سیکل تغلیظ برج خنک کننده

سیکل تغلیظ برج خنک کننده به معنی نسبت غلظت ذرات جامد حل نشده در آب برج خنک کننده در قیاس با آب جبرانی وارد شده به برج خنک کننده می باشد. سیکل تغلیظ برج خنک کن با اختصار COC نمایش داده می شود و نشان دهنده این است که چه مقدار آب تازه برای برج خنک کننده قبل از تخلیه زیر آب نیاز می باشد.در برج خنک کننده به دلیل تبخیر آب همواره میزان املاح و رسوب آب در حال افزایش می باشد و نیاز به معیاری برای کنترل میزان می باشد که در ادامه مطلب از به بررسی آن می پردازیم.

بررسی سیکل تغلیظ برج خنک کننده

سیکل تغلیظ برج خنک کننده

در یک سیستم هنگامی که از برج خنک کن استفاده می کنیم، برج خنک کننده آب را خنک کرده و به واحد های مصرف کننده از جمله مبدل های حرارتی، چیلرها و ماشین آلات دیگر می فرستد که معمولاً برج خنک کننده همیشه در مدار می باشد.

آب خنک در برج خنک کننده با فرآیند تبخیر خنک شده خارج می شود و وقتی به واحدهای مصرف کننده می رسید، دمای آن مجدداً بالا می رود. در هنگام تبخیر فقط خود آب تبخیر می شود و املاح و ناخالصی ها در آب باقی می ماند و باعث افزایش املاح و سختی ها می شود. تجمع ذرات منجر به تشکیل ذرات بزرگتر و رسوب در برج خنک کننده می شود و می تواند موجب گرفتگی در پکینگ ها، لوله ها و سایر تجهیزات شود.

روش کنترل میزان املاح و رسوبات در عملیات آبی در برج خنک کننده به خوبی توضیح داده شد. یکی دیگر از روش های کاهش غلظت املاح، تخلیه مقداری از آب برج خنک کننده است که نامیده می شود. پروانه های برج خنک کننده علاوه بر کولینگ تاور در دستگاه های دیگر همانند چیلر، کندانسور هوایی و اگزاست فن نیز بکار برده می‌شود.

در این روش مقداری از آب دارای غلظت زیاد تخلیه شده و آب تازه جایگزین آن می شود که مقدار املاح آن بسیار کم است؛ بنابراین در مجموع میزان غلظت کلی آب را کاهش می دهد.

سیکل تغلیظ برج خنک کن

سیکل تغلیظ برج خنک کننشان دهنده ارتباط میزان غلظت در آب جبرانی و آب موجود در برج خنک کن می باشد. به طور مثال اگر آب جبرانی دارای تی دی اس 100 می باشد و میزان تی دی اس (TDS) آب موجود در مدار برابر 400 است، در نتیجه مقدار سیکل تغلیظ برج خنک کن برابر 4 می باشد

گام به گام با محاسبه ساده سیکل تغلیظ در برج خنک کننده

سیکل تغلیظ کولینگ تاور را می توان در هنگام طراحی یا بهره برداری از یک برج خنک کننده تعریف کرد. معمولاً سازندگان کولینگ تاور در کاتالوگ محصولات میزان املاح مجاز آب در گردش را برای تجهیز بیان می کنند. به عنوان مثال در برجهای خنک کننده دماگستر میزان املاح معدنی مجاز در آب چرخشی حداکثر 1000 میلی گرم بر لیتر در نظر می گیرند.

فرمول محاسبه COC برج خنک کننده

توضیح بیشتر در خصوص چرخه کاری آب در برج خنک کننده

همانطور که می دانید آب در گردش یک سیکل صنعتی همانند خنک کاری یک مبدل حرارتی با نواسانات دمایی همراه است. آب با جذب گرما از مبدل حرارتی به سمت کولینگ تاور رفته و در آنجا با درصد کمی تبخیر دچار کاهش دما شده و مجدد به چرخه بر می گردد. تبخیر فقط برای آب خالص انجام می پذیرد و املاحی که داخل آب هستند تبخیر نمی شوند. در واقع سیکل تغلیظ عامل اصلی در حساب نمی آید.

