برج خنک کننده جریان مخالف یا کانترفلو (counterflow cooling tower) گونه ای از کولینگ تاورهای تبخیری است که در راستای خنک‌کاری سیالات پرحرارت صنعتی کاربردهای گسترده ای دارد. بازدهی جریان مخالف که به برجهای ضدجریان نیز معروف هستند، بسیار بالاست. بطوریکه حداکثر عملکرد حرارتی را برای منطقه اشغال خود ارائه می دهد.
این نوع سیستمهای کولینگ موجب تماس جریان آب گرم و جریان هوای خنک در خلاف جهت یکدیگر میشوند. درنتیجه آب طی چندمرحله و در برخوردهای مداوم با هوای ورودی خنک، سرد میشود.
یکی از بارزه‌های مهم برج های خنک کننده جریان مخالف، قابلیت بکارگیری در انواع و اقسام کاربریهاست. همچنین در مقایسه با سیستم های جریان متقاطع، فضای کمتری را در بر میگیرند (اشغال فضا). اما باید توجه داشت که با توجه به مکش هوایی 4 طرفه‌ی این دستگاه‌ها، اگر قصد استفاده از چند سیستم کانترفلو را داشته باشید، باید بینشان فضای تنفس و هواگیری قرار دهید.
پایین بودن میزان رسوب پذیری، یکی دیگر از دلایل محبوبیت این تجهیزات است. اما سیستم های کانترفلو دارای چه مزایای دیگری هستند؟!
نحوه کار برج خنک کننده جریان مخالف (کانترفلو)
به‌مانند دیگرمدلها، کولینگ تاور جریان مخالف آبهای داغ را بوسیله‌ی لوله‌کشی ورودی به درون خود وارد میکند. سپس آب از طریق افشانکهایی که شبیه به سردوش حمام هستند، به روی سطوح پرکننده (پکینگ) پاشیده میشود. ریزش آب از سمت بالا به پایین می باشد. فنهایی نیز در زیر برج خنک کننده قرار گرفته اند که هوای خنک محیط اطراف را به دستگاه وارد می‌آورند. ذکر این نکته الزامیست که:
در برج خنک کننده جریان مخالف یا کانترفلو، هوا از پایین دستگاه به سمت بالا و آب گرم از بخش فوقانی به سمت پایین حرکت میکند. لذا به صورت خلاف جهت، با همدیگر برخورد خواهند داشت. باتوجه به چنین مکانیزمی، پکینگ برج خنک کننده کانترفلو که آبها از آن رد میشود، در وسط دستگاه جانمایی میگردد.
- عدم وجود فن‌های عرضی دو طرفه،
- ارتفاع کمتر سیستم توزیع آب
- و جانمایی پکینگ ها در وسط دستگاه (و نه گوشه‌ها)،
طراحی برج خنک کننده جریان مخالف در ابعاد جمع و جورتری صورت می پذیرد. (در قیاس با برجهای جریان متقاطع یا کراس فلو)
مزایای برج خنک کننده جریان مخالف
برخی از ویژگیهای فنی، ساختاری و عملکردی انواع برج خنک کن جریان مخالف به شرح زیر می باشد:
- راندمان و بازدهی بالا. (بخصوص در هنگام استفاده از پکینگ مدیا آبشاری از جنس پی وی سی)
- ابعاد کوچک تر (در مقایسه با سیستمهای کولینگ کراس فلو)
- قابلیت خنک سازی سیالات تا دمایی 3 الی 5 درجه ساتیگراد خنک‌تر از دمای مرطوب محیط خارجی
- برجهای خنک کننده ضد جریان، معمولاً ردپای کوچک تری نسبت به برجهای جریان متقاطع ارائه می دهند. لذا حداکثر عملکرد حرارتی را (از هر منطقه طرح) امکان پذیر می کنند.
- ردپای کوچکتر تا 750 تن (با پکینگ های از نوع فیلمی)
- وزن عملیاتی بالقوه کمتر
- نصب راحت تری خواهند داشت.
- طیف گسترده ای از انواع پکینگ را برای رسیدگی به کیفیت آب منبع، در خود جای می دهد.
- طراحی کارآمد در فضا
- قابلیت ارائه‌ی ماکزیمم عملکرد حرارتی از منطقه طرح داده شده
- در به حداقل رساندن نیازهای سر پمپ، کمک شایان توجهی می کند.
