بهترین روش تست عملکرد برج خنک کننده

عملکرد برج خنک کننده بر سه عمل اصلی گردش آب، ایجاد جریان هوا و تبخیر آب استوار می ‌باشد. جریان آب در برج خنک کننده به وسیله پمپ به گردش در آمده و در سطح مقطع و بروی سطوح انتقال حرارت توزیع می‌شود. جریان هوا به وسیله قدرت الکتروموتور و چرخش پروانه در داخل دستگاه به جریان درآمده و در نهایت با توجه به اساس کار برج خنک کننده، خنک کردن آب با ایجاد زمان و سطح تماس گسترده میان آب و هوا و گرفتن گرمای نهان و تبخیر بخشی از آب انجام می شود. در این مقاله قصد داریم تا در مورد بهترین روش تست عملکرد کولینگ تاور صحبت کنیم؛ پس با ما همراه باشید.

شرح عملکرد برج خنک کننده

از برج خنک کننده برای خنک کردن ماشین آلات صنعتی، چیلر، صنایع پتروشیمی و زیر مجموعه‌های آن، نیروگاه‌ها، صنابع غذایی و دارویی و سایر بخش‌های صنعتی استفاده می‌شود. خنک کردن دبی مشخصی از آب و فرستادن آن به ماشین آلات و صنایع، برای دفع حرارت آنها می‌باشد.

عمده دفع حرارت از طریق تبخیر آب صورت می‌پذیرد و بخش کوچکی نیز از طریق انتقال حرارت هدایت و جابجایی انجام می‌پذیرد. گرمای نهان میزان حرارتی است که نیاز است تا مقدار مشخص از آب تبخیر و به بخار آب تبدیل شود و تغییر فاز دهد. طرز کار برج خنک کن بر سه عمل ایجاد جریان هوا، گردش و تبخیر آب استوار است.

برج ‌های خنک کننده در انواع گوناگون و با روش های کارکرد مختلف ساخته می ‌شود. هر کدام از انواع برج خنک کننده دارای ویژگی ‌های متنوعی می ‌باشندکه با توجه به این ویژگی ‌ها در صنعت به کار می ‌روند. در حالیکه تمام مدل ‌های برج خنک کننده دارای کارکرد مشابهی می ‌باشند و تنها در مدل ‌های مختلف، مکانیزم نحوه گردش آب یا مسیر ورود هوا و … ممکن است تغییر پیدا کند. تست عملکرد برج خنک کننده شامل مجموعه اقداماتی است که به وسیله آنها می‌توان توان خنک کاری کولینگ تاور را بررسی نمود.

تست عملکرد برج خنک کننده

تست عملکرد برج خنک کن فقط بوسیله اندازه‌گیری دمای ورود و خروج آب، اندازه گیری دبی آب و اندازه‌گیری دمای مرطوب (Wet Bulb) محیط امکان پذیر است. دقت تست عملکرد به متغیر های زیادی وابسته است که برخی از آنها قابل کنترل و برخی دیگر، غیر قابل کنترل هستند.

جهت تست کد های ASME و CTI وجود دارند که شامل تمام جزئیات و محاسبات هستند. مشکل ترین قسمت کار اندازه گیری عملکرد، به دست آوردن دیتای دقیق از شرایط کار برج خنک کن می باشد. در مرحله بعدی این نتایج واقعی با مقادیر طراحی شده مقایسه می گردد که منحنی عملکرد برج خنک کننده باید با منحنی عملکرد اعلام شده توسط سازنده کولینگ تاور متناسب باشد.

شرایط لازم برای انجام تست عملکرد برج خنک کننده

قبل از انجام تست عملکرد برج، باید دقت کنید که شرایط فیزیکی مطابق با استانداردهای زیر باشد.

