برج خنک کننده جریان متقاطع (ابارا)

برج خنک کننده جریان متقاطع یا همان برج خنک کننده ابارا، از مهمترین ابداعات شرکت ژاپنی ابارا می باشد که عمری بیش از 35 سال دارد. این نوع کولینگ تاورها به لطف سیستم آب ثقلی و گردش هوای ویژه در آن، دارای راندمان بسیار بالایی می‌باشد. بطوریکه خرید این سیستم های کولینگ برای طرفداران سیستم های خنک‌کننده مدارباز، به انتخابی همیشگی تبدیل شده است.

نکته جالب توجه اینجاست که ریزش آب در این دستگاه‌ها از بالا به پایین است. درحالیکه جریان هوای ورودی از دو سمت و بصورت عرضی (عمود و 90درجه) با آب داغ برخورد میکند. از همین رو است که این سیستم‌ها با نام برج خنک کننده جریان متقاطع یا همان کراس فلو (ابارا) شهرت دارند. عملکرد عالی در مناطق شرجی، مصرف آب کمتر، مصرف انرژی پایین، ماندگاری بیشتر، بازدهی تبخیر بالا و…، همه و همه از جمله مزایای سیستم های کولینگ کراس فلو (جریان متقاطع) به شمار میرود.

نحوه عملکرد برج خنک کننده جریان متقاطع

ابتدا آب به کمک لوله‌های ورودی به درون دستگاه راه می یابد. سپس توسط پمپ های قدرتمند دستگاه، آب به بخش بالایی سیستم پمپاژ میگردد. حالا نوبت آن است تا آب داغ صنعتی به شکل ثقلی ( به کمک گرانش) بر روی پکینگ های برج خنک کننده جریان متقاطع پاشیده شود. همزمان از دو سوی سیستم کولینگ ابارا، جریان هوای خنک بیرونی وارد دستگاه شده و به سمت آبهای توزیع شده گردش پیدا میکنند. حالت برخورد عمود آب و جریان هوا با یکدیگر، موجب شده تا این سیستم ها با نام کولینگ تاور جریان متقاطع یا کراس فلو شناخته شوند.

ارتفاع پاشش برج های ابارا زیاد است. به‌همین دلیل، هم مدت زمان تماس تبخیری جریان آب داغ با هوای ورودی افزایش می یابد. و هم بر روی پکینگ ها، سطح تماس ویژه‌ای برای عملیات تبخیر فراهم می شود. سرانجام حجم آب خنک شده به قسمت زیرین دستگاه (بیسین یا تشتک) انتقال می یابد. لوله کشی متصل به تشتک نیز این آبها را به چرخه صنعت بازمی گرداند.

بیاد داشته باشید که برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا، از گونه سیستم های کولینگ مدارباز است. بنابراین شیوه تبادل حرارت در کولینگ تاور ابارا (کراس فلو) بصورت مستقیم یا تبخیری می باشد.

تاریخچه برج خنک کننده ابارا یا جریان متقاطع

برج خنک کن جریان متقاطع اولین بار در سال 1986 توسط گروه صنعتی ابارا که متعلق به کشور ژاپن است، ابداع شد. ورژن اولیه این سیستم ها با استفاده از فنهای گریز از مرکز (سانتریفیوژی) ساخته میشد. همین مسئله عاملی بود تا رطوبت در این دستگاه‌ها به خوبی حفظ نشود. درنتیجه مصرف آب به شکل چشمگیری افزایش می یافت!!

اما پیشرفت تکنولوژی در شرکت ابارا، معادله مصرف آب در این سیستم ها را تغییر داد. بطوریکه میتوان گفت:

امروزه از فن های محوری در ساخت برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا استفاده میشود. عاملی که موجب شده تا هم مصرف آب در این سیستمها شدیداَ کاهش یابد و هم ماندگاری کولینگ تاور ابارا بیشتر گردد. ضمناَ مصرف انرژی این دستگاه ها نیز با این تغییر رویه، کاهش پیدا نمود.