- انتخاب گسترده ای از مدل ها، اندازه سلول ها و اجزای سازنده. (باز بودن دست طراح به هنگام طراحی)
- قابلیت بکارگیری در بیش از 75% شرایط اقلیمی و کاربریهای متنوع. (بدلیل عملگرایی منعطف و بازدهی مناسب)
- میزان رسوب گرفتگی و انسداد کمتر سطوح خنک کننده فیلر. (در مقایسه با سیستم کولینگ جریان متقاطع)
- مصرف انرژی نسبتاَ پایین
طراحی برج خنک کننده جریان مخالف
طراحی پکینگ اسپلش برج خنک کننده جریان مخالف یا کانترفلو، بر مبنای اصل کلی: «برخورد خلاف جهت (ضد جریان القایی) آب و جریانهای هوا» استوار است. بمنظور ایجاد شرایط برخورد مخالف جریانها، فنهایی در بخش پایینی دستگاه (دریچه لوور) تعبیه میگردد. هوا از بخش زیرین کولینگ تاور کانترفلو وارد سیستم شده و با آبهایی که از نازلهای بالایی ریخته میشود، برخورد مستقیمی میکنند.
البته برخورد ضدجریان (خلاف جهت) در طراحی برج خنک کننده جریان مخالف، اشکالات خاصی را نیز بوجود می‌آورد. یکی از این مشکلات، شدت یافت برخورد قطرات با هوا و دریفت سیالات است. بطوریکه قطرات بیشتری به جهات مختلف پرتاب و مصرف آب بیشتر میشود. به‌همین جهت است که لزوم نصب قطره گیر یا شبنم گیر در این دستگاه‌ها، بیش از سایر مدلها احساس خواهد شد. شبنم گیر در بخشهای فوقانی (نزدیک نازلها) نصب میگردد.
نکته‌ی مهم اینجاست که:
گرچه برج خنک کننده جریان مخالف غالباَ بصورت تبخیری (مرطوب و مدارباز) طراحی میشود. اما قابلیت طراحی کولینگ تاور کانترفلو بصورت مداربسته (خشک) نیز فراهم است.
انواع برج خنک کننده جریان مخالف
انواع برج خنک کننده جریان مخالف را میتوان بسته به:
- شکل و فرم دستگاه
- نوع تبخیری یا غیرتبخیری بودن سیستم
- و جنس بدنه
به دسته های مختلفی تقسیم بندی نمود. فرم این دستگاه‌ها در برج های کانترفلو، غالباَ یا بصورت گرد (مخروطی) و یا مکعبی طراحی میگردد. همچنین بایستی بدانید که چه در سیستم های مدارباز (مرطوب) و چه در (خشک)، اساس برخورد جریان آب و جریان هوا، بصورت مخالف بر هم است. ازهمین رو به بررسی خلاصه وار هریک از این مدلها خواهیم پرداخت.
- برجهای کانترفلو گرد (مخروطی)
سابقاَ بیشتر از مدلهای گرد برای ساخت کولینگ تاور استفاده میشد. بدلیل فرم خاص دایره ای، گردش هوای خنک در این برجها با بازدهی خوبی صورت می پذیرد. به‌همین دلیل عمدتاَ از برج خنک کننده جریان مخالف مخروطی برای هوادهی و خنکسازی آب انواع چیلر جذبی و مدلهای تراکمی استفاده میشود. البته همین فرم مخروطی تجهیزات کانترفلو، موجب پرتی فضایی و کاهش ظرفیت کلی دستگاه میشود. بطوریکه برای مصارف پرظرفیت صنعتی، معمولاَ مورد استفاده قرار نمی گیرند.
بسیاری از کارفرمایان سراسر کشور بدلیل قیمت پایین کولینگ تاور جریان مخالف، به سراغ خرید این تجهیزات میروند.
- برج خنک کننده جریان مخالف مکعبی
نتایج تمامی بررسی ها نشان میدهد که انواع برج خنک کننده جریان مخالف مکعبی، شدیداَ کارآمدتر و بهینه‌تر از مدلهای مخروطی عمل میکنند. چه بلحاظ کنترل دور موتور و قدرت استحکام بدنه و چه بلحاظ بازدهی کلی و مصرف کمتر آب. همچنین سیستم های کولینگ کانترفلو مکعبی یک دستگاه کاملاَ صنعتی محسوب میشود و در انواع ظرفیتهای بالا قابلیت تولید دارند.
نوع ساختار اتصالاتی دستگاه نیز به گونه ایست که برخلاف مدلهای مخروطی از اتصالات تسمه و بولی استفاده نمیکنند. بنابراین از استحکام بدنه ای به مراتب قدرتمندتری بهره می برند. سیستم توزیع سیال (آب) در تجهیزات خنکساز کانترفلو به شکل ثابت می باشد. همچنین به مانند تمامی مدلهای این نوع سیستم، آب و جریان هوای مکش‌شده، خلاف جهت هم با یکدیگر برخورد دارند.