عملاً با فرآیند تبخیر در برج خنک کننده غلظت یا میزان املاح و نمک های موجود در آب افزایش می یابد. کنترل این موضوع توسط bleed of (تخلیه) صورت می پذیرد. برای تنظیم میزان آب تبخیر شده باید میزان مشخصی آب تازه (جبرانی) با TDS مشخص وارد چرخه شود.

COC یا سیکل تغلیظ به بیانی دیگر نوعی پارامتر در تعیین میزان جریان آب ورودی یا جبرانی محسوب می شود. این پارامتر تاثیر مستقیم بر تعیین بلودان در یک برج خنک کننده دارد.

کاهش یا افزایش COC کدام یک بهتر است؟

در ابتدا باید فرمول مرتبط با محاسبه بلودان برج خنک کننده را مشاهده می کنیم تا بتوانیم بر اساس آن اظهار نظر نماییم. فرمول محاسبه بلودان عبارت است از:

با توجه به فرمول بالا افزایش COC موجب کاهش مخرج کسر محاسباتی و در نتیجه باعث کاهش بلودان می گردد. دریفت یا پرتاب قطرات همواره عدد کمی بود و تاثیر زیادی بر صورت کسر بالا ندارد. بنابراین افزایش میزان سیکل تغلیظ یا به عبارتی بهبود کیفی آب ورودی به برج کمک بسزایی به کاهش بلودان می کند.

ما مهندسین با استفاده از بکارگیری سیستم های RO در تامین آب جبرانی یکی از راهکاری اساسی در کنترل رقم سیکل تغلیظ پیشنهاد میکنیم. البته باید بدانید در شرایطی این پیشنهاد مطرح می شود که آب کیفیت مطلوبی ندارد و رسوب گرفتگی در برج خنک کننده امری اجتناب ناپذیر است. بهره گیری از سیستم تصفیه آب در کارخانجات پیشرفته یک راه حل برای جلوگیری از آسیب به کولینگ تاور بحساب می آید.

میزان استاندارد COC یا سیکل تغلیظ در برج خنک کننده

سیکل تغلیظ (COC) استاندارد برای کولینگ تاور مدار باز بازه عددی 3 تا 6 قلمداد می شود. به هر میزان این عدد به 6 نزدیک تر گردد خروجی کار موجب کاهش رسوب گرفتگی پکینگ برج خنک کننده ، نازلها و سایر بخشهای کولینگ تاور خواهد شد. دستیابی به سیکل تغلیظ بالاتر از 6 نیز امری بسیار مناسب بوده است.

مصرف آب کولینگ تاور به دلیلی تبخیر

همانگونه که می دانید اصول کارکرد برج خنک کننده بر مبنای تبخیر سطحی است. در حقیقت کاهش دمای آب و خنک شدن آب بر اساس تبخیر می باشد. میزان تبخیر آب برج خنک کننده را می توان به صورت تقریبی از روی فرمول های ذیل محاسبه نمود.

فرمول 1 – محاسبه آب تبخیر شده در برج خنک کن :

E= 0.0015*R*C

در این فرمول

E میزان تبخیر آب بر حسب متر مکعب بر ساعت

R اختلاف دمای رنج (ورودی و خروجی برج خنک کن) بر حسب درجه سانتیگراد

C دبی آب در گردش بر حسب متر مکعب بر ساعت است.

فرمول 2 – محاسبه تبخیر آب در کولینگ تاور :

E = 0.0018*R*C

که در این فرمول نیز ضرایب مانند فرمول شماره 1 می باشد.

با این توضیحات نسبت تبخیر در برج خنک کننده به دبی آب در گردش به صورت تقریبی برابر 0.0015 ~0.0018 ضرب در اختلاف دمای رنج کولینگ تاور خواهد بود.

