کمپرسور آبخنک نسبت به کمپرسور هواخنک، که تنها با کمک فن خنک میشود، خنک‌کنندگی بهتری دارد. خنک‌کنندگی بهتر کمپرسور و کاهش حرارت فرآیند فشرده‌سازی را به فرآیندی ایده‌آل که همدما یا ایزوترمال است نزدیکتر میکند و در نتیجه بهره‌وری کمپرسور افزایش می یابد.
بسیاری از خریداران کمپرسور هوا به دلیل همین ویژگی مثبت به سراغ کمپرسور آبخنک میروند، اما یکی دو نکته کلیدی نیز بایستی مدنظر قرار گیرد. دستگاه‌هایی مانند کمپرسور اسکروی آبخنک نیازمند آب باکیفیت هستند. اب باکیفیت یعنی سختی پایین، املاح کم و رسوب‌زایی حداقلی. املاح زیاد آب به صورت جرم در مبدل حرارتی یا اینترکولر را ته‌نشین شده و راندمان دستگاه افت میکند. افت راندمان، افزایش مصرف انرژی و در نهایت افزایش حرارت دستگاه از عوامل منفی موثر بر کمپرسور هواست.
کولینگ تاور و اسمز معکوس
کمپرسور آبخنک بدون کولینگ تاور عملا توان عملیات پایدار ندارد. آب به طور پیوسته از کمپرسور عبور کرده و گرمای آن گرفته میشود. کولینگ تاور یا چیلر صنعتی در این سیستم دمای آب را در محدوده‌ی استاندارد برای عملکرد بهینه‌ی کمپرسور نگاه میدارد.
همانطور که گفته شد کیفیت آب، یعنی سختی پایین آن، نیز از اهمیت بسزایی برخوردار است. برای این منظور از سیستم تصفیه آب اسمز معکوس یا RO استفاده میشود که املاح، ناخالصی‌ها و نمک‌های محلول در آب را جداسازی میکند. این سیستم از غشایی نیمه‌تراوا و فشار بالا برای تولید آبی خالص بهره میبرد. همچنین برای ارتقای کیفیت همزمان از اسمز معکوس و سختی‌گیر رزینی استفاده میکنند تا طول عمر غشای حساس اسمز معکوس نیز افزایش یابد.
در کارخانجات آب از اسمز معکوس عبور داده شده و سختی آن کاهش می یابد، سپس وارد کمپرسور میشود و پس از کمپرسور وارد کولینگ تاور شده و حرارت آن گرفته میشود. در نهایت این آب به چرخه بازگشته و چرخه از ابتدا پیش میرود. کولینگ تاور وظیفه خنک کنندگی و سیستمهای تصفیه‌ای چون اسمز معکوس و فیلتر رزینی نقش ضدرسوب و کاهنده‌ی سختی را دارند.
کولینگ تاور یا برج خنک کننده چطور کار میکند؟
برج خنک کننده همانطور که از نام آن برمیاید، وظیفه دارد حرارت آب گرم را گرفته و تهویه کند. این وظیفه شباهت به وظیفه‌ی رادیاتور دارد، اما برج خنک کننده در ابعاد صنعتی این نقش را بر عهده دارد. گرمای سیستم اگر تخلیه نشود عملکرد آن تخریب میشود و از این رو در سیستمهای بزرگی چون نیروگاه، پتروشیمی، کارخانجات و چیلرهای ساختمانی که گرمای زیادی تولید میکنند، برج خنک کننده آب داغ را دریافت کرده و پس از خنک‌سازی مجدد وارد مدار میکند.
آب گرم از بالا وارد برج میشود و روی پکینگ‌ها پخش میشود. پکینگ‌ها سطح تماس آب و هوا را زیاد میکنند تا انتقال حرارت بهتری رخ دهد. از پایین و کنار برج هوا وارد شده و با کمک فن یا بر اساس جریان طبیعی به چرخش در می آید. تماس آب داغ و هوای خنک باعث تبخیر بخشی از آب شده و دمای آب را کاهش میدهد. آب خنک ته برج جمع شده و به مدار فرآیند بازمیگردد.
مدلهای مختلف برج خنک کننده
برج خنک کننده از سیستمهای مدار باز، مدار بسته و ترکیبی بهره میبرد. در سیستمهای باز که آب و هوا مستقیما در تماس هستند، سیستم ارزانتر و ساده‌تر است. از معایب آن نیز میتوان به احتمال رسوب، شکل‌گیری جلبک یا آلودگی اشاره کرد. به موجب این خطرات همواره به سیستم تصفیه‌ای در کنار آنها نیاز است.
