دانلود پاورپونیت طراحی و ساخت برج خنک کن فشرده با استفاده از شبکه های متخلخل

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

چکیده

با توجه به اهمیت برجهای خنک کن به عنوان چاه حرارتی در سیستمهای برودتی و فضای اشغال شده توسط آنها ،سعی شده است که با طراحی یک نوع پکینگ فشرده ،از حجم برج خنک کن ها ،به خصوص در مناطق مسکونی کاسته شود. مقاله حاضر نتیجه یک تحقیق تجربی است در مورد یک سیستم کامپوزیت که می توان آن را به عنوان پکینگ،در برجهای خنک کن استفاده کرد. این پکینگ در یک برج خنک کن آزمایشگاهی که به همین منظور طراحی و ساخت شده است ،مورد آزمایش قرار گرفته و معادله مشخصه آن تعیین شده است و نتایج آن با یک برج خنک کن با پکینگ رایج در بازار مقایسه گردیده است. در پایان نیز نمودارهای مشخصه برج خنک کن ساخته شده ، ارائه شده است. واژههای کلیدی:برج خنک کن – فشرده – شبکه های متخلخل – جریان مخالف مکشی

اسلاید 2 :

مقدمه

امروزه برجهای خنک کن به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم های سرمایشی ، در صنایع مختلف از جمله صنعت نیروگاه و تهویه مطبوع،کاربرد وسیعی پیدا کرده اند. طبق قانون دوم ترمودینامیک،در یک سیکل بسته، نیاز به منابع سردو گرم اجتناب نا پذیر است و نمی توان سیکلی ساخت که فقط با یک منبع سرد یا گرم کار کند.بنابراین برج های خنک کن در سیکل ها ،به عنوان چاه حرارتی ایفای نقش می کنند . از آن جائیکه استفاده از منابع عظیم آب ، مثل رودخانه ها و دریاچه ها و ...برای سرمایش همیشه امکان پذیر نیست و یا باعث آلودگی محیط زیست میشود،یکی از روش های ساده خنک سازی آب گرم کندانسورها،استفاده از برجهای خنک کن می باشد که در آن از سرمایش تبخیری استفاده می شود. 

اسلاید 3 :

شرح برج خنک کن ساخته شده

 شکل(1)،طرح شماتیکی از برج خنک کن ساخته شده را نشان می دهد.این برج از نوع جریان مخالف و  مکشی می باشد.یعنی در آن آب گرم از بالا به پایین میریزد و هوا از

پایین به بالا توسط یک فن جریان محوری که در بالای برج نصب شده است ، مکیده می شود . بدنه اصلی برج از قوطی های فولادی و ورق گالوانیزه ساخته شده است و سطح مقطع داخل آن 400×400 میلیمتر میباشد. سیستم توزیع آب آن نیز از یک شبکه پاششی تشکیل شده است. پکینگ به کار گرفته شده در این برج ایده ای از مواد کامپوزیتی میباشد.هدف از بکار گیری این ماده مرکب دست یابی به سطح تماس بیشتر بین آب و هوا در واحد حجم کمتر بوده است که منجر به کاهش حجم کل برج شود.بدین منظور با استفاده از تراشه های نازک چوب (پوشال کولر) و یک نوع پلیمر می باشد.

اسلاید 4 :

 هدف از به کار گیری از این ماده مرکب دستيابی به سطح تماس بیشتر بین آب و هوا در واحد حجم کمتر بوده است که منجر به کاهش حجم کل برج شود. بدین منظور با استفاده از تراشه های نازک چوب (پوشال کولر) و یک نوع پلیمر ترموست با ترکیب معین و خاص توانستیم فشردگی مورد نظر را ایجاد کنیم تا ضمن عبور آب از خلل و فرج موجود در پکینگ ، بتوانیم بیشترین افت دما را در آن بدست آوریم. برای ساخت ،پوشال ها بطور یکنو اخت داخل یک قالب پهن شده و پلیمر روی آن اسپری می شود و تحت فشار قرار میگیرد.

استحکام پک ها نیز مورد توجه بوده است و فشردگی و بعبارتی درصد حجمی الیاف بکار گرفته شده متناسب با میزان خلل وفرج مورد نیاز میباشد تا از افزایش افت فشار هوا در آن یا انسداد کامل جلوگیری شود.