E/C = 0.0015 ~ 0.0018 *R

به عنوان مثال اگر در برج خنک کننده ای دمای آب ورودی معادل 40 درجه سانتیگراد و دمای خروجی معادل 30 درجه سانتیگرد باشد، اختلاف دمای رنج برابر 10 درجه است.

همچنین اگر دبی آب در گردش را معادل 50 متر مکعب در ساعت در نظر بگیریم، میزان تبخیر آب در این برج خنک کن برابر 750 لیتر در ساعت یا 0.75 متر مکعب می باشد (با استفاده از ضریب 0.0015). همچنین نسبت تبخیر به آب در گردش برابر 0.015 خواهد بود.

با این توضیح میزان آب جبرانی یا میکاپ برج خنک کن برابر است با مجموع تبخیر به علاوه میزان پاشش و هدر رفت آب به علاوه میزان آب بلو داون یا زیرکش

میزان آب زیرکش شده در کولینگ تاور

بلو داون در برج خنک کن به میزان آبی گفته می شود که در یک بازه زمانی مشخص از سیستم خارج می شود و به جای آن آب میکاپ وارد می گردد. هدف اصلی از بلو داون در کولینگ تاور، ثابت نگه داشتن سختی آب و یونهای موجود در آب می باشد. شایان ذکر است در برخی از موارد، ثابت نگه میزان اسیدیته یا قلیایی بودن – PH آب برج خنک کننده (کولینگ تاور) نیز توسط بلو داون صورت می گیرد.

فرض کنید یک کتری برقی در حال کار می باشد و میزان آب درون کتری برقی به دلیل جوشش و تبخیر در حال کم شدن است. به دلیل کم شدن مستمر میزان آب، در بازه های زمانی مشخصی معادل میزان تبخیر، به کتری آب اضافه می شود.

پس از مدتی میزان غلظت یون ها و رسوبات در آب درون کتری در حال کار، افزایش می یابد. در این حالت لازم است پس از مدتی آب داخل کتری خارج شود تا رسوب و غلظت یون ها، بیش از حد افزایش نیابد. این مثال مفهوم آب بلو داون را در برج خنک کننده بیشتر مشخص می کند.

سیکل تغلیظ در برج خنک کن – کولینگ تاور

سیکل تغلیظ آب(COC)  در کولینگ تاور به نسبت میزان حداکثر قابل پذیرش ذرات محلول در آب درون برج خنک کننده به ذرات محلول در آب ورودی یا همان آب میکاپ برج خنک کن گفته می شود.

همانگونه که گفته شد ذرات معلق و محلول درون مدار برج خنک کن به همراه بخار از کولینگ تاور خارج نمی شوند و بنابراین به مرور زمان غلظت آنها افزایش می یابد.به همین دلیل نیز از طریق آب زیر کش یا همان آب بلو داون، باید مقدار این ذرات را به حد استاندارد و مناسبی رساند.

سخن آخر نویسنده

به عبارتی دیگر رسیدن به سیکل تغلیظ بالا نسبت آب مصرفی در برج های خنک کننده را کاهش داده و هزینه های مربوط به تامین انرژی را نیز تقلیل می بخشد. امروزه شرکت ما با استفاده از نسل پیشرفته قطره گیرهای لانه زنبوری سلولار گام بسیار مهمی در کاهش مصرف آب برداشته است.

شرکت ما از سیستم اتوماتیک بلودان در کولینگ تاورهای تولیدیموجب کاهش میزان بلدر برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته، روش خنک کاری بر مبنای تبخیر سطحی آب است.

بدین ترتیب پس از مدتی، میزان یونها و غلظت املاح موجود در آب افزایش می یابد. به همین دلیل در برج خنک کن به منظور جلوگیری از مشکل رسوب و افزایش بیش از حد غلظت یون ها، مفاهیمی با عنوان آب میکاپ و آب بلو داون یا آب زیر کش تعریف شده است.