برج خنک کن طبیعی مدار باز (Natural cooling tower open circuit)

در این برج ها، آب گرم توسط یک شبکه توزیع و پخش، در یک مدار باز، در تماس مستقیم با هوای جریان یافته در برج قرار می گیرد تاگرمای آن به هوا منتقل گردد. در این سیستم، ا نتقال گرما از آب به هو ا از طریق جابجایی و تبخیر صورت می گیرد.

در سیستم فوق، به علت تماس مستقیم آب گرم با هوا، معمولاً 0/3 تا 1 درصد آب در گردش به صورت بخار از آب جدا شده و با هوا مخلوط می گردد که غالباً باعث اشباع شدن هوای خروجی از برج می گر دد. این پدیده در روزهای سرد به صورت ابر سفیدی که از دهانه برج خارج می گردد نمایان است.

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=369

برج خنک کن طبیعی مدار بسته (خشک) (Natural Cooling tower)

چنانچه آب گرم در سیستم بسته ای مانند رادیاتور، در معرض برخورد با هوای جاری در برج قرار گیرد، پس از طی طول سیستم مبدل حرارتی از گرمای آن کاسته شده و می توان از آن برای سرمایش ماشینهای کارخانه استفاده نمود. از آنجا که در این نوع، آب در سیستم بسته قرار دارد و تماس مستقیم بین آب گرم و هوا وجود ندارد، امکان تبخیرشدن و خروج از سیستم را نداشته و نیاز به جایگزینی آب اضافی (Make up) نخواهد بود. این نوع برج به نوع خشک یا بسته موسوم است. از مزایای دیگر این نوع آن است که غلظت آب موجود در مدار بسته سیستم نیز ثابت خواهد بود.

محاسن و معایب برج خنک کن طبیعی خشک نسبت به نوع تر (مدار باز) را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:

الف) محاسن:

• آزادی عمل در انتخاب محل کارخانه بدون توجه به منابع آب منطقه
• به علت خشک بودن نسبی هوای داخل و خارج برج، می توان بدون بیم از مسأله خوردگی از اسکلت فلزی برای برج استفاده نمود.
• نیاز به آب اضافی برای جایگزینی تبخیر یا پایین آوردن غلظت مواد محلول در آب ندارد که خود نوعی صرفه جویی در هزینه است.
• ستون بخار بر بالای آن تشکیل نمی شود.

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=368

برج خنک کن طبیعی (Natural Cooling Tower)

این نوع برج ها، ساختمان هایی هستند، قائم (با ارتفاع نسبتاً زیاد) به صورت استوانه ای، مخروط ناقص که از پوسته های فلزی یا بتنی و با سطح جانبی مسدود تشکیل شده اند، که بر روی تعدادی ستون قائم یا مورب با بلندی نسبتاً زیاد (تا حدود 20 متر) قراردارند. اساس کار این برج ها عبارت است از استفاده از قانون فیزیکی حاکم در دودکش ها، یعنی جریان یافتن هوا از ناحیه پرفشار به ناحیه کم فشار.

استفاده از برج های خنک کن طبیعی نسبت به نوع مکانیکی، دارای مزایای زیر می باشد:

1. هزینه کم بهره برداری؛ زیرا نیاز به انرژی خاص نداشته و برای بهره برداری از آن نیازی به نصب، تعمیرو نگهداری خاصی نیست.
2. همیشه آماده بهره برداری است و احتیاج به متوقف کردن و تعمیرات دوره ای ندارد.
3. برای ظرفیت های بسیار زیاد سرمایش، مناسب است.

در این قسمت مکانیزم کار این نوع به طور مختصر شرح داده می شود:

آب گرم از قسمتهای پایین این برج ها، به جریان درآمده و مقداری از گرمای آن به هوای مجاور منتقل شده، باعث گرم شدن و درنتیجه سبک شدن هوا می گردد. هوای گرم شده در اثر سبکی وزن به ارتفاعات بالاتر در داخل برج منتقل می شود و به این ترتیب هوای سبک در ارتفاعات بالا و هوای سنگین در ارتفاعات پایین قرار می گیرد که عامل جریان یافتن هوا از پایین به بالاست. برای آنکه هوای سردی که در ارتفاعات پایین و در سطح زمین، در اطراف برج وجود دارد، بتواند در این جریان هوایی شرکت نماید، قسمتهای پایین ساختمان برج در سطح جانبی باز است و دراین قسمت فقط ستونهای برج قرار دارند. در زیر تصاویری از این نوع برجها آورده شده است.