عملکرد برج خنک کننده ابارا در مناطق مرطوب

یک سوال مهم همواره ذهن کارفرمایان را به خود مشغول می سازد:

آیا برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا برای مناطق مرطوب و شرجی مناسب است؟!. پاسخ این سوال روشن است: بلـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــه؛ قطعا.

سیستم گرداننده هوا در سیستم های کولینگ ابارا به گونه ای است که عملکرد بسیار عالی را برای مناطق شرجی به ارمغان می آورد. همچنین لایه های رطوبتی نیز در لایه های بالایی بخار در کولینگ تاور جریان متقاطع حفظ میگردد. این عامل موجب می شود که نیاز به تزریق آب جبرانی و اتلاف آب در مدلهای جریان متقاطع کاهش یابد. بطور خلاصه میتوان گفت که:

گرچه جانمایی پکینگ ها در گوشه‌ی برج خنک کننده جریان متقاطع صورت میپذیرد. اما به دلیل ورود هوای خنک از دو سمت و چرخش قدرتمند جریان هوا در تمامی قسمتهای دستگاه، همه‌ی لایه‌ها پکینگ به شکل همسان با هوای تازه و خنک، تماس خواهند داشت.

این مسئله به حفظ رطوبت و بازدهی هرچه بیشتر برج خنک‌کن ابارا یا جریان متقاطع در اقلیم های شرجی کمک میکند.

مزایای برج خنک کننده جریان متقاطع

انواع برج خنک کننده جریان متقاطع از مزایا و ویژگی های فراوانی بهره می برند. مهمترین ویژگی های کولینگ تاور ابارا شامل موارد زیر می باشد:

• ارتفاع ریزش بسیار زیاد. (که موجب تماس هرچه بیشتر جریان آب داغ با هوای خنک ورودی میگردد و بازدهی خنکسازی افزایش می یابد).
• طول عمر بیشتر سیستم های توزیع آب. (بدلیل نحوه پاشش ثقلی و عملکرد ساده‌تر)
• راندمان بسیار بالا
• امکان تولید در ظرفیت های متداول 80 الی 1000 تن
• اتلاف بسیار کمتر آب در گردش. (بدلیل نحوه برخورد آب و هوا بصورت جریان متقاطع)
• ورود جریان هوا از دو سمت دستگاه و افزایش بازدهی کولینگ تاور ابارا (Ebara Cooling TOWER)
• عملکرد عالی در اقلیم های شرجی
• عدم پرت فضایی با توجه به شکل مستطیلی دستگاه
• مصرف انرژی بسیار پایین. (بخصوص در مدل های فایبرگلاس)
• مزایای بیشتر به دلیل عدم استفاده از سیستم تسمه و بولی و داشتن ساختار مستطیل مانند. (درمقایسه با شکل های گرد)
• نیاز به تعمیرات کمتر
• ساختار مستحکم تر و یکپارچه برج خنک کننده جریان متقاطع. (در مقایسه با برج های گرد و کروی)
• نگهداری بسیار کم دردسر
• امکان کنترل و استندبای یک یا چندین موتور در مواقعی که حجم خنکسازی کمتری نیاز باشد.
• قابلیت ساخت برج خنک‌کن ابارا (Ebara Cooling TOWER) در ظرفیت های زیاد توسط شرکتهای سازنده. (عدم نیاز به دمونتاژ حتمی در محل پروژه‌ها)
• استفاده از فن های محوری و کاهش فشار استاتیکی
• افت فشار بسیار کمتر نسبت به سیستم های کولینگ جریان مخالف
• قابلیت نصب انواع تجهیزات موثر جانبی بر روی سیستم کولینگ ابارا یا جریان متقاطع. (قطره گیر، سنسور های هیتردار، تکنولوژی دور متغیر اینورتر)

