انواع محاسبات کولینگ تاور
مقدمه
برج‌های خنک‌کننده یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های تهویه مطبوع و صنایع مختلف محسوب می‌شوند. این تجهیزات حرارتی با استفاده از فرآیند تبادل حرارت و انتقال جرم، دمای آب را کاهش داده و کارایی سیستم‌ها را بهبود می‌بخشند. برای طراحی، بهره‌برداری و نگهداری بهینه از این برج‌ها، انجام محاسبات دقیق ضروری است. در این مقاله، انواع محاسبات مربوط به برج‌های خنک‌کننده را بررسی خواهیم کرد.
- محاسبه راندمان برج خنک‌کننده
راندمان برج خنک‌کننده یکی از مهم‌ترین شاخص‌ها برای ارزیابی عملکرد آن است. این شاخص نشان می‌دهد که برج تا چه میزان قادر است گرمای آب ورودی را کاهش دهد. فرمول کلی برای محاسبه راندمان به شکل زیر است:
راندمان (%) = [(دمای آب ورودی - دمای آب خروجی) / (دمای آب ورودی - دمای هوای مرطوب)] × 100
- دمای آب ورودی (T₁): دمای آب گرم ورودی به برج.
- دمای آب خروجی (T₂): دمای آب خنک شده خروجی از برج.
- دمای هوای مرطوب (Tᵥ): دمای هوای محیط در حالت اشباع.
مثال:
فرض کنید دمای آب ورودی 40 درجه سانتی‌گراد، دمای آب خروجی 30 درجه سانتی‌گراد و دمای هوای مرطوب 25 درجه سانتی‌گراد است. راندمان به صورت زیر محاسبه می‌شود:
راندمان=40−2540−30×100=66.7%
- محاسبه ظرفیت حرارتی برج خنک‌کننده
ظرفیت حرارتی برج خنک‌کننده نشان‌دهنده مقدار گرمایی است که برج می‌تواند از آب ورودی حذف کند. این مقدار با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:
Q = ṁ × Cp × ΔT
- Q: ظرفیت حرارتی (کیلووات یا کیلوکالری بر ساعت).
- ṁ: دبی آب (کیلوگرم بر ثانیه).
- Cp: گرمای ویژه آب (4.18 کیلوژول بر کیلوگرم درجه سانتی‌گراد).
- ΔT: اختلاف دمای آب ورودی و خروجی.
مثال:
اگر دبی آب 100 لیتر بر ثانیه باشد و اختلاف دمای آب 10 درجه سانتی‌گراد باشد:
Q=100×4.18×10=4180 کیلووات
- محاسبه افت دما (Approach Temperature)
افت دما در برج خنک‌کننده به معنای تفاوت دمای آب خروجی و دمای هوای مرطوب محیط است. این مقدار نشان‌دهنده نزدیکی دمای آب خنک شده به دمای ایده‌آل است.
Approach = T₂ - Tᵥ
- اگر این مقدار کمتر باشد، عملکرد برج بهتر است.
- محاسبه مصرف آب
برج‌های خنک‌کننده با استفاده از تبخیر آب، گرما را حذف می‌کنند. به همین دلیل، محاسبه مصرف آب برای مدیریت منابع ضروری است. مصرف آب به سه بخش تقسیم می‌شود:
- تبخیر:
تبخیر (m³/hr)=0.001×m˙×ΔT
- دمای تخلیه:
آبی که برای جلوگیری از تجمع مواد معدنی تخلیه می‌شود. - تلفات ناشی از پراکندگی:
معمولاً بین 0.1 تا 0.3 درصد از کل دبی آب.
- محاسبه افت فشار
افت فشار در سیستم آب و هوا داخل برج خنک‌کننده تأثیر مستقیمی بر عملکرد دارد. این مقدار معمولاً با واحد پاسکال یا میلی‌متر آب اندازه‌گیری می‌شود و به عوامل زیر بستگی دارد:
- نوع پکینگ.
- دبی هوا و آب.
- طراحی برج.
- محاسبه نرخ جریان هوا
V=ρ×Cp×ΔTQ
برای محاسبه نرخ جریان هوا در برج‌های خنک‌کننده، از فرمول زیر استفاده می‌شود:
V: حجم جریان هوا (متر مکعب بر ثانیه).
- ρ: چگالی هوا.
- Cp: گرمای ویژه هوا.
- محاسبات اقتصادی
علاوه بر محاسبات فنی، برآورد هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری نیز ضروری است. این موارد شامل مصرف انرژی فن‌ها، پمپ‌ها و هزینه آب می‌شود.
- محاسبات خاص برای برج‌های خاص
برج‌های خنک‌کننده در انواع مختلف طراحی می‌شوند: جریان متقاطع، جریان مخالف و بسته. هرکدام نیاز به محاسبات منحصر به فرد دارند.
نتیجه‌گیری
محاسبات برج‌های خنک‌کننده از اهمیت بالایی در طراحی، نصب و بهره‌برداری برخوردارند. با استفاده از این محاسبات، می‌توان کارایی سیستم را بهبود داد و هزینه‌ها را کاهش داد. در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر، با متخصصین تماس بگیرید.