• آب در گردش، سیستم توزیع آب و پکینگ ها باید همگی عاری از مواد خارجی و یا موانع باشد. توزیع آب باید در تمام قسمت های برج خنک کن به صورت یکنواخت باشد. اگر کولینگ تاور دارای سلول های متعدد است توزیع آب در سلول ها نیز باید به صورت یکنواخت انجام شود.
• قطره گیرها باید تمیز و در جای خود باشد
• ابزارهای تست و اندازه‌گیری دما و دبی آب باید به صورت صحیح قرار داده شوند
• تمام متغیرهای تست عملکرد باید تنظیم و ثابت نگه داشته شوند

ابزارهای تست عملکرد برج خنک کننده

ابزارهای مورد استفاده در آزمایش بررسی نحوه عملکرد برج خنک کننده شامل ابزارهای اندازه‌گیری دما، ابزار اندازه‌گیری دمای مرطوب، ابزار اندازه‌گیری دبی آب و ابزار اندازه‌گیری قدرت الکتروموتور می باشند.

مراحل تست عملکرد برج خنک کن

1. اندازه‌گیری دبی آب در گردش

اندازه گیری دبی آب در برج خنک کننده اولین مرحله اندازه گیری و تست است که به روش های مختلفی قابل انجام است. متداول ترین روش، قراردادن لوله فشار سنج است که دقت خوبی دارد. از راه های دیگر می توان به تعبیه صفحه اوریفیس، لوله ونتوری و نازل جریان اشاره کرد که همگی باید کالیبره شده باشند. البته می توان با مقایسه منحنی پمپ با منحنی نازل ها نیز نتایج بدست آمده را نیز چک کرد.

1. اندازه‌گیری دمای آب

برای انجام دومین مرحله تست عملکرد برج های خنک کن، می توان با استفاده از دماسنج جیوه ای یا سنسورهای دما، دمای ورود آب و دمای خروج آب از برج خنک کننده را اندازه گیری کرد. بطور معمول مشکلی در انجام فرایند اندازه‌گیری دمای آب گرم وجود ندارد، ولی در اندازه‌گیری دمای آب سرد باید دقت کرد که دمای اندازه‌گیری شده در محل مناسب و دمای درست باشد و خروجی پمپ هم در محل مناسبی قرار داشته باشد.

1. اندازه گیری دمای هوا

در سومین مرحله تست عملکرد کولینگ تاور، دمای مرطوب با دما سنج های دمای مرطوب باید اندازه‌گیری شود. در اندازه‌گیری دمای مرطوب باید دقت شود و دستگاه اندازه‌گیری نیز کالیبره باشد. همچنین محل اندازه‌گیری دمای مرطوب نیز باید همان محل نصب برج خنک کننده باشد. قابل ذکر است که دمای خشک فقط جهت تست برج های خنک کننده جریان طبیعی اندازه گیری می شود.

1. توان فن

چهارمین مرحله از فرایند تست عملکرد شامل اندازه‌گیری مقدار توان مصرف شده بوسیله فن برج خنک کننده است. برای این کار می توان از وات متر یا ولت متر جهت  انجام عملیات اندازه گیری استفاده کرد، ولی باید در نظر داشت که مقدار اندازه‌گیری شده در راندمان الکتروموتور ضرب شود. یادآوری می شود که فن در برج خنک‌ کننده اهمیت بسیار زیادی را دارا می‌ باشد؛ زیرا هوا را به صورت مکانیکی درون دستگاه به جریان می‌ اندازد. پروانه های فن برج خنک کن باید بتواند بر فشار استاتیکی سیستم غلبه کرده و مقدار دبی مورد نظر را تامین نماید. همچنین این فن ها باید دارای مقاومت مناسبی در برابر تنش و خستگی داشته باشند. به همین منظور فن کولینگ تاور به صورت متداول از جنس استیل، آلومینیوم، فایبرگلاس و یا انواع پلاستک ساخته می‌ شود.