شکل 1 - تصویری از Cooling towerهای طبیعی مورد استفاده در صنعت

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=367

برج خنک کننده (Cooling Tower)

از برج های خنک کننده به طور گسترده برای خنک کردن مقادیر زیادی آب در نیروگاه های حرارتی، پالایشگاه ها، نیروگاه های اتمی ، کارخانه های فولادسازی، سیستم تهویه مطبوع و سایر مراکز صنعتی استفاده می شود. برای کاهش دمای قسمتهای مختلف در صنایع یاد شده لازم است تا گرمای حاصل از عملکرد ماشین ها و موتورها به نحو مناسبی از سیستم گرفته، به محیط خارج منتقل شود.
از آنجایی که میزان تبخیر آب در این صنایع بسیار بالا و آب مصرفی آنها دارای خلوص بالا و طبیعتاً قیمت گران می باشد، لازم است این بخارها مجدداً به آب تبدیل شده، مورداستفاده قرار گیرند. تبدیل بخار به آب از طریق گرفتن گرمای آن امکان پذیر است. لذا چنانچه این بخار گرم با آب سرد درمجاورت هم واقع شوند گرمای بخار آب گرفته شده، به آب تبدیل می گردد. برای ادامه روند فوق نیاز به آب سرد می باشد . یک شیوه ابتدایی در این مورد برگشت آب گرم به محیط و استفاده از آب تازه است. این عمل به علت بالا بودن دمای آب و حجم بالای آن از نظر زیست محیطی قابل قبول نمی باشد و همچنین تامین این مقادیر عظیم آب برای این صنایع همیشه میسر نیست. آنچه در اکثر صنایع برای دست یابی به منظور فوق رواج یافته، استفاده از برج های خنک کننده (Cooling tower) می باشد.
برج خنک کن عبارت است از یک ساختمان بتنی، فلزی و یا چوبی ، با شکل و ترکیب خاص که برای سرمایش آب گرم به صورت طبیعی یا مکانیکی طراحی و ساخته می شود. طبعاً ابعاد و شکل این سازه ، تابعی ا ز میزان تبادل گرمایی موردنیاز و مکانیزم سرمایش می باشد.
در این سیستم آب گرم به طور مستقیم و یا غیرمستقیم در تماس با جریان هوای طبیعی یا مکا نیکی قرارگرفته و گرمای آن به هوا منتقل می شود و برای مصرف بعدی مورداستفاده قرار می گیرد. در ادامه مختصری راجع به انواع برج های خنک کننده توضیح داده شده و تصاویری از چند Cooling tower رایج در صنایع آورده شده است.

تقسیم بندی انواع برج های خنک کننده
تقسیم بندی های متفاوتی برای برج های خنک کن آمده است ؛ از جمله براساس نوع جریان و یا براساس عامل تبادل گرما (طبیعی یا مکانیکی) و با بر حسب نحوه تبادل (مستقیم یا غیرمستقیم ).

خصوصیات برج های خنک کن
در این بخش خصوصیات انواع مختلف برج خنک کننده مورد بررسی قرار می گیرد.

خصوصیات برج های خنک کن مدار باز

1. ظرفیت دستگاه: مقدار آبی است که در حوضچه پایین برج، دستگاه های تبادل حرارت و مسیر رفت و برگشت آب وجود دارد. معمولاً 20 درصد آب در مدار و دستگاه های تبادل حرارت جریان دارد و بقیه درحوضچه برج خنک کن.
2. زمان یک گردش: زمان لازم برای اینکه جریان آب از مکش پمپ برج خنک کن خارج شود و دوباره به همان نقطه برگردد.
3. از دست دادن آب به وسیله تبخیر: حدوداً برای هر 10 درجه فارنهایت افت حرارت آب ، حدود 1% مقدار آب در گردش را درنظر می گیرند.
4. کم شدن به وسیله باد: در برج های خنک کن مقداری از آب برج به همراه جریان هوا، از سیستم خارج و وارد جو می شود، این مقدار آب به طور متوسط در حدود 0/2 درصد مقدار آبی است که در مدت یک ساعت در مدار گردش می کند.
5. درجه تغلیظ: تبخیر قسمتی از آب برج، غلظت نمکهای محلول در آب را افزایش می دهد . در نتیجه هرچه تبخیر بیشتر صورت گیرد، غلظت مواد در آب باقیمانده بیشتر خواهد شد و به عبارت دیگر درجه تغلیظ افزایش خواهد یافت. از این رو درجه تغلیظ عبارت است از نسبت مواد محلول موجود در آب در گردش به مقدار مواد موجود در آب تأمینی (جبرانی) . البته این نسبت موقعی درست است که مواد دیگری به آب اضافه نشده باشد. درجه تغلیظ را می توان از نسبت کلر آب در گردش به کلر آب جبرانی حساب کرد.