معایب برج خنک کننده جریان متقاطع

سیستم های کولینگ جریان متقاطع، البته دارای عیب هایی نیز می باشند که بایستی به آنها توجه داشت:

• بازدهی شدیداَ کم در اقلیم های کویری (هوای داغ)
• تضعیف سیستم‌های هوارسانی دستگاه در پی تماس و برخورد مداوم قطره های سیال به فن و فن استک
• امکان یخ بستن آب درون تشتک در فصول سرد سال
• مصرف آب بیشتر نسبت به مدلهای هیبریدی و مداربسته
• درگیر نمودن فضای بیشتر؛ به علت ابعاد بزرگتر برج خنک کن جریان متقاطع (Ebara Cooling TOWER)!
• افزایش رسوب پذیری پکینگ ها در سیستم های ابارا یا کراس فلو

برج خنک‌کن ابارا چند سلولی

کولینگ تاور چند سلولی ابارا میتواند به صورت مدولار یا چندسلولی طراحی گردد. یعنی اینکه برج خنک کننده جریان متقاطع چند سلولی قادر است تا به جهت کنترل مصرف انرژی، یک یا چند موتور را موقتاَ فعال یا غیرفعال کند. اما این مسئله چگونه بکار گرفته میشود؟

ممکن است که در فصول سرد سال، نیازی به استفاده‌ی حداکثری از ظرفیت دستگاه وجود نداشته باشد. به‌همین دلیل میتوان یک یا چند الکتروموتور دستگاه را بطور موقت از کار انداخت. درنتیجه انرژی کمتری برای کارکرد دستگاه مصرف میشود. بدون اینکه در روند خنکسازی آب داغ صنعتی، خللی بوجود بیاید.

انواع برج خنک کن ابارا (کراس فلو)

برج های خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا از پوشش های بدنه متفاوتی ساخته می شوند. برخی از این جنس های بدنه دارای گستردگی ساخت بیشتری بوده و برخی نیز بطور کامل از خط تولید شرکت های سازنده بزرگ در سطح کشور و جهان، خط خورده اند. مهمترین مدلهای کولینگ تاور ابارا به لحاظ جنس بدنه عبارتند از:

1. سیستم کولینگ چوبی. (به علت دردسرهای فراوان ساخت و نگهداری، کاملاَ منسوخ شده می باشند).
2. برج خنک کننده جریان متقاطع فایبرگلاس. (بیش از 75% تولیدات انواع سیستم های خنک کننده را به خود اختصاص داده اند)
3. کولینگ تاورهای ابارا فلزی. (از این مدل ها نیز امروزه کمتر استفاده می شود)
4. برج خنک کن جریان متقاطع گالوانیزه.

درادامه بطور خلاصه به بررسی متریالهای مهم بدنه خواهیم پرداخت.

برج خنک‌ کننده جریان متقاطع فلزی

برج های چوبی و فلزی را میتوان در زمره‌ی اولین ورژن های سیستم های کولینگ ابارا به شمار آورد. کارفرمایان غالباَ به دلیل وجود اشکلات متعدد، کمتر به سراغ مدل های فلزی میروند. برخی از مهمترین معایب برج خنک کننده جریان متقاطع فلزی عبارتست از:

• زنگ زدگی: مدلهای فلزی نیاز به روکش های کامل و ضد زنگ دارند تا دچار اکسیداسیون نشوند. چراکه بطور مداوم با آبهای در گردش سر و کار دارند. در گذشته که تکنولوژی استفاده از روکشهای ضدزنگ چندان گسترش نیافته بود، استفاده از برجهای فلزی ابارا بسیار دردسر آفرین بود و دائماَ زنگ میزنند!
• آلودگی صوتی بالا: برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا فلزی، به 2 دلیل سر و صدای زیادی ایجاد میکند. وجود فن های سانتریفیوژی میتواند به افزایش سر و صدای زیاد این سیستم ها منجر شود. همچنین برخورد مداوم قطره های آب با جداره های فلزی موجب افزایش آلودگیهای صوتی میگردد. این درحالیست که استفاده از مدلهای فایبرگلاسی، به کاهش سر و صداهای زیاد کمک میکند.
• سنگینی: حمل و نقل و جابجایی مکانی این مدل برج ها بسیار سخت است. زیرا به سبب بکارگیری فولاد، بسیار سنگین وزن هستند. همین امر موجب بروز دشواری هایی در امر تعمیر این سیستم ها نیز می شود.
• عدم بهینه سازی انرژی: بخاطر داشته باشید که:

بدلیل بکارگیری فنهای سانتریفیوژی در برج خنک کننده جریان متقاطع فلزی، مصرف انرژی این سیستم ها در قیاس با برج‌های خنک کن فایبرگلاس در حدود 3.5 برابر بیشتر است!!

استفاده از فنهای محوری به علت محدودیتهای متعددی که در ساخت فن‌استک فلزی وجود دارد، در کولینگ تاورهای فلزی ابارا ممکن نیست.

برج خنک کننده جریان متقاطع فایبرگلاس

بی‌شک استفاده از متریال فایبرگلاس، بهترین گزینه‌ی ممکن برای انواع برجهای خنکساز است. متریال فایبرگلاس در بدنه کولینگ تاور های ابارا، میتواند ویژگیهایی نظیر:

• افزایش مقاومت در مقابل نور مضر خورشیدی
• ضربه پذیری بالا و عدم سایش و اکسیده شدن
• تحمل دمایی قابل توجه
• مطابقت اقلیمی متنوع
• ساخت در انواع فرم ها و رنگها
• وزن و چگالی مناسب
• عدم شکنندگی و مقاومت اسیدی بالا

و ده ها مزیت دیگر را برای این تجهیزات به ارمغان بیاورد. برج خنک کننده فایبرگلاس جریان متقاطع، از ترکیب الیاف شیشه ای و سوزنی، ماده ژلکت، یک لایه رزین و مواد پلیمری تشکیل میشود. فن های محوری که ویژگیهای کاربردی گسترده ای دارند، در مدلهای فایبرگلاسی قرار داده میشوند.

مقایسه برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف

کولینگ تاور ابارا یا جریان متقاطع دارای شباهت ها و تفاوت هایی با مدلهای جریان مخالف می باشد. اصلی ترین پارامترهای قابل مقایسه میان برج خنک کن جریان متقاطع و جریان مخالف، عبارتست از:

• ابعاد عرضی مدلهای ابارا بیشتر از سیستم های جریان مخالف است. چراکه سیستم هوارسانی و فن های این تجهیزات خنک کننده در دو سمت دستگاه قرار میگیرد.
• خنک شدن آب در برج خنک کننده جریان متقاطع، در یک جریان عرضی صورت می‌گیرد. بنابراین نیاز به مساحت بیشتری نسبت به برج خنک کننده جریان مخالف برای خنک سازی دارد.
• سیستم توزیع آب برج خنک کننده جریان متقاطع (ابارا) از ارتفاع بیشتری برخوردار است تا مدت‌زمان تماس جریان هوا و آب را افزایش دهد. اما بطورکلی ارتفاع دستگاه جریان مخالف (کانترفلو) بیشتر است.
• افت فشار در برج‌های خنک کننده ابارا به مراتب کمتر است.
• ارتفاع دستگاه های ابارا بسیار کمتر از مدلهای جریان مخالف است. از همین رو فشار بیشتری برای پمپاژ آب به پمپهای آب سیستم های جریان مخالف وارد میشود.
• هر دو مدل در زیرمجموعه سیستم های مدارباز جای می گیرند.
• سطوح پکینگ در سیستم های کراس فلو در گوشه ها قرار خواهد گرفت. یعنی در مجاورت دریچه‌های واردسازی جریان هوا (در یکی از دو سمت). این درحالیست که فیلرها (پکینگ مدیا) در قسمت وسطی برج های خنک کن جریان مخالف جانمایی میشوند.
• نحوه برخورد آب و هوا در برج خنک کننده ابارا به صورت عمود بر یکدیگر است. اما در کولینگ تاور جریان مخالف (کانترفلو)، آب از بالا به سمت پایین و هوا از سمت پایین به بالا حرکت میکند. (حالت حرکت مخالف بر هم)
• مصرف آب سیستم کولینگ ابارا کمتر است.

محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده جریان متقاطع

کولینگ تاور ابارا یا کراس فلو از زیرمجموعه های سیستم های مدارباز محسوب میشود. بنابراین از عملیات تبخیر و تبادل حرارت مستقیم برای خنک کاری سیال (آب) استفاده می کنند. طی عملیات تبخیر، همواره مقادیری از آب بخار میشود و درنتیجه نیاز به تزریق آب جبرانی به دستگاه وجود خواهد داشت. بیاد داشته باشید که چنانچه سطح آب تشتک برج خنک کننده جریان متقاطع کمتر از حد مجاز شود، عملکرد دستگاه بطور قابل ملاحضه ای مختل خواهد شد!

اتلاف آب در برج خنک کن ابارا یا کراس فلو، برای هر تن ظرفیت تبریدی، در حدود 3.5 الی 4.6 گالن بر ساعت است. بعنوان مثال چنانچه برج خنک کننده جریان متقاطع با ظرفیت تبرید 5000 تن در اختیار داشته باشید، اتلاف آب این سیستم حدوداَ 20 گالن بر ساعت خواهد بود. (به عبارتی 1.5 لیتر اتلاف آب در هر ساعت در یک کولینگ تاور با ظرفیت 5000 تن تبرید)

تعمیرات برج خنک کننده ابارا

نگهداری و تعمیر کولینگ تاور جریان متقاطع نسبت به دیگر مدلهای سیستم مدارباز، آسانتر است. چرا که هم در مناطق شرجی و پررطوبت عملکردی قابل قبول دارند. و هم دارای دریچه های ورودی به منظور تعمیرات هستند. درحقیقت با تعبیه‌ی چنان دریچه هایی، تعمیرکاران به راحتی میتوانند به برج خنک کننده جریان متقاطع ورود پیدا کنند. دو سمت این دستگاه ها با وجود نصب فن‌های محوری، کاملاَ اشغال می باشد. بنابراین نصب درهای ورودی بایستی در دو سمت دیگر برج خنک‌کن جریان متقاطع انجام گیرد.

مونتاژ کامل کولینگ تاور ابارا (کراس فلو) در کارخانه و سپس ارسال آن به محل پروژه، یکی دیگر از دلایل عدم نیاز به تعمیرات پیاپی در این مدلهاست. سیستم های ابارا باتوجه به نحوه جانمایی فن‌ها در دو سمت، به شکل مستطیلی و مکعبی طراحی میگردند. اما برج خنک کن جریان مخالف عمدتاَ به صورت کروی یا مخروطی ساخته میشود. بیاد داشته باشید که مدلهای مکعبی، شدیداَ کارآمدتر از سیستم های مخروطی می باشد.

نگهداری برج خنک کننده جریان متقاطع

نگهداری برج های خنک کن ابارا تابع اصول چندان پیچیده ای نمی باشد. بطور کلی توجه به نکات زیر، میتواند برای صاحبان اینگونه سیستم های کولینگ کمک کننده باشد:

