در فرآیند های بزرگ صنعتی برای دفع گرمای تولید شده ی بیش از حد دستگاه های بزرگ تهویه مطبوع ، نیروگاه ها ، پالایشگاه های بزرگ و همچنین واحد های صنعتی دیگر به دستگاهی احتیاج است تا بتواند آبی را که جهت خنک سازی دستگاه ها در سیستم استفاده می شود و گرما را دریافت می کند، دوباره خنک کند و به سیستم برگرداند. برای انجام این منظور از برج خنک کننده استفاده می شود. وجود این دستگاه تقریبا در تمامی واحدهای صنعتی جهت استمرار و ادامه دادن فرآیند تولید الزامی است.
در فرآیند خنک سازی، برج خنک کننده حرارت اضافی آب در گردش را از دستگاه ها به محیط انتقال می دهد. کیفیت و قیمت برج به دقت و میزان انتقال حرارت آن بستگی دارد. در سیستم های سرمایشی و گرمایشی نیز وجود این دستگاه به چیلر ها کمک می کند تا حرارت نامطلوب خود را دفع نمایند.
اجزای اصلی برج خنک کننده به صورت کلی شامل موارد زیر است :
بدنه (Casing or Body)
حوضچه آب سرد (Basin)
سیستم توزیع آب (Water Distribution System)
سیستم انتقال هوا (Air Moving System)
المانهای انتقال حرارت (Fill Media)
بدنه (Casing or Body)
بدنه برج از فایبر گلاس و یا مواد کامپوزیتی FRP (Fiberglass Reinforced Polyester) ساخته شده که مواد اولیه آن شامل رزین و الیاف می باشد. این مواد در مقابل خوردگی و اشعه ماوراء بنفش خورشید (UV) مقاوم هستند . رنگ بدنه نیز در ابتدای ساخت بدنه و هنگامی که رزین ها به صورت مایع هستند به مخلوط فایبر و رزین افزوده شده و مجموعه به صورت خود رنگ تولید می گردد و تا ۳۰ سال ماندگاری دارد .
حوضچه آب سرد (Basin)
قسمت تحتانی بدنه برج خنک کننده است که آب عبوری از المانهای انتقال حرارت در آنجا جمع می شود و توسط فلانج ها و لوله های ارتباطی که به لوله کشی خارجی متصل است، آب خنک شده را به سیستم انتقال می دهد.
سیستم توزیع آب سرد (Water Distribution System)
این سیستم وظیفه انتقال و توزیع آب گرم ورودی به برج را بر روی المانهای انتقال حرارت، جهت انجام فرآیند خنک کاری دارد. این سیستم شامل اجزای زیر است :
مجموعه لوله کشی داخلی
قطعه آبگردان (Sprinkler Head – Sprinkler Arms)
نازل ها (Nozzles)
المانهای قطره گیر (Drift Eliminators)
آب گرم ورودی توسط لوله هایی که از جنس PVC مرغوب و فشار قوی هستند به مرکز برج انتقال یافته و به وسیله قطعه آبگردان که از جنس ABS و با آلیاژهای آلومینیوم برنج و یا برتر ساخته شده، تقسیم می شود و از طریق بازوها که از جنس PVC هستند ، با زاویه مناسب بر روی سطح المانهای انتقال حرارت می ریزد و پس از گذشتن از آنها و انجام فرآیند خنک کاری در حوضچه (Basin) جمع آوری می شوند . المانهای قطره گیر وظیفه مهار کردن قطرات آب مکش شده توسط نیروی محرکه و بازگشت آن به چرخه خنک کاری را دارند .
سیستم انتقال هوا یا سیستم محرکه (Air Moving System)
این سیستم شامل یک الکتروموتور و پروانه است . الکتروموتور ( تهیه شده از شرکتهای معتبری مانند Siemense , VEM , Hyundai) پروانه به حرکت در می آورد. پروانه هوا را از طریق هواکش هایی (Louver) که بر روی بدنه قرار دارد از میان المانهای انتقال حرارت به سمت بالا می کشد . تیغه های این پروانه ها از جنس FRP مخصوص هستند و وزن کمی دارند ، مقطع Air Foil شکل تیغه ها ، به آنها کمک می کند تا جریان هوای بیشتری را در سرعت پایین ایجاد کنند که سبب افزایش بازده و کاهش صدا می شود .
المانهای انتقال حرارت ( Fill Media )
تمام پیچ و مهره ها و واشرهای استفاده در برج از جنس گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل و سایر تکیه گاههای فلزی دستگاهها از جنس آهن گالوانیزه گرم و یا از استنلس استیل با ضخامت ۸۳ میکرون ساخته می شود. در سفارش های خاص از نگهدارنده های فایبرگلاس که به روش Pultrusion ساخته می شوند استفاده می شود.
این برج ها همچنین این امکان را دارند که در صورت سفارش مشتری از قطعات کنترل کننده ویژه الکتریکی و الکترونیکی برای بهبود عملکرد سیستم و هماهنگی بین برج و سایر قطعات موجود در خط بهره برداری استفاده کنند که شامل کنترل کننده فرکانسی دور موتور یا اینوتور(Inverter) و سنسور دما و نمایشگر و …… هستند.
برج خنک کننده CS
برج خنک کننده CS برج های چهارگوش جریان مخالف هستند که در آن ها آب به وسیله نازل ها بروی سطوح انتقال حرارت پاشیده می شود و همزمان هوا به وسیله پروانه محوری که در بالای برج قرار دارد از قسمت زیرین سطوح انتقال حرارت به سمت بالا مکیده می شود. جریان آب و هوا در خلاف جهت با یکدیگر تماس پیدا کرده و بین آن ها تبادل جرم و گرما صورت می پذیرد، بنابراین به این برج ها جریان مخالف گفته می شود.
برج خنک کننده RF
در برج خنک کننده RF آب به وسیله کلگی توزیع آب در حال دوران و از طربق لوله های توزیع آب که زیر آن ها پر از روزنه می باشد بروی سطوح انتقال حرارت پاشیده می شود. همزمان هوا توسط فن و ازناحیه دریچه وارد و از زیر سطوح انتقال حرارت به سمت بالا خارج می شود. آب و هوا در جهت خلاف یکدیگر تماس پیدا کرد و بدلیل تبادل گرما و جرم آب خنک می شود.