اسلاید 5 :

تئوری برج خنک کن و معادله مشخصه پکینگ

اساس کار برج خنک کن بر سرمایش تبخیری استوار است یعنی مقداری از آب در اثر تماس با هوا تبخیر شده  وگرمای نهان تبخیر خود را از بقیه آب گرفته و آنرا خنک می کند  . انتقال حرارت محسوس در اثر اختلاف دمای بین آب و هوا بخش کمتری از کل انتقال حرارت (حدود 25%) را بر عهده دارد. روابط مربوطه عبارتند از{1}:

1)  dqs = hc dA (ti-ta)                

2)           dql = K dA (wi-wa) hfg

3)                            K=

اسلاید 6 :

از ترکیب روابط (1) و (2)  و جاگذاری رابطه (3) خواهیم داشت:

4)dqt = K dA (hi-ha)        

رابطه اخیر به رابطه پتانسیل آنتالپی معروف است. زیرا پتانسیل کل انتقال حرارت بین آب و هوا ،اختلاف بین آنتالپی هوای اشباع در دمای سطح مرطوب (hi) و انتالپی هوا در جریان آزاد (ha) میباشد.

با در نظر گرفتن یک المان حجمی از برج،مطابق شکل (2)وبرقرار دادن شکل حرارت دفع شده از آب با حرارت جذب شده توسط هوا و با فرض کوچک بودن میزان تبخیر در مقایسه با دبی آب خواهیم داشت {1} :

(5)                           dqt=Gdha=LCpwdt

اسلاید 7 :

       در یک برج تابعی از دینامیک جریان هوا و جریان ریزش آب می باشد. چون دبی جرمی آب و هوا است که مقدار ضریب انتال جرم و سطح تماس را کنترل می کند. بنابراین در یک برج اگر نسبت دبی جرمی آب به دبی جرمی هوا ثابت باقی بماند ،   (L/G)      نیز ثابت خواهد ماند. بنابراین می توان از آن به عنوان مشخصه برج و مبناییبرای پیشگویی عملکرد برج در دیگر شرایط ، استفاده کرد. آزمایشات نشان داده اند که رابطه تجربی زیر برای پکینگ های مختلف برقرار می باشد {5}:

اسلاید 8 :

 وn پئامترهای بدون بعدی می باشند که برای هر نوع پکینگ از طریق آزمایش بدست میآیند . رابطه (7) را معادله مشخصه پکینگ مینامند و در صورتی که مشخص باشد ، میتوان خصوصیات دیگ برج را از قبیل دمای آب خروجی از برج ، ارتفاع پکینگ مورد نیاز برای یک شرط معلوم و همچنین قدرت فن مورد نیاز را بدست آورد. ارتفاع پکینگ مورد نیاز برای یک شرط خاص از ترکیب روابط (6) و (7) بدست می آیند:                          

اسلاید 9 :

بهینه سازی

      برای بهینه کردن  عملکرد برج خنک کننده موجود بایستی سه ناحیه اصلی آن را بررسی نمود که عبارتند از :

مجموعه پر کننده یا آکنه (Packings)

سیستم توزیع آب (Water distributors )

      3-    قطره برگردان ها (Eliminators )

اسلاید 10 :

مجموعه پر کننده

بهینه کردن عملکرد این قسمت از برج به طور موثر با تعویض یا بازی آن تامین میشود ولی همیشه از چنین کاری استقبال نمیگرددانتقال حرارت را طبق مهندسی مربوط باید در ویژگی های مجموعه پر کننده جستجو کرد. معیارهای زیربط در این بررسی را منحنی های تجربی سازندگان نشان می دهند و این منحنی ها مبنای آزمون و خطا و تجربی دارندکه با                    یا ویژگی های انتقال حرارت بیان می گردندشکل 1-5 مجموعه پرکننده چوبی برجی با جریان متقابل را نشان می دهد . سالها از این نوع مجموعه پرکننده استفاده می گردید ولی به علت باز دهی کم توسط پرکننده های سلولی جایگزین شده است . پرکننده های سلولی افت فشار کمتری دارند لذا از هوای موجود ( در گردش ) استفاده بیشتری می شود. در پرکننده های چوبی ( با شمش های چوبی ، شکل های 1-6 و 1-7 ) ،قطرات آب از یک ردیف چوب به ردیف دیگر متوالیا سقوط می کندو هوا در وضعیت جریان صعودی خود سطح بیرونی هر کره قطره آب را خنک می کند.