بخشی از مقاله
ارائه دو راهکار کاربردي جهت کاهش ميزان تبخير آب در برج هاي خنک کن مرطوب جريان مخالف
چکيده
در اکثر کارخانجات کوچک و بزرگ ، به عنوان يکـي از مهمتـرين و اساسـي ترين دستگاهها، مي توان انواع برجهاي خنـک کننـده را نـامبرد. از آنجاييکـه ساخت برج هاي خنک کن معمولا به تکنولوژي بالايي نياز نـدارد ، در ايـران نيز مانند اکثر کشورهاي صنعتي دنيـا سـاخت ايـن برجهـا در حـد وسـيعي صورت مي گيرد. برج خنک کننده دستگاهي است که با ايجاد سطح وسـيع تماس آب با هوا، تبخير را آسان مي کنـد و باعـث خنـک شـدن سـريع آب ميگردد. عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرمـاي نهـان تبخيـر انجـام ميگيرد، بايد توجه داشت آب مقداري ازگرماي خود را بـه طريـق تشعشـع ، هدايتي وجابجايي و بقيه از راه تبخير از دست مي دهد .
به دلايلي مجبوريم آب را بگردش در آوريم در دستگاه هايي که ، بايد بنحوي گرماي آب رادفع کرد که با بکار بردن برجهاي خنک کننده اين کـار انجـام مي گيرد. در تمام کارخانه ها تعداد زيادي دستگاههاي تبديل حرارت وجـود دارد که در بيشترآنها آب عامل سرد کنندگي است .
زير آب معمولترين سردکننده هاست بدلايل :
به مقدار زياد وارزان در دسترس ميباشد.
به آساني آب را مي توان مورد استفاده قرارداد.
قـدرت سـرد کننـدگي آب نسـبت بـه اکثـر مايعـات (در حجـم مساوي ) بيشتر است .
انقباض و انبساط آب باتغيير درجه حرارت جزيي است .
عموماً برجهاي خنک کننده را به سه گروه تقسيم مي کنند:
١. برجهاي خنک کننده مرطوب
٢. برجهاي خنک کننده مرطوب - خشک
٣. برجهاي خنک کننده خشک
در برجهاي خنک کننده مرطوب ، آب نقش اصلي و اساسي را داشته و هدف نيز همان خن کردن آب است . از برجهاي خنک کننده خشک نيـز بيشـتر ک در مکانهايي که آب کافي بـراي خنـک کـردن بـرج وجـود نـدارد اسـتفاده ميشود. بدليل هزينه اوليه وجاري نسبتا پايين تر برج هاي مرطوب در قيـاس با برج هاي خشک از يک سو و توانايي خنـک سـازي آب تـا دمـاي مرطـوب محيط از سوي ديگر ، اين بـرج هـا در صـنعت بـا اسـتقبال بيشـتري روبـرو هستند، اما بحث تبخير زياد آب از آنها امروزه به معضلي جدي تبديل شـده است . از اينرو پژوهشگران همواره بدنبال راهکاري جهت کـاهش تبخيـر آب برج هاي مرطوب بوده و هستند که در اين مقاله دو راهکار اساسي و کارآمـد ارائه شده با اين موضوعيت مورد ارزيابي قرار گرفته و مزايا و معايب هر کدام نيز تشريح شده است .
کلمات کليدي : برج خنک کن مرطوب ، تبخير آب ، روش تيلور، روش Air
مقدمه
امروزه نقش آب در صنايع مادر؛ همچون پتروشيمي ، فولاد و ... نقشي بي بديل بوده و از اين رو حذف آب از اين صنايع امري غيرممکن مي باشد.
بنابر اين تامين آب موردنياز اين صنايع ، امروزه به معضلي بزرگ در کشور تبديل شده و محدوديت هاي وسيعي را در زمينه توسعه و گسترش هر چه بيشتر آنها بوجود آورده است .
در اين راستا شايد بتوان گفت نقش برج هاي خنک کن در اين مصرف شديد آب ، بيش از هر قسمت ديگري پررنگ بوده و موضوع کاهش ميزان مصرف آب در آنها مي تواند يک موضوع نه تنها صنعتي و اقتصادي ، بلکه يک موضوع سياسي و ملي باشد.
با توجه به کاهش نزولات آسماني ، پژوهشگران ، طراحان و سازندگان سيستم هاي خنک کن در دنيا تلاش زيادي به منظور تقليل آب مصرفي در سيستم هاي مذکور ارائه داده اند. مطالعات اخير نشان ميدهد که تغيير برج مرطوب به برج هاي ديگر مستلزم تغيير شرايط کارکرد توربين ، کندانسور و ديگر اجزاي مرتبط است . اين تغييرات عمدتا با هزينه هاي سنگين همراه بوده و صنايع مختلف تمايلي به تغيير وضعيت خود ندارند. بنابراينارائه راهکارهايي جهت کاهش ميزان تبخير آب در برج هاي خنک کن مرطوب ، همواره بعنوان موضوعي کاملا جدي مورد توجه بوده و با استقبال مديران صنعتي نيز مواجه است .
نتايج و بحث
در اين مقاله دو راهکار اساسي و کارآمد ارائه شده موضوعيت کاهش ميـزان تبخير آب در برج هاي خنک کن مرطوب مورد ارزيابي قـرار گرفتـه و مزايـا و معايب هر کدام نيز تشريح مي شود.
١- بازيافت بخار برج هاي خنک کن مرطوب تحـت همـين عنـوان در سـال ١٩٨١ ميلادي توسط تيلور بصورت پتنت ارائه گرديد [١]، کـه جزئيـات آن به شرح زير ميباشد.
همانطور که در شکل (١) مشاهده مي شود در اين سيستم بخـار خروجـي از برج به سمت يک کندانسور عمودي که در داخل برج و زيـر ديفيوزهـا قـرار دارد هدايت مي شود. در يک فضاي بالاتر از ديفيوزرها، يک درپوش قرار داده شده و بوسيله فن هايي که در قسمت بالا قرار دارند، بخارهاي خروجي از هر المنت (شماره ٣٣) را به داخل يک کندانسور عمودي تعبيه شـده در بـرج ( شماره ٣٨) مکش مي کننـد و تعـدادي پمـپ ، آب را از خنـک تـرين قسـمت استخر به سمت افشانک هايي که در کندانسور عمودي جاسازي شده ، پمپـاژ کرده (لوله هاي شماره ٣) و با اسپري کردن آن بر روي بخارآب ، عمل تقطير کردن را انجام مي دهند. بخارآب جريان يافته بـه سـمت پـايين ، در شـرايط خلاء کندانس شده و دوباره مي تواند در برج مورد استفاده قرار گيرد.
شکل (١) : طرح ارائه شده توسط تيلور جهت بازيافت بخارآب خروجي از برج هاي خنک کن مرطوب [١]
سيستم پيشنهادي تيلور در کنار تمام مزايايي که دارد يک عيب بـزرگ نيـز دارد و آن نياز به تغيير در ساختار سيستم هايي است که هم اکنـون در حـال بهره برداري بوده که اين موضوع علاوه بر هزينه هاي اجرايي تحميلي منجـر به خارج نمودن مقطعي برج خنک کن از سيکل خنک سازي مي شود.
٢- بکارگيري مبدل هوا به هوا بعنوان روشي ديگر در برج هاي خنـک کـن مرطوب ، در سال ٢٠٠٣ ميلادي توسط برايان هابراد و همکـارانش بصـورت پتنت ارائه گرديد[٢] .
