فن کولینگ تاور باید سبک بوده تا نیروی گشتاور محرکه کمتری برای به دوران درآوردن آن لازم باشد. همچنین باید دارای مقاومت مناسبی را در برابر تنش و خستگی داشته باشد. به همین منظور فن کولینگ تاور به صورت متداول از جنس استیل، آلومینیوم، فایبرگلاس و یا انواع پلاستک ساخته می شود.در محاسبه گر زیر می توان میزان دبی هوا، فشار استاتیک، قطر و مشخصات ابعادی فن های کولینگ تاور را بدست آورد. باید در نظر داشت که هزینه در نظر گرفته شده جهت برخورداری از این سیال خنک، فقط هزینه مربوط به خرید برج خنک کننده نبوده و هزینه های جانبی دیگری از جمله هزینه طراحی و اجرای لوله کشی، هزینه ساخت فوندانسیون برج خنک کننده، هزینه تأمین آب و … را نیز شامل می شود.
ویژگی های فن برج خنک کننده
فن برج خنک کننده یا پروانه برج خنک کن قطعه ای اصلی در کولینگ تاور است که وظیفه آن به حرکت درآوردن هوا و ایجاد تبادل حرارت بوسیله عبور هوا از روی پکینگ ها می باشد.فن ها معمولاً در دو نوع محوری و سانتریفیوژ در مورد استفاده قرار می گیرند که نوع سانتریفیوژ فشار استاتیکی بالاتر و نوع محوری دبی بالاتری تأمین می کنند.
فن محوری برج خنک کننده دارای انواع مختلفی می باشد که در ادامه به بررسی هر یک از آنها می پردازیم.معمولاً در کولینگ تاور برای فن هایی با قطر کمتر از یک متر، از پروانه هایی با بلیدهای پلی آمید استفاده می شود که هم بسیار سبک است و هم مناسب دوران در دورهای بالا می باشد. قسمت هاب این پروانه از جنس آلومینیوم یا پلی پروپیلن می باشد.
فن پلی آمید برج خنک کننده
این نوع پروانه معمولاً به صورت کوپل مستقیم نصب می گردد و در 900 دور در دقیقه یا 700 دور دقیقه راه اندازی می شود.
پروانه برج خنک کننده
- فن آلومینیومی کولینگ تاور
پروانه آلومینیومی برج خنک کننده
فن هایی با جنس آلومینیوم هستند، ضمن اینکه استحکام بالایی نیز دارند و بسیار سبک می باشند و همین عوامل باعث می شوند که در صنعت ساخت فن، به صورت گسترده مورد استفاده قرار گیرد. این پروانه ها از بلیدهایی آلومینیوم اکسترود شده ساخته شده اند که بالانس فن کولینگ تاور را به راحتی میسر می نماید.
سطح مقطع بلید آلومینیوم
آلومینیوم در محیط مرطوب زنگ نمی زند و تنها لایه ای نازک از اکسید آلومینیوم بروی سطح آن ایجاد می شود، سطح مقطع بلید آلومینیوم که به صورت ایرفویل می باشد نشان داده شده است (تصویر بالا).قسمت مرکزی فن کولینگ تاور (هاب) از جنس چدن می باشد و شفت ها از فولاد گالوانیزه هستند. بر حسب نیاز می توان متریال هاب و شفت ها را از استنلس استیل ساخت که برای موارد خاص استفاده می گردد.
زاویه فن برج خنک کننده به راحتی قابل تغییر است. افزایش زاویه بلیدها موجب افزایش دبی هوا می شود، ولی مقدار بیشتری انرژی مصرف می کند و آمپر بیشتری از موتور می کشد. در هنگام تغییر زاویه تیغه، باید مقدار مصرف آمپر موتور را زیر نظر داشت.
پروانه فایبرگلاس برج خنک کننده
فایبرگلاس در مقابل رطوبت بسیار مقاوم است، بنابراین از این نوع پروانه در کولینگ تاور استفاده می شود. این نوع پروانه فن برج خنک کننده، سنگین تر از نوع آلومینیومی می باشد ولی مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارد.
تعمیر و نگهداری فن برج خنک کننده
تعمیر و نگهداری فن می‌تواند بعلت مشکلات دسترسی دشوار باشد. در زمانی که برج خنک کن کار می کند، گیربکس را نمی توان دید یا لمس کرد. بنابراین با تنظیم یک شتاب سنج از راه دور بر روی گیربکس، مانیتورینگ معمولی انجام می شود.
