اشتباهات رایج در انتخاب، تعیین ظرفیت و استعلام قیمت برج خنک کننده صنعتی

مقدمه

کولینگ تاور در سیستم‌های صنعتی، تنها یک دستگاه برای دفع حرارت نیست، بلکه نقش تعیین‌کننده‌ای در پایداری عملکرد خطوط تولید، ماشین آلات، چیلرها، مبدل‌های حرارتی و فرآیندها دارد. با این حال، متاسفانه در بسیاری از پروژه‌ها، انتخاب و تعیین ظرفیت برج خنک کن بر پایه درک ناقص از مفاهیم پایه طراحی انجام می‌شود.

نتیجه این رویکرد، اختلاف محسوس بین عملکرد واقعی سیستم و شرایط طراحی‌شده است. اختلاف و مشکلاتی که معمولاً در مرحله بهره‌برداری و نه در زمان خرید خود را نشان می‌دهد. به عنوان مثال :

- آب به مقدار مورد نیاز خنک نمی شود و به دمای لازم نمی رسد.

- مسیر خنک کاری دچار گرفتگی می شود.

- دبی آب کمتر از مقدار طراحی است.

- مقدار تبخیر آب بسیار زیاد شده.

- تعمیرات و نگهداری زیاد باعث خوابیدن طولانی مدت خط تولید می گردد.

- هزینه تعمیرات و  نگهداری بسیار زیاد می باشد.

ما در این مقاله به بررسی مهم‌ترین اشتباهات مهندسی در تعیین ظرفیت و انتخاب کولینگ تاور صنعتی می‌پردازیم.

1. درک نادرست دمای وت‌بالـب (WBT) و عدم آشنایی با مفهوم Approach

1-1. اشتباه در شناخت دمای وت‌بالـب

دمای وت‌بالـب(Wet Bulb Temperature) حد پایین ترمودینامیکی فرآیند خنک‌کاری تبخیری است. با این حال، در بسیاری از پروژه‌ها:

• وت-بالب با دمای خشک اشتباه گرفته می‌شود.

• داده‌های اقلیمی غیرواقعی یا میانگین سالانه دمای حباب تر مورد استفاده قرار می گیرد.

در حالی که عملکرد کولینگ تاور مستقیماً به  دمای حباب تر(وت-بالب)سایت وابسته است. 

1-2. ارتباط وت بالب با اپروچ

عدد اپروچ برابر است با اختلاف دمای آب خروجی از کولینگ تاور و دمای وت‌بالـب.
کاهش Approach به مقادیر بسیار پایین (مثلاً 3 یا 4 درجه سانتی‌گراد) بدون در نظر گرفتن فاکتور اندازه، یکی از خطاهای رایج هنگام انتخاب و محاسبه ظرفیت کولینگ تاور است. هر چقدر مقدار اپروچ کمتر باشد، اختلاف تناژ تبرید واقعی و تن تبرید اسمی برج خنک کننده بیشتر می گردد. برای مثال در شرایط دبی و اختلاف دمای یکسان، اگر اپروچ یک برج به 7-9 درجه سانتیگراد برسد، ظرفیت واقعی آن برج خنک کننده، نصف زمانی است که دمای اپروچ حدود 2 الی 3 درجه سانتیگراد باشد.

پیامدهای فنی در نظر نگرفتن تاثیرات مقدار اپروچ در کولینگ

• نرسیدن به دمای مورد نظر در تابستان و هوای گرم

• نیاز به سطح تبادل حرارتی بسیار بالا

• افزایش افت فشار هوا

• افزایش توان مصرفی فن

• حساسیت شدید عملکرد به نوسانات دمایی و اقلیمی

از دیدگاه مهندسی، Approach پایین الزاماً به معنی طراحی بهتر نیست، بلکه باید متناسب با اقلیم، بار حرارتی و توجیه اقتصادی انتخاب شود.

