برج خنک کننده جریان متقاطع یا همان برج خنک کننده ابارا، از مهم‌ترین ابداعات شرکت ژاپنی ابارا می‌باشد که عمری بیش از ۳۵ 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 مدار باز، به انتخابی همیشگی تبدیل شده است.
نکته جالب‌توجه اینجاست که ریزش آب در این دستگاه‌ها از بالابه‌پایین است. درحالی‌که جریان هوای ورودی از دو سمت و به‌صورت عرضی (عمود و ۹۰ درجه) 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…، همه‌وهمه از جمله مزایای سیستم‌های 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 می‌یابد. سپس توسط پمپ‌های 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 پکینگ‌های 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 برجهای ابارا زیاد است. به همین دلیل، هم مدت‌زمان تماس تبخیری جریان آب داغ با هوای ورودی افزایش می‌یابد و هم بر روی پکینگ‌ها، سطح تماس ویژه‌ای برای عملیات تبخیر فراهم می‌شود. سرانجام حجم آب‌خنک شده به قسمت زیرین دستگاه (بیسین یا تشتک) انتقال می‌یابد. لوله‌کشی متصل به تشتک نیز این آب‌ها را به چرخه صنعت بازمی‌گرداند.
به یاد داشته باشید که برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا، از گونه سیستم‌های کولینگ مدار باز است؛ بنابراین شیوه تبادل حرارت در کولینگ تاور ابارا (کراس فلو) به‌صورت مستقیم یا تبخیری می‌باشد.
تاریخچه برج خنک کننده ابارا یا جریان متقاطع
برج خنک‌کن جریان متقاطع اولین‌بار در سال ۱۹۸۶ توسط گروه صنعتی ابارا که متعلق به کشور ژاپن است، ابداع شد. ورژن اولیه این سیستم‌ها با استفاده از فن‌های گریزازمرکز (سانتریفیوژی) ساخته می‌شد. همین مسئله عاملی بود تا رطوبت در این دستگاه‌ها به‌خوبی حفظ نشود. درنتیجه مصرف آب به شکل چشمگیری افزایش می‌یافت!
اما پیشرفت تکنولوژی در شرکت ابارا، معادله مصرف آب در این سیستم‌ها را تغییر داد. بطوریکه می‌توان گفت:
امروزه از فن‌های محوری در ساخت برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا استفاده می‌شود. عاملی که موجب شده تا هم مصرف آب در این سیستم‌ها شدیداًَ کاهش یابد و هم ماندگاری کولینگ تاور ابارا بیشتر گردد. ضمناًَ مصرف انرژی این دستگاه‌ها نیز با این تغییر رویه، کاهش پیدا نمود.
عملکرد برج خنک کننده ابارا در مناطق مرطوب
یک سؤال مهم همواره ذهن کارفرمایان را به خود مشغول می‌سازد:
آیا برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا برای مناطق مرطوب و شرجی مناسب است؟!. پاسخ این سؤال روشن است: بلـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــه؛ قطعا.
سیستم گرداننده هوا در سیستم های کولینگ ابارا به‌گونه‌ای است که عملکرد بسیار عالی را برای مناطق شرجی به ارمغان می‌آورد. همچنین لایه‌های رطوبتی نیز در لایه‌های بالایی بخار در کولینگ تاور جریان متقاطع حفظ می‌گردد. این عامل موجب می‌شود که نیاز به تزریق آب جبرانی و اتلاف آب در مدلهای جریان متقاطع کاهش یابد. به طور خلاصه می‌توان گفت که:
گرچه جانمایی پکینگ‌ها در گوشهٔ 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، همهٔ 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 اقلیم‌های شرجی کمک می‌کند.
مزایای برج خنک کننده جریان متقاطع
انواع برج خنک کننده جریان متقاطع از مزایا و ویژگی‌های فراوانی بهره می‌برند. مهم‌ترین ویژگی‌های کولینگ تاور ابارا شامل موارد زیر می‌باشد:
- ارتفاع ریزش بسیار زیاد. (که موجب تماس هرچه بیشتر جریان آب داغ با هوای خنک ورودی می‌گردد و بازدهی خنک‌سازی افزایش می‌یابد).