از آنجا که کولینگ تاور در واحدهای ساختمانی در تابستان مورد بهره برداری قرار می گیرد، می‌توان با اعمال سرویس های دورهای منظم در فصل زمستان، انتظار عملکرد منظم و مناسبی را در طول فصل تابستان داشت.
فن برج خنک کننده
“فن یکی از اجزای اصلی کولینگ تاور است که نقش آن ایجاد جریان هوا درون دستگاه و افزایش تبادل حرارت میان آب و هوا می باشد”
دلایل لرزش در کولینگ تاور
مشکلات ناشی از لرزش در کولینگ تاور که عمدتاً به پروانه مربوط می باشد، می تواند ناشی از موارد زیر باشد:
به هم خوردن بالانس، به هم خوردن زاویه بلیدها، شکسته شدن پروانه، مشکلات درایو، عدم تعادل شفت، مشکلات اتصال به پروانه، رزونانس شفت، سایش تسمه، رزونانس تسمه، خرابی گیربکس، خرابیدر کولینگ تاور معمولاً از سیستم های کاهش دور تسمه یا استفاده می‌کنند که هر دو به نظارت روزانه نیاز دارند تا عملکرد قابل اعتماد و بدون دردسری را تضمین کنند.
سیستم های تسمه ای از محبوبیت بیشتری برخوردار هستند، چرا که عملکرد آنها کم هزینه تر، ساده تر می‌باشد. ولی استفاده از گیربکس برای سایزهای بزرگ پروانه غیر قابل اجتناب است.
قوانین حاکم بر فن برج خنک کننده
روابط زیر برای کلیه فن ها صادق می باشد.
- مقدار دبی هوا با سرعت دوران فن تغییر می کند
- مقدار دبی هوا با زاویه بلیدها نسبت به صفحه افقی تغییر می کند
- مقدار فشار استاتیک با مربع نسبت ظرفیت تغییر می کند
- توان فن با مکعب نسبت ظرفیت تغییر می کند
- در دبی ثابت، مقدار توان و فشار استاتیک فن با چگالی هوا تغییر می کند
عمکلرد دمایی برج خنک کننده
تعیین عمکلرد دما در برج خنک کننده، به مقدار نرخ جریان جرمی هوایی که از میان پکینگ ها عبور می کند بستگی دارد. البته این هوا بوسیله فن برج خنک کننده به جریان می افتد. مقدار دبی حجمی هوا را با Q نشان می دهند. پکینگ برج خنک کننده کولینگ تاور یا پکینگ مدیا مهمترین بخش برج خنک کننده در ایجاد سطح تبادل گرما است که مختصراً “پکینگ برج خنک کننده” نیز نامیده می‌شود.
محاسبه عملکرد فن کولینگ تاور
مقادیر مورد نیاز در محاسبه عملکرد فن در برج خنک کننده به شرح ذیل می باشند.
- Q = مقدار دبی هوا – cfm
- A = سطح مقطع – sq ft
- V = سرعت متوسط – ft per sec
- g = شتاب جاذبه زمین – ft per sec per sec
- D = چگالی آب درگیج سیال – lb per cu ft
- d = چگالی هوا – lb per cu ft
- hs = افت فشار استاتیک در سیستم – inches of water
- hv = فشار سرعت – inches of water
- ht = اختلاف فشار کل – inches of water
- vr = توان بازیابی سرعت در فن استک – percent
فرمول های محاسبه عملکرد فن در برج خنک کننده
- مقدار سرعت متوسط هوا از فرمول زیر بدست می آید.
محاسبه سرعت متوسط هوا در برج خنک کن
- مقدار فشار سرعت نیز با رابطه زیر بدست می آید.
محاسبه فشار سرعت در برج خنک کن
- در صورتی که از فن استک با قابلیت بازیابی سرعت استفاده شود، فشار سرعت از رابطه زیر بدست می آید.
محاسبه فشار سرعت در برج خنک کن (فن استک با قابلیت بازیابی)
- مقدار توان استاتیک اسب بخار فن از رابطه زیر بدست می آید.
محاسبه توان استاتیک اسب بخار فن در برج خنک کن
- در این رابطه اگر مقدار فشار کل قرار گیرد، توان کل بدست خواهد آمد. بنابراین می توان بازدهی استاتیک را از رابطه زیر بدست آورد.
محاسبه بازدهی استاتیک برج خنک کن
- مقدار بازدهی کل فن هم از این رابطه بدست می آید.
محاسبه بازدهی کل فن برج خنک کن
- باید توجه کرد مقدار توان ورودی پس از انتقال به درایو شفت تقریباً معادل 95 درصد توان الکتروموتور می باشد.
