بهبود عملکرد حرارتی برج هاي خنک کننده مرطوب جریان متقابل با انتخاب یک پکینگ مناسب

پکینگ برج خنک کننده مرطوب، پکینگ، افت فشار، پرت آب

برج هاي خنک کننده مرطوب، امروزه در بسیاري از واحدهاي صنعتی براي دفع حرارت به کار می روند. مهمترین عامل در کارایی برج هاي خنک کننده، قطعات پکینگ می باشد. براي دستیابی به حداکثر انتقال حرارت بین آب و هوا و در نتیجه خنک سازي آب، بایستی سطح تماس آب و هوا افزایش یابد که این امر توسط پکینگ ها انجام می شود. پکینگ ها باعث افزایش سطح انتقال حرارت و در نتیجه افزایش انتقال حرارت می گردند. امروزه با پدید آمدن پکینگ هاي سلولی متراکم و موثرتر در انتقال حرارت، استفاده از برج هاي با جریان متقابل بیشتر از برج هاي با جریان متقاطع می باشد زیرا این برج ها داراي مزایاي بیشتري نسبت به برج با جریان متقاطع می باشند. از آنجا که پکینگ ها را از مواد مختلفی می سازند و با توجه به اینکه هر نوع پکینگ، زاویه و عمق شیار مربوط به خود را دارد با عبور جریان هوا از روي آن ها، افت فشارهاي متفاوتی نیز براي جریان هوا اتفاق می افتد. که هر چه این افت فشار کمتر باشد، به همان میزان هزینه فن و برق مصرفی یک نیروگاه یا هر واحد صنعتی که داراي برج خنک کننده است، کاهش می یابد. به همین دلیل مطالعات زیادي بر روي انواع پکینگ ها انجام پذیرفته است

افزایش راندمان برج هاي خنک کننده قدیمی، یکی از مسائلی است که اکثر نیروگاه هاي کشور، به دنبال آن هستند. این امر تنها با تعویض پکینگ ها امکان پذیر استد. ر این میان باید پکینگی انتخاب شود که افت فشار و همچنین میزان پر آ ت ب کمی داشته باشد این موضوع در این مقاله با شبیه سازي برج توسط نرم افزار مطلب مورد بررسی قرار گرفته و خصوصیات حرارتی 32 نوع پکینگ پر کاربرد در صنعت آورده شده است.س پس در یک برج در حال کار عملکرد حرارتی هر یک از این پکینگ ها مورد بررسی عددي قرار گرفته و دهد یشد می توان با به کار بردن یک پکینگ مناسب نزدیک به 7 درصد عملکرد حرارتی برج را بالا برد

در اغلب صنایع، کارکرد آنها به نحوي است که مقداري گرما ایجاد می کنند. .به منظور کارکرد پایدار این صنایع، گرماي ایجاد شده باید از بین برود. براي این منظور، از برج هاي خنک کننده مرطوب استفاده می شود. مهمترین عامل در کارایی برج هاي خنک کننده مرطوب، قطعات پکینگ می باشد. براي دستیابی به حداکثر انتقال حرارت بین آب و هوا و در نتیجه خنک سازي آب، بایستی سطح تماس آب و هوا افزایش یابد که این امر توسط پکینگ ها انجام می شود. پکینگ ها باعث افزایش سطح انتقال حرارت و در نتیجه افزایش انتقال حرارت می گردند.

انتخاب صحیح پکینگ ها تأثیر بسزایی در عملکرد و قیمت برج خنک کننده دارد. هر چند که پکینگ ها در حدود 20 درصد قیمت برج هاي خنک کننده را تشکیل می دهند، اما با توجه به اهمیت عملکرد آنها، می توان پکینگ ها را به عنوان قلب تپنده یک برج خنک کننده به حساب آورد.

لذا انتخاب درست آن ها هزینه هاي سرمایه اي را در فاصله هاي زمانی تا 30 درصد تقلیل می دهند و مخارج نگهداري سالیانه و هزینه هاي جانبی را کم می نماید. تئوري ابتدایی فرآیند برج خنک کننده، براي اولین بار در سال 1923 توسط واکر و هم کارانش پیشنهاد شد . اما اولین گام عملی در حل مساله برج هاي با جریان مخالف، توسط مرکل در سال 1925 برداشته شد. روش مرکل بر اساس تلفیقی از معادلات دیفرانسیل انتقال جرم و حرارت آب و هوا داخل یک برج بود. در این روش مرکل فرض کرده بود که هر قطره آب داخل برج، توسط هواي جریان یافته از پایین برج احاطه می شود و انتقال حرارت به دو صورت
انتقال حرارت محسوس و نهان ناشی از بخشی از قطره آب صورت می گیرد. کی تان روشی را براي حل برج هاي خنک
ارائه نمود. در این روش، او از معادلات دیفرانسیل دو بعدي STAR کننده جریان مخالف و متقاطع با نوشتن کد کامپیوتري حاصله از تحلیل هاي دینامیک سیالات و ترمودینامیک را با بکارگیري یک روش تفاضل محدود روي یک شبکه با مش هاي مستطیلی حل نمود.