- طول عمر بیشتر سیستم‌های توزیع آب. (به دلیل نحوه پاشش ثقلی و عملکرد ساده‌تر)
- راندمان بسیار بالا
- امکان تولید در ظرفیت‌های متداول ۸۰ الی ۱۰۰۰ تن
- اتلاف بسیار کمتر آب در گردش. (به دلیل نحوه برخورد آب‌وهوا به‌صورت جریان متقاطع)
- ورود جریان هوا از دو سمت دستگاه و افزایش بازدهی کولینگ تاور ابارا (Ebara Cooling TOWER)
- عملکرد عالی در اقلیم‌های شرجی
- عدم پرت فضایی باتوجه‌به شکل مستطیلی دستگاه
- مصرف انرژی بسیار پایین. (بخصوص در مدلهای فایبرگلاس)
- مزایای بیشتر به دلیل عدم استفاده از سیستم تسمه و بولی و داشتن ساختار مستطیل مانند. (در مقایسه با شکل‌های گرد)
- نیاز به تعمیرات کمتر
- ساختار مستحکم‌تر و یکپارچه برج خنک کننده جریان متقاطع. (در مقایسه با برجهای 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 ظرفیت‌های زیاد توسط شرکت‌های سازنده. (عدم نیاز به دمونتاژ حتمی در محل پروژه‌ها)
- استفاده از فن‌های محوری و کاهش فشار استاتیکی
- افت فشار بسیار کمتر نسبت به سیستم‌های کولینگ جریان مخالف
- قابلیت نصب انواع تجهیزات مؤثر جانبی بر روی سیستم کولینگ ابارا یا جریان متقاطع. (قطره گیر، سنسورهای هیتر دار، تکنولوژی دور متغیر اینورتر)
معایب برج خنک کننده جریان متقاطع
سیستم‌های کولینگ جریان متقاطع، البته دارای عیب‌هایی نیز می‌باشند که بایستی به آنها توجه داشت:
- بازدهی شدیداً کم در اقلیم‌های کویری (هوای داغ)
- تضعیف سیستم‌های هوارسانی دستگاه در پی تماس و برخورد مداوم قطره‌های سیال به فن و فن استک
- امکان یخ‌بستن 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 خنک‌کن جریان متقاطع (Ebara Cooling TOWER)!
- افزایش رسوب‌پذیری پکینگ‌ها در سیستم‌های ابارا یا کراس فلو
برج خنک‌کن ابارا چند سلولی
کولینگ تاور چندسلولی ابارا می‌تواند به‌صورت مدولار یا چندسلولی طراحی گردد. یعنی اینکه برج خنک کننده جریان متقاطع چندسلولی قادر است تا به جهت کنترل مصرف انرژی، یک یا چند موتور را موقتاًَ فعال یا غیرفعال کند. اما این مسئله چگونه بکار گرفته می‌شود؟
ممکن است که در فصول سرد سال، نیازی به استفادهٔ حداکثری از ظرفیت دستگاه وجود نداشته باشد. به همین دلیل می‌توان یک یا چند الکتروموتور دستگاه را به طور موقت از کار انداخت. درنتیجه انرژی کمتری برای کارکرد دستگاه مصرف می‌شود. بدون اینکه در روند خنک‌سازی آب داغ صنعتی، خللی به وجود بیاید.
انواع برج خنک کن ابارا (کراس فلو)
برجهای خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا از پوشش‌های بدنه متفاوتی ساخته می‌شوند. برخی از این جنس‌های بدنه دارای گستردگی ساخت بیشتری بوده و برخی نیز به طور کامل از خط تولید شرکت‌های سازنده بزرگ در سطح کشور و جهان، خط‌خورده‌اند. مهم‌ترین مدلهای کولینگ تاور ابارا به لحاظ جنس بدنه عبارت‌اند از:
- سیستم کولینگ چوبی. (به علت دردسرهای فراوان ساخت و نگهداری، کاملاًَ منسوخ شده می‌باشند).