فن در برج خنک کننده دارای اهمیت بالایی می باشد، زیرا هوا را به صورت مکانیکی درون دستگاه به جریان می اندازد. پروانه باید بتواند بر فشار استاتیکفن و تجهیزات تولید و انتقال توان (موتور، گیربکس و درایو شفت)، جزو قطعات و اجزاء بسیار مهم در هستند.
در حقیقت اگر در برج خنک‌کننده از فن استفاده نشود (مانند برخی از برج‌های خنک‌کن اتمسفریک و برخی برج‌های نیروگاهی) سرعت کم جریان هوا باعث کاهش شدید راندمان کولینگ تاور و نیز کاهش تبخیر سطحی می‌گردد.
در عین حال بالا بودن بیش از حد سرعت فن و نیز جریان هوای تولید شده توسط پره‌ها در برج خنک‌کننده، موجب تبخیر بیش از حد و مصرف بالای آب می‌شود.برخی مزایای استفاده از شامل؛ کاهش لرزش دستگاه، افزایش طول عمر قطعات و افزایش میزان هوادهی به داخل برج است که در ادامه این مطلب به طور کامل به آن پرداخته شده است.
این تجهیز از جمله محصولات برتر شرکت دلتا کولینگ است که از کیفیت و طراحی خاص و منحصربه‌فردی برخوردار است. لطفا در ادامه با ما همراه باشید..فن یا پروانه این دستگاه دارای تعداد معینی پره یا تیغه می‌باشد که با چرخش آنها هوا از نقطه ای به نقطه دیگر جابجا می‌شود.این پروانه در واقع قطعه‌ای است که وظیفه آن منتقل کردن هوا از بیرون به داخل کولینگ تاور است.
مزایای فن برج خنک‌کننده
استفاده از این دستگاه دارای مزایای زیادی است و عملکرد صحیح پروانه‌ها موجب می‌شود، کارایی برج خنک‌کننده افزایش پیدا کند. مزایای استفاده از فن برج خنک‌کننده به شرح زیر است:
- باعث کاهش لرزش ؛ ارتعاش به دلیل مختل شدن تعادل به عنوان «حرکت دورهای» تعریف می‌شود.
- باعث افزایش طول عمر قطعات دیگر کولینگ تاورمانند: تسمه‌ها، موتور، بلیرینگ و دیگر اجزای برج خنک‌کننده
- افزایش میزان هوادهی و هوارسانی داخل برج خنک‌کننده
- کاهش صدای تولیدی توسط کولینگ تاور
- کاهش آمپر مصرفی موتور و مصرف انرژی
کاربرد پروانه برج خنک‌کننده
فن برج خنک‌کننده در واقع قطعه‌ای است که وظیفه آن منتقل کردن هوا از بیرون به داخل کولینگ تاور است. فن با ایجاد یک جریان مکش مکانیکی در هوای بیرون سبب گردش و جابجایی هوا درون برج خنک‌کننده می‌شود.از این فن در کارخانجات فولاد، ذوب آهن، پالایشگاه‌ها، پتروشیمی و نیروگاه به کار برده می‌شود.
انواع فن برج خنک‌کننده
فن برج خنک‌کننده دارای انواع مختلفی است که در زیر به برخی از آنها اشاره شده است.
- فن محوری؛ دلیل اصلی و مهم نامگذاری پروانه آکسیال یا محوری کولینگ تاور چرخش پره‌های این دستگاه حول یک محور ثابت می‌باشد.
راندمان سیستم های هوادهی آکسیال غالباً بالاتر از 80 درصد می‌باشد.سیستم هوارسانی محوری برج خنک‌کننده به فن‌هایی گفته می‌شود که جریان خروجی هوا در راستای محور گردش می‌باشد.فن محوری عموماً برای کاربری‌های تک جهته همانند ورود و خروج هوا از یک محیط و هوادهی‌های بالا در نقاط مختلف کاربرد دارند. پکینگ گام 27 و پکینگ گام 23 نیز از انواع پکینگ اسپلش کولینگ تاور است که استفاده بسیار کمی دارند.
چرخش پره‌های آکسیال سب ایجاد فشار نسبی در اطراف تیغه پروانه شده و در نتیجه سبب جابجایی هوا می‌شود.فن محوری عموماً به دلیل فشار استاتیک پایین در محیط‌هایی با آلودگی بالا کاربرد ندارد و همچنین این مدل در سیستم‌های هوادهی با مسیر یا کانال های طولانی به هیچ وجه توصیه نمی‌شود.