برج خنک کن یا در اصطلاح مهندسی برج خنک کننده دستگاه خنک کننده آب در صنایع و مکان های مختلف مورد کاربرد قرار می گیرد که در تاریخچه گذری زمان دچار تغییر و تحولات بسیاری شده است.. کولینگ تاور Cooling tower را در زبان انگلیسی با این نام می شناسند و عمدتاً در گذر تاریخ دارای تغییرات زیادی گردیده است. برج های خنک کننده قدیمی قالباً بدنه های بتنی داشتند و بعد از آن نسل های فلزی ، استیل و فایبرگلاس برج خنک کن تولید و طراحی شدند.
در این مقاله سعی بر این شده است تا تاریخچه انواع برج خنک کننده تولیدی را مورد بررسی و واکاوی قرار دهیم. در یک گذر خیلی سطحی امروزه بهینه سازی کولینگ تاور های صنعتی یکی از بزرگترین معضلات صنعتگران داخلی و خارجی بوده است. کاهش میزان هزینه های مصرف آب ، جلوگیری از رسوب و گرفتگی، افزایش راندمان خنک کاری آب از مهمترین دلایل بررسی تاریخچه برج خنک کننده توسط مهندسین سیالات به شمار می آید.
1-برج خنک کننده بتنی بزرگ:
برج های خنک کن بتنی با استراکچر سیمانی اولین نسل از تاریخچه این محصول به حساب می آید. برج های خنک کننده بتنی عمدتاً دارای ظاهری هذلولی گون بودند و استوانه های کمر باریک دیده می شدند. اینگونه برج ها فضای بسیار زیادی را اشغال می نمودند و بابت ساخت آن هزینه های گزافی پرداخت می شد. برج خنک کن با این کاربری قاتل آب های زیر زمینی در صنایع بزرگ محسوب می شدند. امروزه مقالات بسیاری در دسته مقالات برج خنک کننده در خصوص تاریخ کولینگ تاور انواع آن بحث می نمایند.
برج های هذلولی گون با ابعاد بسیار بالا و ارتفاع خیلی بالا مصرف آب زیادی داشتند. این مدل کولینگ تاور ها در گذشته که سطح آب منابع زیر زمینی بسیار بالا بود مشکلی نداشتند. رفته رفته با گذر زمان در تاریخچه برج های خنک کننده سازندگان این تجهیز به فکر استفاده از شرایط بهینه تر جهت کاهش مصرف آب تدبیر نمودند. تدبیر این دانش مهندسی توسط دانش سیالات به آنجایی رسید که نسل های امروزی کولینگ تاور تا 10 برابر نیز کاهش یابد. امروزه برج خنک کن یکی از مهمترین تجهیزات در صنایع مختلف قلمداد می شود که بهبود عملکرد آن موجب کارکرد بهتر صنایع مختلف می شود.
2-برج خنک کننده بتنی مکعبی:
دومین نسل از انواع کولینگ تاورهای قدیمی برج های خنک کننده بتنی با ظاهری مربع یا مستطیل می باشند. این گونه برج های از گذشته های دور تا امروز در اکثریت نیروگاه های بزرگ در سراسر دنیا به کار برده می شد. برج های بتنی یا سیمانی مکعبی به دلیل داشتن مخازن بزرگ و استخرهای بتنی جهت ذخیره سازی آب مزایای زیادی دارند.
مزیت اصلی این مدل نسبت به نسل پیشین اشغال فضای کمتر و هزینه های کمتر عمرانی می باشد که این دو مزیت سبب جایگزینی این مدل نسبت به نسل پیشین شد. امروزه بزرگترین برج های خنک کننده هذلولی با ارتفاع های بسیار بالا تخریب و جای آن ها سازه های سایز کوچک با استراکچر مکعبی با ارتفاع پایین تر جایگزین می شود. در واقع نسل برج های بتنی دومین نسل در بررسی تاریخچه برج های خنک کننده بوده که امروزه هم کاربرد نیز دارد.
3-برج های خنک کننده گالوانیزه:
این مدل از انواع کولینگ تاور های جریان مخالف با سیستم گردش هوای فورس درافت یا اجباری سبب خنک سازی آب تا دماهای پایینی می شد. این نسل از کولینگ تاور امروزه هم توسط تیم های مهندسی در کشور های بزرگ دنیا نیز کاربرد دارد. سیستم خنک کاری برج های گالوانیزه به دلیل جذب تابش نور خورشید و همچنین رسوب و زنگ زدگی به مرور مختل می شود. در واقع این موضوع مهمترین عیب و معضل این دستگاه در خنک کاری آب به شمار می آید. امروزه دغدغه اصلی تولید کننده کولینگ تاور رفع همین موارد و معضلات پیشین می باشد.
4-برج خنک کننده فایبرگلاس:
رفته رفته با گذر زمان در طی تاریخ تولید برج های خنک کننده سازندگان کولینگ تاور تصمیم گرفتند تا با بکارگیری بدنه های جایگزین فلز این تجهیز را با نوع کامپوزیتی جایگزین نمایند. سازه های کامپوزیتی به دلیل مقاومت بالا در برابر اشعه خورشید و همچنین عدم زنگ زدگی بهترین نوع متریال جهت تولید برج خنک کن به شمار می آمدند. امروزه بیشترین میزان تولید کولینگ تاورهای صنعتی و تهویه مطبوع از نوع فایبرگلاس می باشد. برج های خنک کننده فایبرگلاس با قابلیت مونتاژ در محل امروزه یکی از پر طرفدارترین انواع کولینگ تاور مخصوصاً در صنایع نفت و پتروشیمی به شمار می آید.
برج های خنک کننده فایبرگلاس ترکیبی از الیاف شیشه با پلیمرهای سبک پلاستیکی می باشد. در واقع بدنه فایبرگلاس یا ترکیبی الیاف و رزین متشکل شده است از الیاف های شیشه که توسط رزین های پلیمری تقویت می شود. رزین در ساختار فایبرگلاس انسجام دهنده متریال و الیاف نیز بافت اصلی و پر کننده ترکیب کامپوزیت را تشکیل می دهد.
البته نسل های جدید برج خنک کننده فایبرگلاس با ترکیبی از یک سیکل باز و بسته در موضوع کاهش هزینه های ناشی از مصرف آب کمک بسزایی نموده است. برج هایی با این سیستم تحت نام برج خنک کننده مدار بسته هیبریدی امروزه بهترین و پیشرفته ترین نسل در تاریخچه این محصول به شمار می آید.
