چکیده :
وقتی
مایع گرمی باگازاشباع نشده ای تماس می یابد،قسمتی از مایع تبخیر می شود و
دمای مایع افت می کند.مهمترین کاربرد این اصل در سیستمهای خنک کن است که بر
مبنای آن دمای آب مصرفی در چگالنده ها و مبدل های گرمایی کاهش می یابد. از
جمله مصارف این دستگاه ها در صنایع شیمیایی،نیروگاهها و وسایل تهویه مطبوع
می باشد.
انواع سیستم های خنک کننده :
در تمام سیستم های خنک
کننده، گرما به آب خنک کن منتقل می شود و دمای سطح فلزات در محدوده ای از
زیر صفر ( برای صنایع یخچال سازی ) تا بالای °c100 ( موتور های احتراق
داخلی ) متغییر است.در سیستم های گردشی، آب در نقطه ای گرم شده و در جای
دیگر خنک می شود. میزان خنک شدن بسته به نوع سیستم و فرآیند متغییر است.
سیستم خنک کننده به3 گروه اصلی زیر تقسیم بندی می شوند.
الف) سیستم های گردشی بسته
ب) سیستم های گردشی باز با برج های خنک کننده
پ) سیستم های خنک کن گزار
الف) سیستم های خنک کن بسته :
در
سیستم چرخشی کاملاً بسته ،آب خنک کن از میان سیستم عبور کرده بدون اینکه
هیچ گونه آبی تلف شود به مخزن اصلی بر می گردد. بنابراین انتخاب باز دارنده
مناسب و غلظت آن بدون هیچ گونه محدودیت محیطی انجام می شود.
ب) سیستم های خنک کننده باز گردشی :
سیستم
های خنک کننده باز از متداول ترین سیستم های خنک کن می باشند. در این
سیستم در هر سیکل گردش، 2 تا 3 درصد آب تبخیر می شود. بنابراین غلظت نمک ها
باید در یک سطح معقولی حفظ شوند. برای این کار مقداری از آب تغلیظ شده را
از سیستم خارج و آب تازه را جایگزین آن می کنند. از طرفی مواد شیمیایی
استفاده شده در این سیستم ها به رودخانه ها و دریاچه ها ریخته می شود. لذا
ضروری است که مواد شیمیائی مصرفی با محیط زیست سازگاری داشته باشد.
- سیستم های خنک کن گذرا :
در
سیستم خنک کننده گذرا آب از داخل رودخانه، دریا و ... به داخل سیستم
فرستاده شده ویک بار از داخل واحدهای خنک کننده عبور می کند و به منبع اصلی
خود برگشت داده می شود، بنابراین مصرف آب در این سیستم ها خیلی زیاد است.
استفاده کردن مداوم از مواد شیمیایی از نظر اقتصادی محدود می باشد. ضمن آن
که ملاحظات زیست محیطی نیز باید رعایت شود.
آشنایی با برجهای خنک کننده : برجهای خنک کن ستونهایی با قطر بزرگ اند واز پرکن هایی استفاده می کنند که تماس خوبی بین گاز ومایع به واسطه افت فشار کم برقرار کنند.
آب
گرم توسط نازلهایی به داخل دستگاه پاشیده میشود یاتوسط شبکه ای از لوله ها
وناودانهای شیردار روی پرکن توزیع می شود.جدار داخلی برج بیشتر از چوب
قرمز،سیمان آسبست،پلی استر تقویت شده با شیشه ونظایر آنها ساخته میشود.
البته برجهایی وجود دارند که کاملا از پلاستیک ساخته شده اند.فضای پر شده ی
داخلی معمولا به شکل پرچین درست میشود به این ترتیب که تخته های باریکی را
یک در میان به صورت ردیفهای افقی وعمودی قرار می دهند.
پرکنها معمولا از نوع پلی پروپیلن می باشند که به شکل میله ویااشکال دیگرقالب ریزی میشوند.
پرکن
در تاسیسات جدید،پرکن سلولی یا پرکن فیلمی است که از صفحات کنگره ای
پلاستیکی تشکیل شده است.عمق پرکن می تواند کسر اندکی از ارتفاع کل برج
باشد. هوا توسط فن ها با کشش واداشته یا با کشش القایی،ودر بعضی برجها با
کشش طبیعی ،از پرکن عبور می کند.
