه برج التبريد عبارة عن ترتيب للتقنيات التي تزيل الشوائب الضارة من مياه تغذية برج التبريد أو مياه الدوران أو التفريغ.

سيعتمد التكوين المحدد لنظامك على عدة أشياء بما في ذلك:

ما نوع برج التبريد لديك (فتح دائري أو مرة واحدة أو حلقة مغلقة).
جودة مياه التغذية الخاصة بك.
متطلبات الجودة الموصى بها في التصنيع لبرج التبريد والمعدات.
كيمياء / تركيب ماء الدورة الدموية.
المتطلبات التنظيمية للتصريف.
ما إذا كان سيتم معالجة التفريغ لإعادة استخدامه في برج التبريد أم لا.
نوع المبادل الحراري.
دورة التركيز.[2][4]

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:

هذا يزيد من مساحة سطح برج التبريد للسماح بسطح التلامس الأمثل ووقت التلامس بين الهواء والماء مع توفير الحد الأدنى من القيود على تدفق الهواء.
نظام التوزيع:

يعتمد نظام التوزيع على نوع برج التبريد وفقاً لتدفق الهواء إلى الماء حيث تستخدم أبراج التبريد ذات التدفق المتقاطع نظام توزيع تدفق الجاذبية حيث يتم توزيع الماء على ارتفاع أعلى من التعبئة وبالنسبة لأبراج التبريد ذات التدفق المعاكس يتم استخدام أنظمة رش الماء المضغوط.
مزيلات الانجراف:

تمنع مزيلات الانجراف هروب قطرات الماء عن طريق إحداث تغييرات مفاجئة في مسار مجرى الهواء مع مرور تيار الهواء تؤثر قطرات الماء الكبيرة على جدران مانع الانجراف مما يتسبب في عودة هذه المياه إلى برج التبريد.
كوات Louvers:

فتحات سحب الهواء هي جزء من برج التبريد الذي يعمل بمثابة كتلة لتناثر المياه والضوضاء والحطام وفتحات التهوية شائعة في أبراج التبريد ذات التدفق العرضي بينما تستخدم أحياناً للتدفق المعاكس.
الغلاف:

تتمثل وظيفة الغلاف في توفير مبيت ونقل الأحمال إلى إطار البرج كما إنها تعمل على احتواء الماء داخل برج التبريد.
المروحة والمحرك وعمود القيادة ومخفض السرعة:

تدفع المراوح الهواء إما داخل أو خارج برج التبريد اعتماداً على نوع المسودة المطلوبة للتطبيق والمحرك الرئيسي هو المحرك حيث يتم نقل عزم الدوران من المحرك بواسطة عمود الإدارة إلى المروحة أو إلى علبة التروس وتتطلب أبراج التبريد الكبيرة ذات المراوح الكبيرة والثقيلة علب تروس لزيادة عزم الدوران مما يلغي الحاجة إلى المحركات الثقيلة وبالتالي يلغي الحاجة إلى هيكل أقوى وفي بعض الحالات يتم استخدام مجموعات الحزام والبكرة بدلاً من علب التروس.
وحدة المروحة:

تعزز وحدة المروحة التي يشار إليها أيضاً باسم أسطوانة المروحة أو غطاء المروحة من كفاءة المروحة ويتم ذلك عن طريق مدخل هواء جيد الشكل لخلق تدفق هواء سلس إلى المروحة كما إنه يساعد على تصريف الهواء عند الارتفاعات العالية مما يقلل من إعادة التدوير والتداخل.
سطح المروحة:

يعمل هذا كدعم لأسطوانات المروحة وكعضو هيكلي لنقل الأحمال عبر إطار البرج.
الصمامات:

هناك حاجة إلى الصمامات للتحكم في مستوى الماء داخل برج التبريد والصمامات المستخدمة في أبراج التبريد هي صمامات عزل وصمامات التحكم في التدفق.
حوض التوزيع:

هذا وعاء عميق أو حوض صغير به فتحات أو فوهات تقع فوق الحشوة وهذا جزء من نظام التوزيع لبرج تبريد عبر التدفق حيث تعمل الجاذبية على توزيع الماء الساخن بالتساوي عبر مادة التعبئة.
الهيكل الهيكلي للبرج:

يدعم إطار البرج برج التبريد بالكامل وينقل جميع الأحمال إلى الأساس والمواد الشائعة المستخدمة للإطار هي الخرسانة والخشب وغالباً ما تستخدم الألياف الزجاجية والفولاذ المقاوم للصدأ.[3]