2. محاسبه نادرست بار حرارتی و ظرفیت برج خنک کن(Cooling tower capacity)

در برخی پروژه‌ها، بار حرارتی کولینگ تاور به‌صورت تخمینی، بر اساس تن تبرید نامی یا بدون در نظر گرفتن شرایط واقعی فرآیند محاسبه می گردد. و یا فرآیند خرید و استعلام برج بر مبنای تن تبرید اجرا می گردد. این اشتباه که به عنوان یکی از رایجترین و بزرگترین خطاها در انتخاب کولینگ رواج دارد، پیامدهای خطرناک زیادی را به همراه خواهد داشت.  

چالش های ناشی از اشتباه در محاسبه ظرفیت کولینگ تاور

• ناپایداری دمای آب در شرایط بار کامل

• افزایش دمای برگشتی به خط تولید، دستگاه ها، چیلر یا مبدل

• کاهش راندمان کل سیستم انتقال حرارت

ظرفیت و اندازه برج خنک کن باید بر اساس دبی واقعی سیال و دمای ورودی و خروجی آب فرآیند محاسبه شود، نه فرضیات عمومی.

3. اختلاف دمای ورودی و خروجی آب(Range) در پروژه‌های صنعتی

بخش زیادی از کولینگ تاورهای ارزان که در بازار تهویه با عنوان «تن تبرید نامی» فروخته می‌شوند، برای اختلاف دمای آب ورودی و خروجی حدود 5°C (چیلر)طراحی شده‌اند.(در چیلر تراکمی دمای 35 به 29.5 و در چیلر جذبی دمای 37 به 32 درجه سانتیگراد). به همین دلیل وقتی شما از روی کاتالوگ و جدول دبی آب این شرکتها، برج خنک کن را انتخاب می کنید، عملا ظرفیت چندین برابر کمتر از مقدار مورد نیاز می شود.

3-2. مشکل کجاست؟

در بسیاری از پروژه‌های صنعتی واقعی:

• ΔT مورد نیاز 10-15 یا حتی 30 درجه سانتی‌گراد است

• یا شرایط فرآیندی اجازه افزایش دبی آب را نمی‌دهد

در چنین شرایطی، کولینگ تاوری که بر مبنای ΔT=5°C انتخاب شده:

• یا به دمای خروجی موردنظر نمی‌رسد

• یا نیازمند افزایش دبی، مصرف انرژی و اصلاحات پرهزینه می‌شود

نتیجه مهندسی

ظرفیت کولینگ تاور باید بر اساس Range واقعی پروژه تعریف شود، نه بر اساس یک مقدار پیش‌فرض کاتالوگی.

4. Oversizing کولینگ تاور یا انتخاب ظرفیت بسیار بالاتر از حد مورد نیاز

انتخاب برج خنک کن با ظرفیت بسیار بالاتر از نیاز واقعی، در ظاهر ممکن است بنظر منطقی باشد. اما هنگامی که ضریب اطمینان بیش از 15 درصد شود، تبعات مختلفی را به همراه خواهد داشت.

پیامدها انتخاب cooling tower با ظرفیت بسیار بالاتر

• افزایش قابل توجه مصرف آب برج خنک کننده(تبخیر)

• افزایش مصرف برق

• کاهش راندمان عملکرد سیستم کولینگ

• هزینه تعمیرات و نگهداری و قیمیت بالاتر

• اختلال در عملکرد نازل و سیستم پاشش آب در زمان کاهش شدید دبی 

به همین دلایل، ضریب اطمینان و overdesign در کولینگ تاور باید در رنج مشخصی قرار گیرد.

