محاسبه میزان تبخیر آب برج خنک کننده

همانطور که قبلا گفتیم، کولینگ تاور به عنوان قلب سیکل خنک کاری شناخته می شود. برتری برج خنک کننده نسبت به ایر-کولر، قابلیت خنک کردن آب، به مقداری کمتر از دمای محیط است. مثلا شما برای اینکه در تابستان و در شهری مثل اهواز بخواهید دمای آب را به 37 درجه سانتیگراد برسانید باید از کولینگ تاور استفاده کنید و ایر کولر این کار را نمی تواند بکند. علاوه بر این، قیمت کولر هوایی از برج خنک کن بسیار بیشتر است.

کولینگ تاور قلب یک سیستم خنک کاری است

در مورد مقایسه چیلر با برج، باید در نظر گرفت که چیلر جذبی یا تراکمی، بیش از 5 الی 10 برابر کولینگ تاور قیمت دارند. برای همین موارد است که در کاربردهای صنعتی، تولید برج خنک کننده حرف اول را میزند. البته بسیاری از چیلرها، برای خنک کردن باز هم نیاز به برج خنک کننده یا ایر کولر دارند.

با وجود مزایای Cooling tower نسبت به چیلر و کندانسور هوایی، مساله ای که استفاده از برج خنک کننده را در نقاط خشک به چالش می کشد، مصرف آب آن است. 

در این مقاله می خواهیم در مورد بهینه کردن مقدار آب مورد نیاز کولینگ تاور توضیحاتی را بدهیم.

چرا مصرف آب برج خنک کن برای شرکت ها و کارخانجات مهم است؟

مقدار آب مورد نیاز کولینگ تاور صنعتی و مسکونی یکی از موارد مهمی است که در هنگام خرید باید به آن توجه ویژه ای داشته باشید. خشکسالی های اخیر و کاهش منابع آب در اقصی نقاط دنیا، به خصوص ایران از یکسو و افزایش قیمت آب و برق از سوی دیگر، باعث شده که مدیران سازمانها و کارخانجات، در فکر کاهش مصرف آب و برق در تجهیزات خود باشند. به صورت کلی کشور ما ایران، یکی از اقلیم های نسبتا خشک در جهان است و به همین دلیل دچار مشکلات عمده ای در تامین آب مصرفی شرب و نیز آب صنعتی هستیم. در تصویر زیر پیشبینی شدت بحران کم آبی در سال 2040 نمایش داده شده است که بر اساس آن کشورهای منطقه خاورمیانه، بویژه ایران در شرایط بسیار خطرناکی قرار خواهند گرفت.

2-محاسبه آب جبرانی توسط نرم افزارهای آنلاین مهندسی water calculator

یکی از پیشروترین شرکتهای سازنده برج خنک کننده در دنیا برند مارلی آمریکا میباشد. این شرکت امروزه با تامین نرم افزارهای به روز مهندسی در سایت SPX کمک فراوانی به جامعه سازندگان کولینگ تاور نموده است. یکی از رایج ترین نرم افزارهای محاسبه تبخیر آب در برج خنک کننده در لینک زیر قرار داده شده است.

نرم افزار محاسبات آب جبرانی برج خنک کننده

این نرم افزار در میان مهندسین سیالات با نام water calculator شناخته شده است. بدین گونه کاربری این نرم افزار امروزه بسیار کاربرد پیدا کرده است . جهت محاسبه نهایی میزان تبخیر، دریفت و بلودان داده ها را مستقیماً در نرم افزار وارد کنید.

پس از ورود به نرم افزار نیازمند به وارد کردن پارامترهای اساسی در محاسبه آب جبرانی خواهید بود. اصلی ترین پارامترهای مورد نیاز جهت ورودی اطلاعات به شرح ذیل می باشد.

1-میزان حجم آب در گردش یا دبی بر اساس واحد m3/h یا gpm

2-دمای ورودی آب گرم

3-دمای خروجی آب سرد

4-دمای وت بالب در محیط اقلیم نصب

5-میزان غلظت املاح مواد موجود (concentration)

در انتها می توانید با واحدهای US یا SI خروجی را در فایل پی دی اف ذخیره نمایید و به عنوان گزارش طراحی برج خنک کننده به کارفرمای خود ارایه کنید. در استفاده از این نرم افزار خروجی گاهاً زیاد دقیق نیست. بنابراین موکداً توصیه میشود از روشهای مختلف در محاسبه استفاده نمایید. نتیجتاً میانگین حاصله را در روابط مختلف مبنای کار خود قرار دهید.

رابطه بین ظرفیت و تبخیر آب در برج خنک کننده

خوب طبیعی است که هر میزان تناژ سرمایشی کولینگ تاور افزایش یابد میزان تبخیر نیز عدد بزرگتری خواهد بود. به عبارتی دیگر ظرفیت یک پکینگ برج خنک کننده عامل غیر مستقیمی بر تبخیر به شمار می آید. اگر بخواهیم رابطه ای بین ظرفیت برج و میزان تبخیر کشف کنیم به راحتی با مراجعه به فرمولها و کاتالوگ ها می توان به آن پی برد. هر تن تبرید برج خنک کننده معادل 3.5 گالن بر دقیقه به صورت نرمال قادر به خنک کاری آب است.

در مثال دیگر برای دمای ورود آب به برج خنک کننده، 70 درجه سانتیگراد به دمای خروج 40 درجه سانتیگراد در دمای مرطوب برابر 22 درجه سانتیگراد و دبی 250 متر مکعب در ساعت مقدار تبخیر آب برابر 13.799 متر مکعب در ساعت، میزان پرتاب آب برابر 0.014 متر مکعب در ساعت و میزان زیرآب برج خنک کننده برابر 6.886 است که بنابراین محاسبه آب جبرانی برج خنک کن برابر مجموع این اعداد و برابر 20.698 متر مکعب در ساعت است.

همانطور که ملاحظه می کنید، مقدار دریفت معمولاً مقدار اندکی بوده و بخش اعظم مقدار آب جبرانی از مجموع تبخیر و زیر آب تشکیل می شود. مقدار تبخیر با دمای ورود و خروج و همچنین دبی متناسب است. هر چه دمای ورود بالا و هر چه دمای خروج پایین رود میزان تبخیر بیشتر می شود.

عدد بدست آمده به عنوان مقدار تبخیر و مصرف آب کولینگ تاور، در بدترین شرایط آب و هوایی یعنی مرداد ماه و بین ساعات 12 الی 16 معتبر است. توجه داشته باشید برای محاسبه مقدار  واقعی مصرف آب روزانه برج خنک کن به خاطر تبخیر، نمی توان عدد حاصله از فرمول فوق را در 24(ساعات شبانه روز) ضرب کنیم. به عبارت دیگر مصرف آب متوسط روزانه، ماهیانه و سالیانه برج خنک کننده، بسیار کمتر از حاصلضرب حداکثر مصرف، ضرب در ساعات روز، ماه و یا سال خواهد بود. توجیه این مساله با در نظر گرفتن نمودار متوسط دما در طول سال و همچنین در طول روز امکان دارد.