- برج خنک کننده جریان متقاطع فایبرگلاس. (بیش از ۷۵% تولیدات انواع سیستم های خنک کننده را به خود اختصاص داده‌اند)
- کولینگ تاورهای ابارا فلزی. (از این مدل‌ها نیز امروزه کمتر استفاده می‌شود)
- برج خنک‌کن جریان متقاطع گالوانیزه.
درادامه بطور خلاصه به بررسی متریالهای مهم بدنه خواهیم پرداخت.
برج خنک کننده جریان متقاطع فلزی
برجهای چوبی و فلزی را می‌توان در زمرهٔ اولین ورژن‌های سیستم‌های کولینگ ابارا به شمار آورد. کارفرمایان غالباً به دلیل وجود اشکالات متعدد، کمتر به سراغ مدلهای فلزی می‌روند. برخی از مهم‌ترین معایب برج خنک کننده جریان متقاطع فلزی عبارت است از:
- زنگ‌زدگی: مدلهای فلزی نیاز به روکش‌های کامل و ضدزنگ دارند تا دچار اکسیداسیون نشوند. چراکه به طور مداوم با آب‌های در گردش سروکار دارند. درگذشته که تکنولوژی استفاده از روکش‌های ضدزنگ چندان گسترش نیافته بود، استفاده از برجهای فلزی ابارا بسیار دردسرآفرین بود و دائماً زنگ می‌زنند!
- آلودگی صوتی بالا: برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا فلزی، به ۲ دلیل سروصدای زیادی ایجاد می‌کند. وجود فن‌های سانتریفیوژی می‌تواند به افزایش سروصدای زیاد این سیستم‌ها منجر شود. همچنین برخورد مداوم قطره‌های آب با جداره‌های فلزی موجب افزایش آلودگی‌های صوتی می‌گردد. این در حالی است که استفاده از مدلهای فایبرگلاسی، به کاهش سروصداهای زیاد کمک می‌کند.
- سنگینی: حمل‌ونقل و جابه‌جایی مکانی این مدل برج‌ها بسیار سخت است. زیرا به سبب به‌کارگیری فولاد، بسیار سنگین‌وزن هستند. همین امر موجب بروز دشواری‌هایی در امر تعمیر این سیستم‌ها نیز می‌شود.
- عدم بهینه سازی انرژی: بخاطر داشته باشید که:
به دلیل به‌کارگیری فن‌های سانتریفیوژی در برج خنک کننده جریان متقاطع فلزی، مصرف انرژی این سیستم‌ها در قیاس با برجهای خنک‌کن فایبرگلاس در حدود ۳.۵ برابر بیشتر است!
استفاده از فن‌های محوری به علت محدودیت‌های متعددی که در ساخت فن استک فلزی وجود دارد، در کولینگ تاورهای فلزی ابارا ممکن نیست.
برج خنک کننده جریان متقاطع فایبرگلاس
بی‌شک استفاده از متریال فایبرگلاس، بهترین گزینهٔ ممکن برای انواع برجهای خنکساز است. متریال فایبرگلاس در بدنه کولینگ تاورهای ابارا، می‌تواند ویژگی‌هایی نظیر:
- افزایش مقاومت در مقابل نور مضر خورشید
- ضربه‌پذیری بالا و عدم سایش و اکسیده شدن
- تحمل دمایی قابل توجه
- مطابقت اقلیمی متنوع
- ساخت در انواع فرم‌ها و رنگ‌ها
- وزن و چگالی مناسب
- عدم شکنندگی و مقاومت اسیدی بالا
و ده‌ها مزیت دیگر را برای این تجهیزات به ارمغان بیاورد. برج خنک کننده فایبرگلاس جریان متقاطع، از ترکیب الیاف شیشه‌ای و سوزنی، ماده ژلکت، یک‌لایه رزین و مواد پلیمری تشکیل می‌شود. فن‌های محوری که ویژگی‌های کاربردی گسترده‌ای دارند، در مدلهای فایبرگلاسی قرار داده می‌شوند.
