راندمان برج خنک‌کننده چگونه محاسبه می شود؟

طراحی برج‌های خنک کننده معمولأ بر پایه محاسبات کولینگ تاور انجام می‌شود که این محاسبات شامل محاسبه ظرفیت برودتی، مقدار بازدهی دستگاه و آب جبرانی در برج خنک کننده می‌باشد. روش اندازه‌گیری راندمان این محاسبات برج خنک کننده بسیار مهم و نیازمند توجه فراوانی می‌باشد لذا در این مقاله می‌خواهیم به روش‌های دقیق و درست محاسبات برج خنک کننده بپردازیم.

محاسبه راندمان برج خنک کننده به چه صورت انجام می‌شود؟

همانطور که گفتیم یکی از نکات پر اهمیت در طراحی کولینگ تاورها، محاسبات و اندازه گیری مقدار بازده یا راندمان (efficiently) برج خنک کننده می‌باشد. دو آیتم اختلاف دما (range) و آپروچ (approach) ارتباط مستقیمی با راندمان و بازده برج خنک کننده (cooling tower efficiently) دارند که بطور کلی و در تعریفی آسان‌تر می‌توان گفت محاسبه راندمان برج خنک کننده نیز همانند برخی از آیتم‌های دیگر در طراحی برج‌ها به دمای مرطوب محیط وابسته می‌باشد. نکته قابل توجهی که تاثیر مستقیمی بر روی راندمان برج‌های خنک کننده دارد شرایط دمایی و جوی محیط نصب کولینگ تاور می‌باشد، به عنوان مثال شهر‌هایی مانند یزد و شیراز که جز اقلیم‌های خشک و گرم هستند و همراه با رطوبت نسبی پایین قرار دارند درصد بدست آمده از محاسبه راندمان دستگاه به حدود مثبت ۸۵ درصد می‌رسد. اما در مناطقی که با رطوبت نسبی بالا همراه هستند خروجی بدست آمده از بازده کولینگ تاور کمی پایین‌تر از حالت‌های مناسب بازده می‌باشد.

بطور کلی در محاسبات بازدهی برج خنک کننده رسیدن به عددی بالاتر از ۹۰ ممکن نیست به این دلیل که رسیدن راندمان برج خنک کننده به مثبت ۱۰۰ به این معنا می‌باشد که عدد آپروچ معادل صفر قرار می‌گیرد که از این رو عدد آپروچ برابر صفر به هیچ عنوان ممکن نیست. کارشناسان به دلیل محاسبه هر چه دقیق‌تر بازده یا راندمان برج‌های خنک کننده از مجموعه‌ای فرمول‌ها استفاده می‌کنند که عدد بدست آمده پس از محاسبه از این فرمول‌ها معمولأ با درصدی بین ۷۰ تا ۷۵ باید باشد که این عدد با ضریب اساندارد برابر باشند. نکته قابل توجهی که می‌بایست دقت زیادی در آن صورت گیرد، افزایش عدد خروجی محاسبات از ۷۵ درصد بوده است که افزایش این عدد باعث بوجود آمدن هزینه زیاد و غیر اقتصادی می‌باشد.

فرمول زیر برای محاسبه راندمان برج‌های خنک کننده توسط کارشاسان استفاده می‌گردد.

Cooling tower efficiency = range/ (range + approach) * ۱۰۰

با توجه به فرمول بالا، به روشی ساده‌تر می‌توان گفت نسبت اختلاف دما به مجموع آپروچ و اختلاف دما در کولینگ تاور تعریفی ساده از فرمول فوق می‌باشد. نکته قابل توجهی که وجود دارد بالا رفتن دمای محیط مکان نصب شده کولینگ تاور در فصل تابستان به علت گرمی هوا نسبت به دیگر فصول راندمان برج خنک کننده پایین‌تر خواهد آمد و این موضوع به این معناست که افزایش یا کاهش بازده برج خنک کننده ارتباط مستقیم با اعداد و محاسبات کارشناسان ندارد و رابطه تنگاتنگی با شرایط آب و هوا و اقلیمی محل نصب کولینگ تاور دارد و بسته به شرایط محیط در حال تغییر می‌باشد.