1. هد پمپ

در مرحله پنجم از فرایند بررسی و تست عملکرد کولینگ تاور، باید هد دینامیک آب ورودی در برج خنک کن در خط مرکزی لوله اندازه گیری شود که مجموع مقادیر هد استاتیک، فشار سرعت در نقطه و فاصله عمودی می باشد. اندازه گیری در این مرحله به وسیله مانومتر یا فشار سنج انجام می شود.

شرایط کار در زمان تست عملکرد کولینگ تاور

مطابق با کدهای ASME و CTI عملیات تست باید در محدوده متغیرهای زیر انجام شود. البته ممکن است تست ها در زمان هایی انجام شود که محدوده های پارامترهای زیر رعایت نشود، ولی باید به این نکته توجه شود که تست ها باید با صبر و حوصله مجدداً در زمان های مناسب در تابستان تکرار شوند (بررسی تست عملکرد برج خنک کننده).

• دبی آب: 10 درصد بیشتر یا کمتر از عدد طراحی
• رنج خنک کاری: 20 درصد بیشتر یا کمتر از مقدار طراحی
• بار حرارتی: 20 درصد بیشتر یا کمتر از مقدار طراحی
• دمای مرطوب محیط: 10 درجه فارنهایت بیشتر یا کمتر از مقدار طراحی
• سرعت باد: به طور کلی کمتر از 10 مایل بر ساعت
• قدرت فن: 10 درصد بیشتر یا کمتر از مقدار طراحی

اجرای تست عملکرد برج خنک کن

دقت تست عملکرد برج خنک کننده کاملاً به شرایط اعلام شده بستگی دارد. عواملی که قابل کنترل هستند، باید به دقت کنترل شده و عوامل دیگر نیز باید در زمان مناسب انجام شوند. همچنین زمان انجام تست نیز باید یک ساعت پس از ثابت شدن پارامترها در نظر گرفته شود.

ارزیابی نتایج بدست آمده از تست عملکرد برج خنک کننده

نتایج حاصل از تست عملکرد برج های خنک کننده باید با مقادیر اعلام شده توسط سازنده و یا منحنی های ارائه شده مطابقت داشته و راندمان برج خنک کننده نیز در محدوده مناسب باشد.

قابل ذکر است که راندمان برج خنک‌ کننده، به معنی نسبت توان خنک کردن به مصرف انرژی می ‌باشد. میزان خنک کردن در برج خنک‌ کننده به وسیله تناژ تبرید که برابر ۱۲۰۰۰ بی تی یو در ساعت یا ۳.۵ کیلو وات می‌باشد، تعیین می ‌گردد. جهت محاسبه توان برج خنک‌ کننده ابتدا با استفاده از سنسور جداری یا سنسور مستغرق دمای آب گرم ورود به برج خنک‌ کننده و همچنین میزان دمای آب سرد خروج از کولینگ تاور را اندازه بگیرید. سپس با استفاده از دماسنج مرطوب میزان دمای مرطوب محیط را در آن لحظه به دست آورید.

البته اگر دماسنج مرطوب ندارید، می توانید یک پارچه نمدار را به دور قسمت جیوه دماسنج بپیچیده و در مسیر هوا قرار دهید که در این حالت با تخمین خوبی، میزان  دمای مرطوب به دست می‌ آید.

حال با استفاده از اندازه‌ گیر دبی یا فلومتر میزان دبی آب در گردش را بدست آورید. اگر این وسیله در دسترس نیست با خواندن دبی آب اعلام شده بروی پمپ مقدار آن را بدست آورید. حال جهت محاسبه راندمان برج خنک‌ کننده این چهار پارامتر را وارد نرم افزار مخصوص محاسباتی برج خنک‌ کننده وارد نمایید تا میزان تناژ واقعی را به شما اعلام کند.

اگر به نرم افزار تخصصی طراحی برج خنک کننده دسترسی ندارید، می توانید با استفاده از روش انتخاب برج خنک‌ کننده و نمودار انتخاب برج خنک‌ کننده که در وب سایت شرکت بادران تهویه صنعت توضیح داده شده است، میزان تناژ برج خنک کننده را بدست آورید.