أبراج التبريد Cooling Towers

تعد أبراج التبريد Cooling Towers من أشهر الأنظمة الميكانيكية المستخدمة في محطات توليد الطاقة الكهربائية وأنظمة التكييف المركزي وكثير من الأنظمة الصناعية. وتعتمد فكرتها على تبادل الحرارة بين المياة الساخنة الخارجة من المبادلات الحرارية وبين الهواء الجوي وهي نوعان ميكانيكية و طبيعية.

ما هو برج التبريد؟

برج التبريد هو عبارة عن جسم معدني أو خرساني يمر فيه تيار هوائي من الأسفل الى الأعلى. إما طبيعيا بواسطة فرق الضغط أو بواسطة مراوح شفط.

يتم رش الماء الساخن من أعلى حيث يمر في طريقه الى الأسفل على حشوات تبريد , وذلك لزيادة مساحة التبادل الحراري بين الهواء والمياه ومن ثم تتجمع في الأسفل.

ولتقليل فقد المياه في أبراج التبريد , فإنه يركب في أعلاه مانع تدفق DRIFT ELIMINATOR وذلك لاسترجاع جزء من المياه الخارجة مع تيار الهواء.

تعتبر أبراج التبريد أحد الأفكار الهندسية التي تسهم في الحفاظ على البيئة حيث يعاد استخدام نفس الماء في دورة التبريد و يخفض حرارة المياه في حال التخلص منها.

تعتبر هذه الأبراج نوع خاص من أنواع المبادلات الحرارية (خاصة بالماء والهواء فقط)، حيث تتم عملية تبادل الحرارة بشكل مباشر بين الماء الساخن والهواء مما يقلل من درجة حرارة الماء خلال عبوره في البرج بسبب تبخر كمية معينة ذات حرارة مرتفعة منه.

شرح كيفية عمل أبراج التبريد؟

مياه التي يتم تسخينها في العمليات الصناعية أو في المكثفات (Condensers) يتم ضخها إلى داخل برج التبريد بواسطة مضخات من الأعلى، ويتم توزيعها بشكل متساوي على شكل قطرات حتى تسقط في حوض أبراج التبريد Cooling Towers.

وأثناء سقوطها تكون على تماس مع الهواء المار داخل البرج حيث تتم عملية التبادل الحراري، وتنتقل الحرارة من تيار الماء الساخن إلى تيار الهواء البارد مما يرفع درجة حرارته والرطوبة النسبية فيه إلى 100%.

ومن ثم , يتم تصريف الهواء الساخن إلى الجو، وتتجمع المياه المبردة (Cooled water) في حوض البرج , ويتم ضخها من جديد ليتم استخدامها في العمليات الصناعية المختلفة أو في المكثفات الصناعية.

المكونات الأساسية أبراج التبريد Cooling Towers

الهيكل Frame & casing: تحتوي كثير من الأبراج على هيكل خارجي، والذي يعمل على تدعيم السياج الخارجي والماتور والمراوح والأجزاء الأخرى.
المراوح (في حالة أبراج التبريد الجبرية).
الحشو Fill: للمساعدة في عملية انتقال الحرارة بتمكين ملامسة الهواء للماء.
حوض الماء البارد Cold water basin: يوجد في قاع البرج، حيث يستقبل الماء البارد المتساقط من البرج.

أنواع ابراج التبريد

ابراج التبريد بتيار الهواء الجوي الطبيعي المستخدم للرشاشات atmospheric natural draft (spray type) cooling towers. ويوضح الشكل هذا النوع من أبراج التبريد و هو يتكون من جسم إنشائي على شكل صندوق مع موجهات للهواء Louvers ، حيث تقوم الموجهات بالسماح للهواء الجوي بالمرور الى داخل البرج و لكن في اتجاه مائل للحفاظ على الماء داخل أبراج التبريد Cooling Towers.

يصنع الاطار الهيكلي للبرج و الموجهات من الصلب و يعتمد حجم برج التبريد على سعة وحدة التبريد المستخدم لأجلها البرج ، و يوضع هذا النوع من الابراج في مكان مفتوح أو على أسطح المباني حيث يكون الهواء حر الحركة blow خلال البرج.

و يتم في هذا النوع ضخ الماء الساخن من المكثف إلى رشاشات أبراج التبريد Cooling Towers أعلى البرج ثم يتساقط الماء من فوهات الرشاشات إلى أسفل ، و نظرا لان انتقال الحرارة الماء إلى الهواء يعتمد على سطح الماء المرض لمسار الهواء لذلك فإن الرشاش النموذجي تكون له فوهة ضيقة للحصول على أداء جيد لبرج التبريد و يمكن ملاحظة أن الرذاذ الدقيق الناتج من الرشاشات ذات الفوهة الضيقة يعرض المزيد من سطح الماء للهواء.

و لكن لا يجب أن يكون الرذاذ دقيق جدا (أو رفيع جدا too fine ) , لأنه يتسبب في انجراف كمية من الماء خارج البرج بواسطة الهواء و من تم يتسبب في فقد كمية من الماء الخاصة بالبرج إلا أنه لا يؤثر في عمل التبريد للبرج في ذلك الوقت.

2. ابراج التبريد بتيار الهواء الجوي الطبيعي المستخدم للسطوح (التعبئة أو الحشوة) atmospheric natural draft(splash deck type) cooling towers
يوضح الشكل هذا النوع من الأبراج و هو يشبه النوع الأول المستخدم للرشاشات , باستثناء أنها تحتوي على مادة تعبئة أو حشوة مصنوعة من البلاط الخشبي الأحمر الأجوف ، السيراميك ، صفائح حديدية أو البلاستيك.

و كثير من هذه الابراج لا تستخدم الفوهات nozzles و لكن الماء يرش على مادة التعبئة أو الحشوة من فتحات في قاع صندوق الماء الموجود في أعلى البرج. كما في الشكل, والهدف من وجود الحشوة أو التعبئة deck or fill هو زيادة معدل انتقال الحرارة بين الماء و الهواء بواسطة تعريض مساحة كبيرة من السطح المبلل للهواء , وكذلك تساعد الحشوة أو التعبئة على تكسير الماء إلى قطرات صغيرة و تبطييء سقوط الماء إلى القاع.
و يعتبر هذا النوع أكثر كفاءة من النوع الاول بنسبة من 20 % إلى 30 % لنفس حجم البرج و كمية المياه المستخدمة.

اقرأ ايضا:
ما هو أفضل نظام اطفاء حريق؟

للمزيد من المقالات في جميع المجالات الهندسية عبر الرابط
https://www.engosoft.com/engineering-blog/

لمعرفة المزيد حول تقنية HVAC وتكتيكات التخفيف من COVID ، قم بزيارة موقعنا engosoft.com وتابع صفحات التواصل الإجتماعي ليصلك كل جديد في مجالات الهندسة الميكانيكية, الهندسة الكهربائية, وهندسة التصميم الداخلي والديكور.

https://www.youtube.com/channel/UCLvVznMgFiCsrElRkF5SNUg
/https://www.facebook.com/engosoftacademy
/https://www.facebook.com/autodesk.ksa
/https://www.facebook.com/Engosoft.civil.courses
/https://www.facebook.com/Engosoft.mechanical
/https://m.facebook.com/Engosoft-Electrical-2297754670340820
https://www.instagram.com/engosoft_academy/?hl=en
/https://www.pinterest.com/engosoftr
/https://engineeringdiploma.wordpress.com