در برج خنک کننده‌ی بسته آب داخل لوله‌ها میچرخد و هوا و اسپری آب از بیرون به لوله پاشیده میشود. در این سیستمها آب فرآیندی هیچگاه با هوا تماس مستقیم ندارد. عدم تماس به معنای حذف معایب سیستم باز است که یعنی رسوب کمتر، آلودگی کمتر و نگهداری راحتتر. این سیستمها قیمت بالاتری داشته و برای مصارف حساستر به کار میرود.
نوع سوم سیستم ترکیبی یا هیبریدی است. در این سیستمها امکان بهره‌گیری از هر دو روش گفته شده در بالا وجود دارد و انعطاف آنها برای مناطقی مناسب است که ترکیبی از بازدهی و کاهش مصرف آب را در طول فصول مختلف سال نیاز دارند.
انتخاب برج خنک کننده کاملا به آب و هوای منطقه بستگی دارد. در مناطق مرطوب بازدهی این سیستمها پایین می آید. مشابه با کولر آبی هوای اشباع از رطوبت امکان تبخیر و خنک شدن کمتری دارد. در مناطق خشک و گرم کارایی برج خنک کننده بسیار بهتر است. اندازه و مدل برج خنک کننده با توجه به اقلیم کارخانه تعیین میشود.
قطعات برج خنک کننده
پکینگ‌ها که وظیفه‌ی افزایش سطح تماس آب و هوا را بر عهده دارند معمولا از پلاستیک و در دو مدل فیلم و اسپلش ساخته میشود. پکینگ فیلم آب را به صورت لایه‌ای نازک پخش کرده و تبخیر را افزایش میدهد. از طرف دیگر پکینگ اسپلش آب را به صورت قطره‌های ریز پخش میکند. اگر آب رسوب‌زاست بهتر است از پکینگ اسپلش استفاده کنید؛ آب مستعد رسوب لایه‌های فیلم را پوشانده و خراب میکند.
فن که برای جریان هوا استفاده میشود به دو صورت کشش یا دمشی است. فن کششی هوا را از برج بیرون میکشد، راندمان بالاتر و صدای کمتری دارد. فن دمشی از پایین یا کنار هوا را وارد سیستم میکند. پارامترهای موثر بر عملکرد فن عبارت است از نوع آن، قطر و سرعتش و بر مصرف انرژی و کیفیت خنک کاری تاثیر دارند.
راندمان و بهره‌وری برج خنک کننده به المان‌های دیگری نیز بستگی دارد. برای مثال اگر توزیع‌گر آب، که در بالا قرار دارد و آب داغ را روی پکینگ میپاشد، آب را درست پخش نکند، راندمان افت جدی خواهد داشت. طراحی و کیفیت این بخش هم حائز اهمیت است که در مدلهای نازل چرخشی یا نازل ثابت ساخته میشود. نازلهای ثابت یا چرخشی برای دبی‌ها و فشارهای مختلف کاربرد دارد.
نگهداری برج خنک کننده
همانطور که گفته شد رسوب، رشد جلبک و تجمیع ذرات معلق بهره وری و بازدهی برج خنک کننده یا کولینگ تاور را تهدید میکند. سیستم تصفیه‌ی آب، تزریق مواد شیمیایی ضروری و سرویس دوره‌ای از جمله اقداماتی است که جلوی چنین مشکلاتی را میگیرد. برج خنک کننده پیچیدگی خاصی ندارد و اگر اقدامات دوره‌ای این چنین به درستی و پیش از خرابی جدی پیاده شود، سالها بدون زحمت کار خواهد کرد.
جهت برخورد آب و هوا: کراس فلو و کانتر فلو
یکی دیگر از ریزه‌کاری‌های طراحی کولینگ تاور به مسیر برخورد آب و هوا برمیگردد. در مدلهای کراس فلو که آب از بالا به پایین میریزد، هوا از بغل وارد شده و به صورت عمود با مسیر آب برخورد میکند. دسترسی به فضای داخلی این مدلها راحتتر بوده و توزیع آب ساده است. بیشتر برجهای مکعبی به این شکل ساخته میشوند و صدای کمتر و سرویس آسانتر از جمله مزایای آن است.
در مدلهای کانترفلو جریان هوا از پایین به بالا حرکت میکند و آب در خلاف جهت آن میریزد. برخورد مخالف جهت راندمان تبخیر را بالا میبرد و در این حالت آب و هوا بیشترین تماس و برخورد را دارد. در این مدلها طراحی نازل و مدل پاشش آب حساسیت بیشتری داشته و فشار هوا سروصدای بیشتری به همراه خواهد داشت. استفاده از مدلهای مختلف مبتنی بر محدودیتهای فضا، شارش حجمی آب و راندمان مورد نیاز انتخاب میشود.