مقایسه برج خنک کننده جریان متقاطع و جریان مخالف
کولینگ تاور ابارا یا جریان متقاطع دارای شباهت‌ها و تفاوت‌هایی با مدلهای جریان مخالف می‌باشد. اصلی‌ترین پارامترهای قابل‌مقایسه میان برج خنک‌کن جریان متقاطع و جریان مخالف، عبارت است از:
- ابعاد عرضی مدلهای ابارا بیشتر از سیستم‌های جریان مخالف است. چراکه سیستم هوارسانی و فن‌های این تجهیزات خنک کننده در دو سمت دستگاه قرار می‌گیرد.
- خنک‌شدن 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 خنک‌سازی 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 به‌طورکلی ارتفاع دستگاه جریان مخالف (کانتر فلو) بیشتر است.
- افت فشار در برجهای خنک کننده ابارا به‌مراتب کمتر است.
- ارتفاع دستگاه‌های ابارا بسیار کمتر از مدلهای جریان مخالف است. از همین رو فشار بیشتری برای پمپاژ آب به پمپ‌های آب سیستم‌های جریان مخالف وارد می‌شود.
- هر دو مدل در زیرمجموعه سیستم‌های مدار باز جای می‌گیرند.
- سطوح پکینگ در سیستم‌های کراس فلو در گوشه‌ها قرار خواهد گرفت. یعنی در مجاورت دریچه‌های واردسازی جریان هوا (در یکی از دو سمت). این در حالی است که فیلرها (پکینگ مدیا) در قسمت وسطی برجهای خنک‌کن جریان مخالف جانمایی می‌شوند.
- نحوه برخورد آب‌وهوا در برج خنک کننده ابارا به‌صورت عمود بر یکدیگر است. اما در کولینگ تاور جریان مخالف (کانتر فلو)، آب از بالا به سمت پایین و هوا از سمت پایین‌به‌بالا 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 زیرمجموعه‌های سیستم‌های مدار باز محسوب می‌شود؛ بنابراین از عملیات تبخیر و تبادل حرارت مستقیم برای خنک‌کاری سیال (آب) استفاده می‌کنند. طی عملیات تبخیر، همواره مقادیری از آب بخار می‌شود و درنتیجه نیاز به تزریق آب جبرانی به دستگاه وجود خواهد داشت. به یاد داشته باشید که چنانچه سطح آب تشتک برج خنک کننده جریان متقاطع کمتر از حد مجاز شود، عملکرد دستگاه به طور قابل‌ملاحظه‌ای مختل خواهد شد!
اتلاف آب در برج خنک‌کن ابارا یا کراس فلو، برای هر تن ظرفیت تبریدی، در حدود ۳.۵ الی ۴.۶ گالن بر ساعت است. به‌عنوان‌مثال چنانچه برج خنک کننده جریان متقاطع با ظرفیت تبرید ۵۰۰۰ تن در اختیار داشته باشید، اتلاف آب این سیستم حدوداً ۲۰ گالن بر ساعت خواهد بود. (به عبارتی ۱.۵ لیتر اتلاف آب در هر ساعت در یک کولینگ تاور با ظرفیت ۵۰۰۰ تن تبرید)
تعمیرات برج خنک کننده ابارا
نگهداری و تعمیر کولینگ تاور جریان متقاطع نسبت به دیگر مدلهای سیستم مدار باز، آسان‌تر است. چرا که هم در مناطق شرجی و پر رطوبت عملکردی قابل‌قبول دارند و هم دارای دریچه‌های ورودی به‌منظور تعمیرات هستند. درحقیقت با تعبیهٔ چنان دریچه‌هایی، تعمیرکاران به‌راحتی می‌توانند به برج خنک کننده جریان متقاطع ورود پیدا کنند. دو سمت این دستگاه‌ها با وجود نصب فن‌های محوری، کاملاً اشغال می‌باشد؛ 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 باتوجه‌به نحوه جانمایی فن‌ها در دو سمت، به شکل مستطیلی و مکعبی طراحی می‌گردند. اما برج خنک‌کن جریان مخالف عمدتاًَ به‌صورت کروی یا مخروطی ساخته می‌شود. به یاد داشته باشید که مدلهای مکعبی، شدیداً کارآمدتر از سیستم های مخروطی می‌باشد.