محاسبه چرخه غلظت در کولینگ تاور

عامل دیگری که در محاسبه بازده برج‌های خنک کننده COC است که با نام کامل (concentration of cycle) شناخته شده است یکی از علت‌های مهم تایین کننده در طراحی کولینگ تاور‌ها به حساب می‌آید. این پارامتر با عنوان چرخه غلظت نیز بیان می‌شود در واقع میزان رسانایی (conductivity) در چرخه اصلی برای انتقال در شبکه آب جبرانی می‌باشد که با توجه به فرمول زیر قابل محاسبه است.

COC = concentration of cooling water / conductivity of makeup water

اندازه COC معمولا در بین اعداد ۳ تا ۷ متغییر است و این تغییر وابسته به شرایط آب ورودی و آب جبرانی در کولینگ تاور می‌باشد که به گفتنه کارشناسان باید دقت نمود این عدد تا بیش از حد ممکن در نظر گرفته شود به این دلیل پایین بودن اندازه چرخه غلظت باعث کاهش میزان بلودان و دریفت قطرات آب می‌گردد. این پارامتر COC یکی از مهمترین محاسبات کولینگ تاور به خصوص در قسمت محاسبه بلودان بحساب می‌آید. با محاسبات صورت گرفته و تجربیات بدست آمده مناسب‌ترین عدد برای فاکتور COC در محاسبات معادل با ۵ در نظر گرفته شده.

محاسبه آب جبرانی برج خنک کننده

یکی از قسمت‌های مهم محاسبه برج‌های خنک کننده بدست آوردن اندازه آب مصرفی کولینگ تاور در شرایط متفاوت اقلیمی و فصلی محیط نصب کولینگ تاور می‌باشد. سه مورد مهم و قابل توجه در محاسبات آب جبرانی برج خنک کننده تاثیر فراوانی دارند که عبارت اند از: تبخیر آب، بلودان و دریفت قطرات آب به خارج کولینگ تاور اند. ما به این دلیل آب جبرانی کولینگ تاور را محاسبه می‌کنیم که در فصول گرم بتوانیم از این آب استفاده مناسبی به عمل آوریم، زیرا تامین این آب در فصل‌های گرم بسیار دشوار است و در صورت تهیه و محاسبه درست آب جبرانی توانایی استفاده آن را در شرایط لازم داریم. حال به چگونگی محاسبه آب‌های جبرانی در برج‌های خنک کننده که به سه مورد کلی می‌باشد می‌پردازیم.

۱. محاسبه آب جبرانی کولینگ تاور به روش فرمولی

۲. محاسبه آب حبرانی برج خنک کننده به روش تخمینی

۳. محاسبه آب جبرانی کولینگ تاور به وسیله نرم افزار‌های آنلاین و مهندسی، که دو مورد از پر استفاده‌ترین این نرم افزار‌ها SPX Calculator و Water Waste هستند.

حال می‌خواهیم توضیح کلی درباره روش انجام محاسبات عددی آب جبرانی کولینگ تاور ارائه بدهیم.

دو پارامتر اصلی در انجام محاسبات آب جبرانی کولینگ تاور تبخیر و تخلیه حجمی از آب می‌باشد که فرمول محاسبه آب جبرانی به صورت زیر می‌باشد.

M=E+B+D
M= آب جبرانی یا میک آب
E= تبخیر آب
B= بلودان
D= دریفت قطرات کوچک آب

که پس از انجام محاسبات فوق، به روش بسیار دقیق و مناسب می‌توانیم اندازه آب جبرانی کولینگ تاور را بدست آوریم.

بطور کلی می‌توانیم از مطالب بالا نتیجه گیری کنیم که انجام محاسبات برج خنک کننده در ساخت و طراحی برج خنک کننده نکته بسیار حائز اهمیتی می‌باشد لذا برای اطلاعات دقیق‌تر از این موضوع می‌توانید به سایت رسمی دماگستر مراجعه فرمایید.