1. نصب قطره گیر میتواند به کاهش اتلاف آب برجهای کراس فلو کمک کند. همچنین موجب کاهش برخورد قطرات آب به فن استک میگردد.
2. عملیات تبخیر همواره به زیاد شدن املاح و ناخالصی‌های سیال منجر میشود. از همین رو دائماَ دستگاه را مورد شستشو قرار دهید و سختی‌های سیال (آب) را بگیرید. (پیش از تزریق به برج خنک کننده جریان متقاطع)
3. سطح آب تشتک را دائماَ چک نموده و از کاهش آن (بیش از حد مجاز) جلوگیری کنید.
4. آبهای کولینگ تاور ابارا همواره در معرض یخ زدن در فصول سرد سال قرار دارند. بنابراین به نصب سنسورهای هیتردار یا استفاده از مواد ضدیخ اقدام نمایید. سنسورهای موجود در این تکنولوژی، دائماَ دمای آب در گردش را رصد میکنند. بنابراین به محض کاهش بیش از حد دمای آب، اقدام به گرم نمودن سیال خواهند نمود تا یخ نبندد.
5. استفاده از سیستم اینورتر نیز میتواند شدیداَ در امر مصرف انرژی و عدم اتلاف آب، کارگشا باشد. سیستم اینورتر قادر است تا دور الکتروموتور را کاهش دهد. درنتیجه از سرعت دور فعالیت فنها نیز کاسته میشود. همچنین امکان خاموش سازی موقت یکی از الکتروموتورها نیز فراهم میشود تا از حجم مصرف انرژی کم شود. اینورترها بر روی تابلو کنترل برق نصب میگردند.
6. جهت جلوگیری از رسوب پذیری پکینگ ها، میتوانید از پکینگ ضدرسوب اسپلش نت استفاده کنید. ذکر این نکته حائز اهمیت است که راندمان پکینگ های اسپلش، کمتر از پکینگ‌های فیلمی می باشد.

عوامل موثر بر اجرای فونداسیون کولینگ تاور ابارا

1. میزان ظرفیت و وزن دستگاه
2. نوع خاک (سطح زیرین محل نصب برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا
3. ابعاد دستگاه
4. نوع لوله کشی‌های برجهای کراس فلو
5. نوع شرایط اقلیمی و نوع نصب
6. کاربری مورد نظر
7. میزان ترافیکی بودن محل نصب

دماگستر؛ تولید کننده برتر کولینگ تاور ابارا

مجموعه صنعتی دماگستر بطور تخصصی در امر طراحی و تولید برج های خنکساز فعال می باشد. گستره‌ی فعالیت تخصصی مهندسین شرکت دماگستر در طول سالیان اخیر دائماَ در حال گسترش بوده است. بطوریکه امروزه طراحی و تولید انواع کولینگ تاور:

• برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا
• جریان مخالف
• جریان القایی
• سیستم های برج خنک کن هذلولی یا هایپربولیک
• برج خنک کن مداربسته
• مدلهای بتنی، فایبرگلاسی و گالوانیزه
• انواع سیستم های خنکساز مکانیکی مدارباز
• برجهای آدیاباتیک
• انواع برج مداربسته هیبریدی

و ده ها مدل دیگر سیستم های خنکساز، توسط شرکت تخصصی دما گستر صورت میپذیرد. همچنین انواع قطعات مصرفی سیستم های کولینگ، اعم از: پکینگ مدیا، الکتروموتور، گیربکس، پمپ پمپاژ آب، قطره گیر، نازل، سیستم توزیع آب و… نیز توسط همین مجموعه تولید و عرضه میگردد.

کارشناسان واحد فروش مجموعه دماگستر همواره آماده‌ی ارائه‌ی مشاوره های تخصصی و تخمین ظرفیت برای تمامی مشتریان و کارفرمایان عزیز می باشد. لذا جهت دریافت اطلاعات تکمیلی، از طریق شماره های زیر با مهندسین مربوطه ارتباط برقرار نمایید.

شماره های تماس: 02122380562 – 09128299793

دفتر مرکزی: سعادت آباد، ضلع شمال غربی، چهار راه خیابان نامی، ساختمان عمارت سرو، پلاک 9، طبقه چهارم، واحد 4

کارخانه: جاده قدیم کرج، سه راه شهریار، سعید آباد