کاهش دمای آب دربرج خنک کن
عمدتاًازتبخیرناشی می شود٬گرچه وقتی دمای هواکم است ،کمی گرمای محسوس به
هواانتقال می یابد.ولی ٬ حتی وقتی هواگرم ترازآب است ،آب راباتبخیرمی توان
خنک کردبه شرطی که دمای حباب خیس کم ترازدمای آب باشد.درعمل ٬دمای آب خروجی
5تا F˚15(3 تا C˚8)بیشترازدمای حباب خیس است ،واین اختلاف راتقرب می
گویند.تغییردمای آب ازورود تا خروج را برد گویند ٬ و برد معمولا از 10تا
F˚30(6تاC˚17 ) است.
انواع اصلی برجهای خنک کن عبارتند از ׃
1_برج های خنک کن با جریان عرضی
2_برجهای خنک کنبا جریان ناهمسو
3_برج های خنک کن پاششی
برج
خنک کن باجریان عرضی : در این برج ها که دارای مقطع عرضی مستطیلی
هستند،هوا به طور افقی از بسترهای مایل پرکن عبور میکند وآب به طرف پائین
جریان می یابد.دریچه های مایل از فرار قطره های آب به خارج جلوگیری می کنند
ودیواره های زاویه دار،که به آنها کشش گیر می گویند بیشتر قطره هایی راکه
همراه با هوای خروجی برده می شوند، گیر می اندازند .
برج های خنک کن با
جریان ناهمسو: در این برجها هوا در زیر لایه ای از پر کن وارد می شود و در
جهت مخالف با جریان سقوطی آب به طرف بالا جریان می یابد.این وضعیت برای
انتقال گرما موثرترین آرایش استو تقرب دمائی بهتری را ایجاد می کند.
برج های خنک کن پاششی
برجهای
پاششی افقی می باشندوازآنهابیشتردرعملیات سردکردن بوسیله مرطوب سازی بصورت
آدیاباتیک بااستفاده ازمایع درگردش استفاده می شود.اگرقطرات مایع درشت
باشد،شدت جریان گازرامی توان به 8/0تا2/1کیلوگرم برمترمربع ثانیه
(600تا900پاوندبرفوت مربع ساعت )نیزرسانیدولی درهرحال بایدازخروج مایع توسط
گازجلوگیری شود.
شرح آزمایش :
دستگاه راروشن می کنیم وبااستفاده
ازشیرتنظیم دبی را روی40وسپس روی 60 قرار داده و دماهای ورودی وخروجی راثبت
می نماییم.می دانیم که آب ازطریق بالای برج واردسیستم می شودپس دمای آب
گرم ورودی(5T)ودمای آب سرد خروجی(6T)رابااستفاده ازترمومتراندازه گیری
میکنیم.هوای خشک پس ازورودبه واسطه قطرات آب درحال ریزش مرطوب می شودوازخنک
کن خارج می گردد.دمای هوای مرطوب ورودی (1T)ودمای هوای مرطوب خروجی(3T)می
باشند.همچنین دمای هوای خشک ورودی (2T)ودمای هوای خشک خروجی (4T)خواهدبود.
T119.618.12
T2 26 27.9
T326.432.4
T433.738.2
T544.741.8
T630.334.4
نتیجه گیری :
هدف
ازبه کاربردن خنک کن کاهش دمای سیال ورودی می باشد.باافزایش دبی جریان آب
ورودی دمای هوای مرطوب خروجی افزایش می یابد.بااین وجوددمای سیال خروجی
نیزافزایش یافته بازده سیستم کاهش می یابد.پس بایددبی جریان ورودی رابراساس
دمای سیال خروجی ازخنک کن تنظیم نمود
فهرست منابع:
1- تریبال
رابرت . ترجمه دکتر طاهره کاغذ چی و دکتر مرتضی سهرابی . چاپ پنجم بهمن
1380 انتقال جرم ، نشر مرکز نشر دانشگاهی صنعتی امیرکبیر ( پلی تکنیک تهران
)
2- وارن ال . مک کیب . جولیان سی . اسمیت . پیتر هریوت
ترجمه علی اصغر حمیدی ، داود رشتچیان ، محمد مهدی منتظر رحمتی ، چاپ اول 1380 عملیات واحد مهندسی شیمی ، نشر مرکز نشر دانشگاهی
3-
ماکس . اس . پیترز . کلاوس دی . تیمرهاوس . ترجمه مجتبی سمنانی رهبر ،
ساناز پورمند ، چاپ اول 1380 طراحی کارخانه و تحلیل مباحث اقتصادی برای
مهندسین شیمی ، نشر دانشگاه امام حسین (ع)
4- دکتر مرتضی خسروی . سهیلا صداقت . چاپ اول زمستان 76، شیمی نشر دانشگاه امام حسین
ممنون.