آشنایی با برج های خنک کننده -بخش نهم ( cooling towers )
سیستم لوله کشی در برج خنک کننده
لوله کشی برج خنک کننده، به معنی ایجاد و ساخت مسیر انتقال آب میان سیستم و دستگاه برج خنک کننده است. جهت خنک کردن آب باید بتوانیم آن را به برج خنک کننده منتقل و پس از خنک شدن مجدداً به سیستم برگردانیم.
انتخاب پمپ و طراحی لوله کشی کولینگ تاور
برای انتخاب پمپ برج خنک کن به دو پارامتر نیاز است؛
- یک دبی آب در گردش که عبارت است از میزان حجم آب در گردش در واحد زمان
- دوم هد سیستم که به میزان هد پمپ آب جهت غلبه بر ارتفاع موجود میان سیستم و برج خنک کننده بعلاوه هد مورد نیاز جهت غلبه بر اصطحکاک در طول مسیر لوله کشی می باشد.
با بدست آوردن مجموع هد و دبی از روی چارت و یا به وسیله نرم‌افزار، پمپ مورد نیاز را بدست می آوریم.
مجموع هد پمپ مورد نیاز = افت فشار در برج خنک کننده + افت فشار در سیستم + افت فشار در مسیر لوله کشی میان سیستم و برج خنک کننده + ارتفاع موجود میان برج خنک کننده و سیستم
دانستنی های مهم در لوله کشی برج خنک کننده
- پمپ باید در پایین ترین نقطه لوله کشی قرار بگیرد
- تکه های لوله کشی اعم از زانویی و مابقی باید به صورت هم مرکز نصب شود
- ترجیحاً قطر لوله کشی در تمام مسیر یکسان باشد
- مسیر لوله کشی صاف و دارای کمترین پیچ و تاب باشد
- بهتر است زانویی ها، شیرها و صافی ها در مسیر خروج پمپ باشد
- لوله مکش پمپ تا حد ممکن صاف باشد
- در مسیر مکش گیج نصب کنید تا فشار منفی تشخیص داده شود
- با طراحی واتر لگ در لوله کشی اجازه ندهید پس از خاموش کردن پمپ برج سر ریز کند
مشکلات لوله کشی برج خنک کن
- تخمین غلط هد پمپ
- به وجود آمدن کاویتاسیون و از دست رفتن قدرت پمپ به دلیل فشار ناکافی مکش
- وجود هوا در ناحیه مکش پمپ
- رفتار غیر پایدار پمپ در نقاط عملکرد به دلیل کاربرد اشتباه کنترل های بای پس و یا افت فشار بالا در نازل ها
- تعمیر و نظارت ناکافی بروی پمپ، گرفتگی لوله و رسوب گرفتن کندانسور
دانستنی های مهم دراجرای لوله مکش پمپ برج خنک کننده
- لوله مکش را خالی بگذارید
- لوله مکش و پمپ باید پایین‌تر از سطح تشت قرار بگیرند
- از قرار دادن لوله هواگیر بالاتر از پمپ در لوله مکش اجتناب کنید
- از صافی با مش ریز در مسیر مکش پمپ استفاده نکنید
روش انتخاب پمپ برج خنک کن
بهترین راه برای تعیین مقدار دبی مورد نیاز در مدار برج خنک کننده استفاده از کاتالوگ برج خنک کننده و مقدار اعلام شده برای آن ظرفیت می باشد. در صورتی که از چیلر استفاده می کنید به ازای هر تن تبرید چیلر 3 gpm دبی در چیلر تراکمی و 3.5 gpm دبی در چیلر حذبی در نظر بگیرید. همیشه باید توجه داشته باشید که هر برج خنک کننده برای فعالیت موثر دارای یک حد مجاز دبی مینیمم (Minimum Flow Rate) و دبی ماکزیمم (Maximum Flow Rate) می باشد. به جریان انداختن دبی کمتر از حد مجاز دبی مینیمم در برج خنک کننده موجب عدم توزیع آب مناسب و در نتیجه فرار هوا و عدم کارایی برج خنک کننده خواهد شد. همینطور به جریان انداختن دبی بیش از حد مجاز موجب به اصطلاح خفگی در برج خنک کنند خواهد شد و دبی زیاد اجازه عبور مناسب هوا و تماس با آب را نخواهد داد و عملکرد برج خنک کننده را به شدت مختل خواهد کرد. در حقیقت آنچه میزان دبی را تعیین می کند، میزان water loading (بار آبی) در طراحی برج خنک کننده و پکینگ برج خنک کننده می باشد.
