بخشی از مقاله
چکیده:
برج هاي خنک کننده تر به علت تبخیر و تنظیم غلظت آب سیکل، مصرف آب زیادي دارند باتوجه به محدودیت منابع آبی، لزوم افرایش بازده آب مصرفی در صنعت بالاخص در برجهاي خنک کن تر امري حیاتی بوده لذا در این تحقیق روشی ابتکاري ارائه می- گردد که با طراحی یک سامانه هوشمند از سه مکانیزم سرمایش، کمپرس کردن و فیلتراسیون به طور همزمان استفاده مینماید، به نحوي که به منظور کمپرس کردن از یک دیفیوزر، براي سرد کردن بخارات خروجی از تنوره برج با هواي محیط،از یک بستر فیندار و براي روش فیلتراسیون از فیلترهاي فلزي استفاده شده و به منظور رفع مشکل اشباع فیلتر، از یک سیستم هوشمند بهره گرفته شده است.
در ادامه به بررسی رفتار انرژتیک واگسرژتیک درطول برج خنک کن تر میپردازیم که با بررسی این روابط و روابط تجربی بدست آمده ، میتوان گفت به کمک روش ارائه شده، حدوداً بین%4 الی 15% آب اتلافی از تنوره برج خنککن تر بسته به دماي حباب خشک محیط و دیگر شرایط محیطی قابلیت جداسازي به صورت آب مقطر را خواهد داشت.
مقدمه
سیستم هاي آب خنک کن یکی از ملزومات صنایع به ویژه نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه ها و صنایع فرآیندي میباشند. این سیستم ها به لحاظ فرایند و سیستمهاي مکمل سیکلهاي حرارتی اهمیت بسیار دارند. در مرور کارهاي گذشته استفاده از روش- هاي معمول جداسازي گاز-گاز میتوان به سیکل تبرید، کمپرس کردن، استفاده از جداسازهاي غشایی و فناوري استفاده از دسیکنتهاي مایع و جامد نام برد که همگی روشهاي پرهزینهاي میباشند که هزینههاي عملیاتی یک عامل بازدارنده در استفاده از آنها میباشد.
اولین کارها در این زمینه در سال 2005 و 2007میلادي در ثبت اختراعی در کشور کرهجنوبی صورت گرفته است. - [1,2] - البته استفاده از فیلتر تنها روشی است که تاکنون از آن جهت استحصال آب از هواي اشباع خروجی از تنوره برجهاي خنککنندهتر استفاده شدهاست - . - [3]در برج خنککن تر در اثر تماس مستقیم بین آب و هوا، آب خنک میگردد. هدف از این تحقیق این است که با ساخت دستگاهی بتوان سهم عمدهاي از آب اتلافی که بصورت تبخیر از برج خارج میگردد را به سیستم بازگرداند.
روال در نظر گرفته شده براي تحقق این موضوع، جداسازي بخار آب از سیال خروجی تنوره برج خنککن تر بوده که بر اساس جداسازي یک گاز از محلول گازي میباشد که این فرایند ذاتاً کاهش آنتروپی و برگشت ناپذیري را در پیدارد، بگونه اي که بهبود راندمان حتی به میزان اندك باعث صرفه جویی در مصرف آب و انرژي خواهد شد و مصرف بیرویه آب و انرژي علاوه بر آلودگی زیست محیطی، سبب هدر رفت منابع میگردد.
