محاسبه یا برآورد ظرفیت برج خنک کننده به معنی به دست آوردن مقدار ظرفیت کولینگ تاور بر حسب تن تبرید مورد نیاز برج خنک کننده متناسب با شرایط طراحی می باشد. این محاسبه بر اساس چهار آیتم صورت می پذیرد. این چهارآیتم عبارتند از دمای آب ورودی به برج خنک کننده، دمای آب خروج از برج خنک کننده، منطقه جغرافیایی محل نصب برج و مقدار دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب که در ادامه این مقاله از شرکت آذین تهویه به هر کدام از این موارد خواهیم پرداخت. با توجه به اینکه برج های خنک کننده مدار باز دستگاه هایی هستند که بر اساس تبخیر کار می کنند، بنابراین دمای آب خروجی از کولینگ تاور نمی تواند از مقدار دمای مرطوب محیط (Ambient Wet Temperature) پایین تر باشد و از نظر عملی دمای آب خروجی در بهترین حالت حداقل سه درجه بالای دمای مرطوب محیط خواهد رسید.
دمای آب ورود به برج خنک کننده (سانتیگراد)
دمای آب خروج از برج خنک کننده (سانتیگراد)
دبی آب برج خنک کننده (متر مکعب در ساعت)
حداکثر دمای مرطوب هوا تابستان (سانتیگراد)
بعد از دریافت اطلاعات اولیه و اطلاع از نوع کاربری دستگاه و اینکه در چه صنعتی قرار است برج خنک کننده استفاده شود به آیتم های زیر نیز توجه می کنیم
محاسبات:
مقدار Approach سانتیگراد
مقدار Range سانتیگراد
نومینال کولینگ لود
کپسیتی فکتور
بعد طراحی و برآور برج خنک کننده مقادیر زیر به دست می آید که طی پیشنهاد فنی و مالی در قالب یک پیش فاکتور به خریدار ارائه میگیردد.
برج خنک کننده مورد نیاز بر اساس نیاز مشتری :
مقدار تن تبرید مورد نیاز.....
تعداد دستگاه پیشنهادی.....
مدل دستگاه پیشنهادی....
قطر پروانه (متر)....
ابعاد و توان:
طول00 (متر)
عرض 00(متر)
ارتفاع 00(متر)
توان الکتروموتور 00(کیلووات)
نکته قابل توجه این است که در هنگام محاسبه برج خنک کننده، اشتباه رایجی که صورت می پذیرد این است که با استفاده از فرمول زیر اقدام به محاسبه مقدار انتقال گرمایی کل می گردد، در حالیکه این فرمول مقدار انتقال گرمای کل را بدست می آورد و در مورد تعیین ظرفیت کولینگ تاور، کاربردی ندارد.
همانطور که مشاهده می شود در این فرمول هیچ اشاره ای به دمای مرطوب محیط نشده است. به طور مثال اگر شرایط طراحی به این صورت باشد:
دمای ورود آب 40 درجه سانتیگراد – دمای خروج آب 30 درجه سانتیگراد – محل نصب شهر اصفهان با دمای مرطوب محیط 17 درجه سانتیگراد – دبی آب 10 متر مکعب در ساعت، بر این اساس مقدار انتقال گرمایی برابر است با:
Q = 10000 * 4.186 * (40 – 30)
Q = 418600 kJ/h
در این شرایط نیاز به 11 تن برج خنک‌کننده در شهر اصفهان می باشد.
حال اگر این شرایط در شهر کرج و با دمای مرطوب 25 درجه سانتیگراد باشد، مقدار Q بر اساس رابطه بالا باز هم 418600 kJ/hr خواهد بود، ولی در تهران نیاز به 15 تن برج خنک کننده است تا به دمای مورد نظر برسیم.