کنترل پارامترها

برای اینکه برج خنک کن خوب کار کند و در برابر عوامل خارجی پایدار باشد، باید نکات زیر مورد توجه قرار گیرد:

1. درجه تغلیظ: معمولاً بین 2 تا 5 باشد.
2. بکار بردن مواد شیمیایی: این مواد عبارتند از؛ کلر، اسید و مواد ثابت کننده (ضد خوردگی وضدرسوب). این مواد باید به نحوی در مکانهایی استفاده شود که با آب سیستم کاملاً مخلوط گردد.
3. اضافه کردن گاز کلر: به منظور کنترل رشد موجودات زنده، غلظت آن نباید از حد معینی کمتر شود.
4. اضافه کردن ضد لجن: برای جلوگیری از تشکیل رسوب.

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=294

جذب و دفع (Absorption and excretion)

جذب گاز فرایندی است که در آن یک مخلوط گازی در تماس با یک حلال مایع قرار می گیرد تا به طور انتخابی یک یا چند جزء مورد نظر از مخلوط گازی را در خود حل کند. اغلب فرایند های جذب به یک ماده خارجی نیاز دارند که به فرایند وارد شده و به عنوان حلال مایع عمل می نماید. نظر به اینکه اصول فرایند های جذب و دفع یکسان است هردو فرایند به طور همزمان بررسی می شود.
دبی مایع و گاز، درجه حرارت و فشار متغیرهای مهمی هستند که باید تعیین شوند.
هرچقدر ضریب جذب بزرگتر باشد به عنوان مثال با افزایش مقدار مایع ، طول ستون جذب یا تعداد سینی های مورد نظر برای جذب کاهش می یابد.

درجه حرارت: در جذب کاهش دما حلالیت جزء مورد نظر ( گاز ) را در مایع افزایش می دهد .یعنی در جذب کاهش دما و در دفع افزایش دما مطلوب خواهد بود.
فشار: فشار بالا منجر به افزایش حلالیت ماده حل شونده(گاز) در مایع می شود.یعنی در جذب افزایش فشار و در دفع کاهش فشار مطلوب خواهد بود(عکس دما).
یکی از مهمترین مباحث مربوط به برج های جذب انتخاب حلال می باشدکه بر اساس معیارهای زیر صورت می گیرد:
1 - حلالیت گاز: حلالیت گاز در حلال مایع باید بالا باشد تا شدت جذب گاز زیاد و مقدار مصرفی حلال مورد نیاز کم شود. معمولاً حلالی که از نظر طبیعت شیمیایی مشابه ماده حل شونده باشد، امکانات زیادی را جهت انحلال حل شونده فراهم می سازد.
2 - فراریت: فشار بخار باید کم باشد، زیرا گاز خروجی از یک فرایند جذب معمولاً از بخار حلال اشباع است و لذا اتلاف حلال در صورت بالا بودن فشار بخار آن زیاد خواهد بود.
3 - قیمت: حلال نباید گران بها باشد تا اتلاف آن هزینه زیادی را ایجاب نکند و به علاوه به آسانی تهیه شود.
4 - ویسکوزیته: کم بودن ویسکوزیته به دلایل تسریع به سرعت جذب، افت فشار کم در تلمبه کردن و خواص مفید در انتقال حرارت، ترجیح داده می شود.
5 - خواص متفرقه: حلال در صورت امکان نباید سمی و آتش گیر باشد. باید از نظر شیمیایی پایدار بوده و نقطه انجماد آن نیز پایین باشد. همچنین خاصیت خورندگی بالایی نداشته باشد.

برج های جذب و دفع گاز
نحوه کار برجهای جذب دقیقاً همانندبرجهای تقطیر است،بنابراین به توضیح مختصری بسنده می کنیم .همانند شکل 40 گاز از پایین و مایع از بالا وارد برج شده و انتقال جرم بین فازها به وسیله پرکن ها تقویت می شود. دستگاه متداول در جذب گاز برج پرکن است. این دستگاه از یک ستون یا برج استوانه ای تشکیل شده که شامل ورودی گاز و فضایی برای توزیع آن در قسمت تحتانی، ورودی مایع و توزیع کننده در قسمت فوقانی،خروجی های گاز و مایع به ترتیب در قسمت فوقانی و تحتانی و توده جامد نگه دارنده ای به نام پرکن های برج است.

مایع ورودی که حلالی خالص یا محلول رقیقی از ماده حل شده می باشد توسط توزیع کننده در بالای پرکن ها توزیع می شود و سطوح پرکن ها را به طور یکنواخت مرطوب می کند. گاز حاوی ماده حل شده یا گاز غنی شده، وارد فضای زیر پرکن ها می شود و مخالف جریان مایع از روزنه های موجود در پرکن ها بالا می رود.

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=325