به طور مثال برای یک برج خنک کننده 100 تن معمول با اتصالات ورود و خروج 4 اینچ، دبی مینیمم تقریبا برابر 250 gpm و دبی ماکزیمم برابر 400 gpm می باشد. بنابراین حتماً در این برج خنک کننده باید مقدار دبی در بازه اعلام شده جریان داشته باشد تا برج خنک کننده با ظرفیت واقعی خود عمل کند. در صورتی که ظرفیت برج خنک کننده انتخاب شده با دبی آب مورد نظر متناسب نباشد، باید با طراحی لوپ در لوله کشی و تعبیه بای پس (Bypass)، دبی مورد نیاز در برج خنک کننده (Required Flow Rate In The Cooling Tower) را تأمین کنید.
میزان افت فشار آب پمپ برج خنک کننده
برای محاسبه میزان افت فشار آب در سیستم مدار برج خنک کننده، از یک فرمول و قانون معیّنی استفاده می شود. بر این اساس، مقدار هد و افت فشار آب در سیستم مدار برج خنک کننده شامل (هد برج خنک کننده + هد تجهیزات متصل شده به برج خنک کننده مانند چیلر + هد طولانی ترین مسر لوله کشی) می باشد. براساس یک قانون سر انگشتی برای چیلر بیان می شود که (مقدار طول مسیر رفت از کندانسور تا برج خنک کننده به واحد فوت ضرب در 0.075 + ارتفاع لوله ورودی برج خنک کننده از تشت به واحد فوت = هد مورد نیاز به واحد فوت). قانون ذکر شده، یک قانون عمومی است و برای جلوگیری از اشتباه بهتر است به صورت دقیق تر به محاسبه بپردازید.
در نظر داشته باشید برای هد مسیر لوله‌کشی، باید طولانی‌ترین مسیر را در نظر بگیرید. همچنین ارتفاع مسیر لوله‌کشی را محاسبه کنید تعداد زانویی ها یا تغییر سایز لوله ها را حتماً بررسی کنید. افت فشار مدار آب در برج خنک کننده و در دستگاه مقصد (چیلر یا تجهیزات دیگر) را از کاتالوگ شرکت سازنده بدست آورید. اکنون با جمع این اعداد به هد کلی می‌رسیم و در نهایت بهتر است ضریب اطمینانی برای آن در نظر بگیرید.
با در دست داشتن هد و دبی آب می توانید از روی نمودار انتخاب پمپ (نمودار بالا)، پمپ متناسب با کاربری خود را انتخاب کنید. در این ارتباط نرم افزارهای مختلفی هم وجود دارد که می توانید به آن دسترسی داشته باشید. با ذکر مثال به انتخاب پمپ برج خنک کن می پردازیم. پس از محاسبات هیدرولیکی می‌خواهیم پمپ زمینی برای برج خنک کننده خود انتخاب کنیم که دبی 50 متر مکعب در ساعت و هد 29 متر آب را تأمین کند.
- پمپ 315-65 با سرعت 1450 دور بر دقیقه
- پمپ 160-50 با سرعت 2900 دور بر دقیقه
برای انتخاب پمپ برج خنک کن دقت داشته باشید با توجه به اینکه استهلاک پمپ در دورهای بالا بیشتر است، اگر کارکرد پمپ و سیستم به صورت مداوم است از پمپ گزینه 1 استفاده کنید و در صورتیکه کارکرد پمپ و سیستم به صورت فواصل زمانی است، از پمپ گزینه دوم استفاده نمایید.