همچنین اگر بخواهیم برج خنک کننده را در شهر ساری که دمای مرطوب آن برابر 27 درجه سانتیگراد است نصب کنیم، نیاز به 20 تن تبرید می باشد
بنابراین این فرمول فقط مقدار Q یعنی انتقال گرمای کل را محاسبه می کند و اثری از دمای مرطوب در آن نیست و نباید محاسبات کولینگ تاور بر این اساس صورت گیرد.
باید بدانید که تناژ برج خنک کننده به معنی مقدار توانایی دفع گرما توسط سیستم کولینگ تاور می باشد و واحد آن تن تبرید است. یک تن برج خنک کننده برابر میزان گرمای لازم برای آب کردن یک تن (907 کیلوگرم) یخ 0 درجه به آب 0 درجه در مدت زمان 24 ساعت می باشد.
یک تن برج خنک کننده برابر 12000 Btu/hr یا 3.5 kw می باشد. بنابراین وقتی اعلام می شود که تناژ یک برج خنک کننده برابر 100 تن تبرید است، یعنی برابر 350 کیلووات یا 1200000بی تی یو Btu/hr می باشد.
معمولاً برای تفکیک و دسته بندی برج های خنک کننده از تناژ استفاده می شود؛ به طور مثال برج خنک کننده CS-400 یعنی برج خنک کن مدل CS با ظرفیت 400 تن تبرید است. که می تواند بصورت مکعبی یا گرد باشد ویا علامتی برای مدار باز یا مدار بسته به آن اضافه می شود.
همانطور که در ابتدای این مقاله ذکر شد، محاسبه برج خنک کننده بر اساس چهار پارامتر اصلی از جمله دمای ورود آب گرم به کولینگ تاور، دمای خروج آب سرد از کولینگ تاور، دبی آب و حداکثر دمای مرطوب محل نصب دستگاه صورت می پذیرد. با توجه به داشتن این اعداد می توان به ظرفیت یک کولینگ تاور پی برد.
حداکثر دمای مرطوب محل نصب برج خنک کننده
در طراحی تمام سیستم های تبخیری دمای مرطوب یکی از مهم ترین پارامترهای طراحی می باشد. برای بدست آوردن حداکثر دمای مرطوب تابستان یا باید آن را از جداول سازمان های استاندارد استخراج کنید و یا با داشتن حداکثر دمای خشک تابستان و رطوبت نسبی از روی جدول سایکومتریک به حداکثر دمای مرطوب برسید البته مهندسین شرکت آذین تهویه تمامی این اطلاعا را در زمان محاسبه ظرفیت برج خنک کن مد نظر قرار می دهند.
دمای ورود آب گرم به برج خنک کن و دمای خروج آب سرد از برج خنک کن
دمای ورود و خروج آب از برج خنک کن یکی دیگر از پارامترهای مهم در طراحی می باشد. انتخاب این دماها بر بار حرارتی برج خنک کننده تأثیرگذار است. اختلاف دمای آب ورود و خروج را به اصطلاح (Range) و اختلاف دمای خروج از کولینگ تاور و دمای مرطوب را (Approach) می گویند.
میزان (Approach) در کمترین حالت می تواند 3 درجه سانتیگراد باشد. یعنی برج خنک کننده می تواند تا میزان 3 درجه بالاتر از دمای مرطوب آب را خنک کند. هر چه میزان (Range) بیشتر باشد، بار حرارتی برج خنک کننده بیشتر و هر چقدر میزان (Approach) کمتر باشد، بار حرارتی برج خنک کننده بیشتر خواهد شد. بنابراین دمای ورود و خروج بر بار حرارتی تأثیرگذار می باشد.
پارامتر دیگری که در طراحی برج خنک کننده تأثیرگذار است، دبی آبی می باشد که درون کولینگ تاور وارد می شود. دبی آب در حقیقت میزان آب در واحد زمان است که باید از یک دما به دمای خنک‌تر برسد. دبی آب در گردش با اتصالات دستگاه برج خنک کننده متناسب است.
منبع : آذین تهویه