5. در نظر نگرفتن کیفیت آب هنگام انتخاب نوع پکینگ و اندازه برج خنک کن

پکینگ ها سطوح تبخیر هستند. پس از پاشیده شدن آب روی آنها و حرکت جریان هوا، تبخیر سطحی اتفاق میافتد و دمای آب کم می گردد. در بسیاری از پروژه ها، تامین کننده برای اینکه سایز و ابعاد کولینگ تاور کوچکتر و قیمت آن کمتر شود، دستگاه را با پکینگ های گام 12 ، 17 یا 19 پیشنهاد میدهد. این در حالیست که پکینگ فیلم برج خنک کننده بخصوص در گامهای پایین، به سختی و آلودگی آب بسیار حساس است. حال اگر شما بخاطر ارزانتر شدن دستگاه از این مدل کولینگ استفاده کنید، و آب فرآیند بسیار با کیفیت و خالص نباشد، پس از مدت کوتاهی پکینگ ها می گیرند. در نتیجه cooling tower نمی تواند دمای آب را کم کند و هر چند ماه یکبار نیاز به تعویض پکینگ خواهید داشت.

عوارض خطرناک استفاده از پکینگ های فیلم حساس به گرفتگی در پروژه های صنعتی(بویژه گامهای 12، 17 و 19)

• انسداد سریع مسیرهای جریان

• افت سطح مؤثر انتقال حرارت و دمای آب خروجی بالا

• کاهش شدید راندمان واقعی نسبت به راندمان اسمی

• مصرف برق و آب زیاد

• توقف خط تولید برای تمیز کردن و یا تعویض پکینگ در بازه کوتاه مدت

• هزینه های گزاف تعمیر و تعویض تجهیزات

6. خرید برج خنک کن گرد یا کولینگ تاور ارزان قیمت و بی کیفیت

یکی از بزرگترین اشتباهات در پروژه های صنعتی، استفاده از کولینگ استوانه(گرد یا خمره ای) و برج های ارزان بی کیفیت است. جالب است بدانید تولید و استفاده از برج گرد در تمام شرکتهای معتبر دنیا منسوخ شده و در ایران و هند و چین هنوز از این مدل کولینگ استفاده می شود. برج خنک کننده دایره ای، بدلیل نداشتن سیستم توزیع آب دائمی و مناسب، نداشتن ستون، هدر رفت و مصرف آب بسیار زیاد و عدم امکان سرویس و تعویض پکینگ بدون باز کردن کامل بدنه، هزینه های جانبی سرسام آوری دارند. از طرفی برج های خنک کننده مکعبی غیر استاندارد هم آسیب های زیادی به دستگاه های خریدار و خط تولیدش می زند.

البته این دستگاههای به ظاهر ارزان، در حقیقت بسیار گرانتر از کولینگ تاورهای استاندارد برند هایی مانند RMS و آریا بنیز هستند چون هزینه و زمان زیادی برای تعمیرات و خرابی آن ها باید بپردازید.

جمع‌بندی

کولینگ تاور قلب سیستم خنک کاری یک خط تولید یا دستگاه است. به همین خاطر باید از اشتباه در انتخاب و استعلام آن پرهیز کنید. به طور خلاصه می توانیم بگوییم انتخاب صحیح برج خنک کننده، بر پایه این موارد باید باشد:

• تحلیل دقیق داده‌های واقعی پروژه(دبی، دمای آب ورودی، دمای آب خروجی کولینگ)

• محاسبه صحیح ابعاد و اندازه cooling tower

• عدم استفاده از کاتالوگ در پروژه های صنعتی(بخاطر اختلاف دمای بیش از 5 درجه)

• در نظر گرفتن تاثیر شرایط آب بر نوع پکینگ مورد استفاده

• پرهیز از استعلام برج خنک کن بر اساس تن تبرید نامی

• پرهیز از خرید کولینگ تاور گرد و برج های ارزان و بی کیفیت

• و تطابق طراحی با اقلیم و شرایط بهره‌برداری

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره در مورد استعلام قیمت و خرید کولینگ تاور های صنعتی با کیفیت و استاندارد، با ما تماس بگیرید.

09124780268

02166129745

02166561974