برج خنک کننده

برج خنک کننده قادر است بر اکثر این مشکلاتی که در پایین ذکر میشود فائق آید . از این رو، به طور متداول برای دفع گرما از سیستم های تبرید، تهویه مطبوع و فرآیند صنعتی از برج خنک کننده استفاده می شود. نرخ مصرف آب در یک برج خنک کننده تنها در حدود 5% نرخ مصرف آب در یک سیستم با جریان آب طبیعی است. به این ترتیب، برج خنک کننده کم هزینه ترین سیستمی است که بصورت آبی کار می کند. به علاوه، میزان هدررفت آب گرم شده در برج خنک کن بسیار اندک است. در نتیجه اثرات زیست محیطی این وسیله تا حد زیادی کاهش می یابد. نکته دیگر این که در برج خنک کننده می توان آب را تا دمای مرطوب محیط بعلاوه 2 الی 3 درجه سانتیگراد خنک کرد. دمای هوای مرطوب بسته به میزان رطوبت هوا، معمولاً خیلی کمتر از دمای خشک محیط است.

برج خنک کننده : اکثر سیستم های تهویه مطبوع و فرآیندهای صنعتی، گرما تولید می کنند که این گرما باید به طریقی از سیستم یا فرآیند دفع شود. بدین منظور معمولاً از آب به عنوان انتقال دهنده حرارت استفاده می شود تا گرما را از سیستم گرفته و به خارج دفع کند. در گذشته، این امر به وسیله جریان پیوسته آب که از یک منبع ذخیره یا از منابع طبیعی مثل رودخانه تامین می شد، صورت می گرفت. این آب با عبور از سیستم، گرم شده و سپس مستقیماً به فاضلاب و یا جریان رودخانه ها و دریاها تخلیه می شد.

در حال حاضر، آب خریداری شده از شرکت های توزیع آب برای این منظور، به دلیل افزایش هزینه های تامین و توزیع آب، به طور فزاینده ای رو به رشد است. به طور مشابه، آب خنک کننده ای که از منابع طبیعی تامین می شود نیز به دلیل اختلالات اکولوژیکی ناشی از افزایش دمای آب تخلیه، روشی غیر قابل قبول است و در حال حاضر قابل استفاده نیست. مقررات زیست محیطی نیز امروزه بسیار سختگیرانه است و باعث ممانعت از این روش تامین سرمایش می گردد.

مبدل های حرارتی هوا-خنک، با دفع مستقیم گرما به هوا، آب را خنک می کنند. اما سرمایه اولیه و مصرف انرژی فن در این وسایل بسیار بالاست و مساحت مورد نیاز برای اجرای طرح نسبتا بالاست. مبدل های حرارتی هوا-خنک قادرند که آب را تا دمای خشک محیط بعلاوه 11 درجه سانتیگراد خنک کنند که این دمای آب در بسیاری از سیستم های تبرید و بسیاری از فرآیندهای صنعتی بیش از حد بالاست.

تبخیر آب با جذب حرارت بسیار بالایی همراه است. اولین بار بشر وقتی با باد بزن خنک شد به مزایای تبخیر در دفع حرارت آشنا شد. اصول کار برج خنک کننده ، تبخیر می باشد. هوای خشک در تماس با آب، باعث تبخیر بخشی بسیار کمی از آن می گردد. گرمای مورد نیاز جهت تبخیر، از جریان اصلی آب تامین می گردد. متقابلاً دمای جریان آب به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. نظر به اینکه گرمای نهان تبخیر آب در مقایسه با ظرفیت گرمایی ویژه آن بسیار بالا می باشد، تبخیر بسیار ناچیز آب باعث سرمایش نسبتاً بالایی در جریان مایع می گردد (تبخیر 1 لیتر آب و ورود آن به جریان هوا می تواند باعث سرد کردن 10 درجه ای حدود 60 لیتر جریان آب گردد). البته باید توجه داشت که پارامتر محدود کننده انتقال حرارت، رطوبت نسبی هوای ورودی می باشد. از نظر تئوری حداقل دمای قابل حصول برای آب خروجی از برج خنک کننده برابر دمای مرطوب هوای ورودی می باشد ولی در عمل معمولاً این اختلاف دما 2.5 تا 5 درجه سانتیگراد می باشد. به این محدوه دمایی اصطلاحاً تقرب (approach) می گویند. هر چه رطوبت نسبی هوا پایین تر باشد و یا به اصطلاح هوا خشک تر باشد، دمای آب بیشتر کاهش می یابد. به عنوان مثال شهر مشهد و ساری در تابستان دارای دمای یکسانی هستند. ولی چون هوای مشهد خشک تر از ساری است، دمای آب خروجی از برج خنک کننده در مشهد پایین تر از دمای آب خروجی از برج خنک کننده در ساری می باشد.