لذا در رشد اقتصادي و توسعه صنعتی باید به مسئله انرژي و بهره وري مطلوب و بهینه از منابع توجه داشت. بنابراین با شناخت دقیق وآنالیز رفتاري انرژتیک واکسرژتیک از عملکرد برج در شرایط مختلف، بررسی و فراهم آوردن شرایط عملیاتی و طراحی بهینه برج خنک کن می توان در مصرف آب، انرژي، هزینه هاي عملیاتی، تعمیر و نگهداري و سرمایه گذاري صرفه جویی نمود. . - [4,5] -
روابط انتقال گرما وشبیه سازي برج خنک کن تر:
در برج خنککن تر، آب از قسمت بالایی برج به سمت پائین در جریان میباشد و هوا توسط فن در جهت عکس مکیده میشود. بخشی از آب در فصل مشترك آب – هوا تبخیر شده و جریان هواي داخل برج نیز با بخار آب اشباع میشود. انتقال حرارت کل در سطح مشترك آب-هوا شامل انتقال حرارت ناشی از تبخیر و انتقال حرارت جابجایی و فرایند چگالش میباشد. نیروي محرکه در انتقال حرارت تبخیري ، جابجایی وچگالش به ترتیب به دلیل تفاوت غلظت بخار و درجه حرارت میباشند.
جهت شبیه سازي و بررسی رفتار جذب آب توسط سیستم بازیافت آب طراحی شده نیاز به تنظیم دماي بخار آب تولیدي توسط بخار ساز میباشد و لازم است که بتوان دماي آن را برروي دمایی خاص تنظیم نمود، جهت این امر در ابتدا اقدام به نصب یک گرمکن در داخل مخزن آب بخارساز نمودیم که به علت پدیده همرفت همواره آب گرم در قسمت بالاي مخزن جمع شده و آب سردتر درقسمت پایین مخزن و در محل تولید بخار جمع میگردید، این امر باعث عدم توانایی در تنظیم دماي بخار خروجی برروي دماي مورد نظر گشت.
جهت رفع این مشکل و تولید بخار با دماي مطلوب المنت گرمکننده جدیدي در قسمت تولید بخار، بخارساز نصب شد. سنسوري جهت اندازهگیري دماي آب در آن محل تعبیه گردید، و جهت تنظیم دقیق دماآب، پیچ تنظیمی به قسمتی از بخارساز اضافه شد. با اضافه شدن قسمتهاي ذکر شده قابلیت تنظیم دماي آب بخار ساز از دماي 20 الی 110 درجه سانتیگراد به سیستم اضافه گردید شکل - . - 3
بخارساز جهت افزودن قابلیت کنترل دماي بخار تولیدي
سیستم تولید بخار به این شکل عمل میکند که در ابتدا درجه تنظیم دماي آب توسط اپراتور برروي دمایی خاص تنظیم شده سپس سنسور دما نصب شده در محل تولید بخار دماي آب را قرائت مینماید و در صورتی که دماي آن پایین تر از دماي تنظیم شده بود المنت گرمکن را روشن کرده تا آب گرم شود. وقتی دماي آب به دماي تنظیم شده رسید المنت گرمکن خاموش شده و این روند دائماً تکرار گشته تا دماي آب در محل تولید بخار همواره مقدار ثابت و مطلوب خود را حفظ نماید.
بررسی میزان مصرف آب برج خنک کن تر
با توجه به روابط انتقال گرما مقدار هدر رفت آب در قسمتهاي مختلف برج شامل هدر رفت پاششی و تبخیر و زیرآب میباشد، به گونه اي که میزان آب خروجی به همراه هواي خروجی از تنوره برج خنک کن تر حدود 83% از کل آب اتلافی برج را شامل میشود و در آنالیزي که روي دادههاي آب مصرفی یک نمونه برج خنک کن تر انجام شده است که میزان مصرف آب با دماي محیطی که برج در آنجا نصب شده است ارتباط مستقیم دارد. در این آزمایش میزان کل آب جبرانی سیستم، میزان آب خروجی از تنوره برج و میزان زیرآب خارج شده از سیکل به صورت ماهیانه ثبت گردید که میزان آب جبرانی و زیرآب خارج شده از سیکل در فصل زمستان خیلی کمتر از میزان مصرف شده در فصل تابستان میباشد که این موضوع در جدول - - 1 و شکل - - 4 قابل مشاهده میباشد - . - [3]