نگهداری برج خنک کننده جریان متقاطع
نگهداری برجهای خنک کن ابارا تابع اصول چندان پیچیده‌ای نمی‌باشد. به‌طورکلی توجه به نکات زیر، می‌تواند برای صاحبان این‌گونه سیستم‌های کولینگ کمک‌کننده باشد:
- نصب قطره گیر می‌تواند به کاهش اتلاف آب برجهای کراس فلو کمک کند. همچنین موجب کاهش برخورد قطرات آب به فن استک می‌گردد.
- عملیات تبخیر همواره به زیادشدن املاح و ناخالصی‌های سیال منجر می‌شود. از همین رو دائماً دستگاه را مورد شستشو قرار دهید و سختی‌های سیال (آب) را بگیرید. (پیش از تزریق به برج خنک کننده جریان متقاطع)
- سطح آب تشتک را دائماًَ چک نموده و از کاهش آن (بیش از حد مجاز) جلوگیری کنید.
- آب‌های کولینگ تاور ابارا همواره در معرض یخ‌زدن در فصول سرد سال قرار دارند؛ بنابراین به نصب سنسورهای هیتر دار یا استفاده از مواد ضدیخ اقدام نمایید. سنسورهای موجود در این تکنولوژی، دائماً دمای آب در گردش را رصد می‌کنند؛ بنابراین به‌محض کاهش بیش از حد دمای آب، اقدام به گرم نمودن سیال خواهند نمود تا یخ نبندد.
- استفاده از سیستم اینورتر نیز می‌تواند شدیداً 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 خاموش‌سازی موقت یکی از الکتروموتورها نیز فراهم می‌شود تا از حجم مصرف انرژی کم شود. اینورترها بر روی تابلو کنترل برق نصب می‌گردند.
- جهت جلوگیری از رسوب‌پذیری پکینگ‌ها، می‌توانید از پکینگ ضد رسوب اسپلش نت استفاده کنید. ذکر این نکته حائز اهمیت است که راندمان پکینگ‌های اسپلش، کمتر از پکینگ‌های فیلمی می‌باشد.
عوامل موثر بر اجرای فونداسیون کولینگ تاور ابارا
- میزان ظرفیت و وزن دستگاه
- نوع خاک سطح زیرین محل نصب برج خنک کننده جریان متقاطع یا ابارا
- ابعاد دستگاه
- نوع لوله‌کشی‌های برجهای کراس فلو
- نوع شرایط اقلیمی و نوع نصب
- کاربری موردنظر
- میزان ترافیکی بودن محل نصب
دماگستر؛ تولید کننده برتر کولینگ تاور ابارا
مجموعه صنعتی دماگستر به طور تخصصی در امر طراحی و تولید برجهای خنکساز فعال می‌باشد. گسترهٔ فعالیت تخصصی مهندسین شرکت دماگستر در طول سالیان اخیر دائماًَ 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 مدار باز
- برجهای آدیاباتیک
- انواع برج مداربسته هیبریدی
و ده‌ها مدل دیگر سیستم‌های خنکساز، توسط شرکت تخصصی دما گستر صورت می‌پذیرد. همچنین انواع قطعات مصرفی سیستم‌های 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 آمادهٔ ارائهٔ مشاوره‌های تخصصی و تخمین ظرفیت برای تمامی مشتریان و کارفرمایان عزیز می‌باشد؛ لذا جهت دریافت اطلاعات تکمیلی، از طریق شماره‌های زیر با مهندسین مربوطه ارتباط برقرار نمایید.