پرت فضایی دستگاه های خنک کن مکعبی نیز (با توجه به ساختار راست اضلاع آن)، بسیار کمتر از سیستم های مخروطی است.
- برج خنک کننده جریان مخالف مداربسته
همانطور که میدانید اساس خنکسازی برجهای مداربسته، بر شیوه غیرتبخیری استوار است. بطوریکه آب داغ در یک کویل و مجرای بسته جریان دارد؛ و هوای خنک مکیده شده توسط فنها، با وزش به سطح خارجی لوله های کویل، به خنک کاری سیالات می پردازند. تمامی این شرایط عملکردی کلی، در برج خنک کننده جریان مخالف مداربسته نیز ثابت است. با این تفاوت که جریان هوای سرد، مخالف با جهت جریان آبهای درون کویل به لوله وزیده میشود.
بدلیل تبادل گرمایی غیرتبخیری، همواره میزان هدررفت آب در سیستم کولینگ مداربسته کمتر است. چراکه در فرآیند تبخیر، مقداری از آب در قالب لایه های بخار، از سیستم خارج میشود. بنابراین درصد تزریق آب جبرانی به تشتک برجهای مداربسته جریان مخالف، بسیار کمتر است.
- برج خنک کن ضدجریان هیبرید
انواع برج خنک کننده کانترفلو هیبریدی، از ساختار ترکیبی سیستمهای مداربسته و مدارباز تشکیل یافته اند. دررابطه با برج خنک کننده جریان مخالف هیبریدی میتوان به نکات اساسی زیر اشاره داشت:
- احتمال رسوب پذیری این سیستم ها نزدیک به صفر است.
- سیستم پاشش آب این دستگاه ها، بصورت باز (شبیه به مدلهای مدارباز) طراحی میشود.
- همچنین دارای کویلهای بسته برای جریان یافتن آب پرحرارت هستند. بدین صورت که ابتدا هوای واردشده به برج کانترفلو هیبریدی از طریق سیستم هواخنک، خنکسازی میگردد. سپس به لوله‌های پره دار کویلها وزیده میشود تا راندمان تبادل گرمایی شدیداَ افزایش یابد.
- پرت آب این نوع سیستم کولینگ، کمترین و بهینه‌ترین نوع در انواع تجهیزات خنکساز است.
- میزان هدررفت آب این تجهیزات بخصوص در فصلهای پاییز و زمستان بسیار کم می باشد.
مقایسه برج خنک کن جریان مخالف و جریان متقاطع
مقایسه برج خنک کننده جریان مخالف و جریان متقاطع، همواره یکی از خواسته های مهم کارفرمایان از کارشناسان این حوزه می باشد. بحث مقایسه کولینگ تاور کانترفلو و کراس فلو را میتوان از ابعاد مختلفی دنبال نمود. برخی از مهمترین پارامترهای مقایسه‌ای این تجهیزات به شرح زیر می باشد:
برج های جریان مخالف بطورکلی در اندازه کوچکتری طراحی میشوند. فلذا اشغال فضا با نصب این مدلها، کمتر است.
پرت و مصرف آب در مدلهای کانترفلو (جریان مخالف) بیشتر است.
درون برجهای کراس فلو یک فضای بزرگ به جهت بازرسی و تعمیر، تعبیه میشود. بنابراین سهولت دسترسی تعمیراتی در مدلهای کراس فلو بیشتر است.
روانی سیستم توزیع آب در برج خنک کننده جریان مخالف مقداری کمتر است. زیرا پس از واردشدن پرفشار آب به داخل لوله‌های این نوع سیستم، گردش سیال پرفشار بایستی تنها با استفاده از پمپ تأمین شود. این درحالیست که در طراحی کولینگ تاور جریان متقاطع، نازلهایی در کف سینی کار گذاشته میشود. این نازلها وظیف دارند سیال را با استفاده از فشار استاتیکی موجود در درون سینی‌ها به گردش دربیاورند.
اسپرینکلر یا آب پخش کن آلومینیومی یکی از پرمصرف ترین انواع بشمار میرود زیرا عملکرد خوبی داشته و از طول عمر مناسبی برخوردار میباشد. این تیپ آبگردان از سایزهای 2 اینچ الی 12 اینچ قابل ساخت بوده و میتوانید جهت ثبت سفارش کالا و قیمت پکینگ برج خنک کننده با کارشناسان فنی کارخانه تماس حاصل فرمایید.