هالساز با ارائه یک مدل ریاضی بی بعد براي معادلات حاکم، راندمان برج را تنها بر اساس دو متغییر به دست آورد. وي توانست نتایج قابل قبولی براي برج خنک کننده چه از نوع جریان مخالف و چه از نوع جریان متقاطع ارائه کند
. گشایشی و هم کارانش با انجام آزمایش هاي تجربی روي پکینگ هایی از جنس پی وي سی ، اثرات فاصله و زبري روي  سطح پکینگ ها را براي ضرایب انتقال حرارت و جرم و هم چنین میزان افت فشار را در آن ها به دست آوردند. میلوسویج و هیکیلا نیز هفت نمونه از هسته هاي خنک کننده را در یک برج مرطوب جریان مخالف با مساحت سطح مقطع 1.44 متر
مربع مورد مطالعه قرار دادند و معادلاتی براي ضریب انتقال حرارت حجمی و افت فشار بدست آوردند . قرقیزي دو نوع از
. را مورد آزمایش قرار داد و راندمان و مشخصه برج را براي آن ها به دست آورد  VCP و HCPهسته هاي خنک کننده
تعیین ملزومات برج

یک برج خنک کننده براي پایین آوردن دماي آب گرم یک نیروگاه یا یک واحد صنعتی به کار می رود. بنابراین مهمترین پارامترها در مورد آب، دماي ورودي و دماي خروجی خواسته شده براي گردش پیدا کردن در چرخه خنک کن واحد صنعتی است
در یک برج خنک کننده این مقادیر مهم هستند:
دبی جرمی آب، .1 ) kg s ⁄ ( Ṁ
 (℃) ، 2. دماي آب ورودي به برج
 (℃) ، 3. دماي آب خروجی از برج
 (℃) ، 4. دماي حباب تر هواي اطراف برج
(℃)، 5. دماي حباب خشک هواي اطراف برج
معمولاً فشار هوا را یک اتمسفر در نظر می گیرند. اختلاف دماي ورودي و خروجی آب را بازده دمائی می نامند. همچنین اختلاف دماي آب خروجی و دماي حباب تر هواي ورودي را دماي تمایل می نامند
اهمیت نسبت شار جرمی آب به شار جرمی هوا در طراحی برج هاي مرطوب با جریان اجباري براي تعیین قدرت و ابعاد فن باید میزان دبی هواي ورودي به برج تعیین بشود
تمامی محاسبات مربوط به طراحی یک برج مرطوب، وابستگی زیادي به این پارامتر دارند بنابراین تعیین این نسبت اولین قدم در طراحی یک برج می باشد

در برج هاي جریان مخالف این نسبت از حل همزمان سه رابطه زیر بدست می آید:
 1. رابطه مرکل 3
2. یک رابطه براي پکینگ
3. رابطه موازنه آنتالپی
فرآیند هاي انتقال گرما و جرم در برج هاي خنک کننده، افت دماي آب در اثر انتقال حرارت از آب به هواي درون برج و نیز از طریق تبخیر آب صورت میگیرد. زیرا تبخیر آب باعث می شود مقداري انرژي از آن گرفته بشود و در نتیجه دماي آب کاهش یابد، در هواي خشک و گرم اعظم انتقال گرما به صورت نهان است، زیرا اختلاف دما بین آب و هوا زیاد نیست ولی در هواي سرد انتقال گرماي محسوس قابل ملاحظه می شود، چون در این حالت اختلاف دما زیادتر است

برای مطالعه ادامه این مبحث در فایلpdf کلیک کنید

 

برج خنک کننده مرطوب، پکینگ، افت فشار، پرت آب

 

آدرس دفتر مرکزی: اصفهان، خیابان امام خمینی، بعد از شهرک قدس، روبروی اداره برق شمال غرب

مدیریت: وحید محمدحسینی

شماره همراه : ۰۹۱۳۱۰۹۰۶۴۰

کارشناس فروش : 09139154626

شماره تماس دفتر: ۰۳۱۳۳۲۰۸۴۳۰

شماره فکس: ۰۳۱-۳۳۲۴۸۵۰۵