مجله چیلر و برج خنک کن
پیاپی 10 (بهمن و اسفند 1390)

سیستم های خنک کن نیروگاهی به عنوان یکی از مهم ترین بخش های تمامی نیروگاه های حرارتی همواره مورد توجه خاص بوده اند. راندمان این بخش سیستم به طور مستقیم بر راندمان نیروگاه اثر می گذارد. عملکرد سیستم خنک کن خشک هلر نیز مانند انواع دیگر سیستم های خنک کن به شدت تحت تاثیر نامطلوب وزش باد قرار می گیرد. در صورت وزش شدید باد ممکن است کارآیی حرارتی برج های هلر تا حدود چهل درصد کاهش یابد. تاثیر نامطلوب وزش باد بر عملکرد حرارتی برج ناشی از دو عامل جریان های گردابه ای در اطراف رادیاتورها و کج شدن پلوم خروجی از دودکش آنها است. تا به حال پژوهش های زیادی در مورد به کارگیری دیوار بادشکن در کنار رادیاتورها به منظور کاهش اثرات گردابه ای انجام شده است.
در تحقیقی نیز برای کاهش اثر خفگی دهانه خروجی دودکش برج که ناشی از کج شدن پلوم خروجی از آن می باشد، استفاده از دودکش دارای سطح مقطع خروجی با زاویه بهینه 27 درجه نسبت به افق پیشنهاد شده است. در این تحقیق برای کاهش اثرات نامطلوب وزش باد طرحی پیشنهاد شده است که شبیه سازی عددی آن نشان داد با اجرای آن می توان تا شصت و چهار درصد عملکرد حرارتی برج را نسبت به شرایط فعلی به هنگام وزش باد بهبود بخشید.

مقایسه وضعیت انرژی ایران در سال 1386 با ارقام مشابه در سال 1366 نشان می دهد که کل مصرف نهایی انرژی از 7/307 به 2/975 میلیون بشکه معادل نفت خام افزایش یافته است (رشد سالیانه 9/5 درصد). این افزایش چشمگیر در مصرف انرژی، ضرورت تداوم و شتاب در اقدامات بهینه سازی مصرف انرژی را بیش از پیش نمایان می سازد. چرا که ادامه روند جاری باعث خواهد شد که علاوه بر کاهش سالانه توانایی صادرات انرژی، کشور ما در میان مدت به وارد کننده انرژی نیز تبدیل شود. سیستم سرمایش جذبی تبخیری – تبخیری خورشیدی از سه بخش اصلی خشک کن، منبع گرمایی و سرمایش تشکیل شده است. نحوه عملکرد آن بدینگونه است که هوای گرم و مرطوب وارد بخش خشک کن شده و توسط مواد جاذب رطوبت خود را از دست می دهد. سپس هوای گرم و خشک وارد بخش سرمایش (که عمدتا تبخیری می باشد) شده و خنک می گردد. سپس این هوای خنک به فضایی که بایستی تهویه گردد هدایت می شود. مواد جاذبی که رطوبت هوا را جذب نمودند جهت احیا به منبع گرمایی نیاز دارند که در این قبیل سیستم ها معمولا از کلکتورهای صفحه تخت خورشیدی استفاده می گردد. در این مقاله با انجام برآورد اقتصادی مشخص گردید که در صورت جایگزینی سیستم های سرمایش تراکمی متداول مانند کولر گازی، حدود 63 درصد در مصرف انرژی صرفه جویی حاصل گردیده و نرخ بازگشت سرمایه آن با استفاده از روش محاسباتی پویا حدود 3 سال و 8 ماه بدست می آید.

در یک مطالعه تجربی عملکرد حرارتی یک برج خنک کن تحت فشار مورد استفاده در یک سیستم نمک زدایی خورشیدی مورد بررسی قرارگرفته است. این سامانه تقطیری بر اساس عملیات واحد صنعتی رطوبت دهی- رطوبت گیری هوا کار می کند. برج خنک کن مزبور از نوع جریان مرطوب ناهمسو می باشد که با مواد فیلمی فشرده پر شده است.
در کار حاضر، متغیرهای اندازه گیری به کمک نسبت دادن محدوده گسترده ای از نرخ شارش جرمی هوا و آب تعیین گردیدند. مضافا، برای چندین دمای آب ورودی، مشخصات و بهره برج ارزیابی شده و نتیجه به یاری معرفی کمیت نسبی نرخ شارش جرمی آب به هوا بیان می گردد. نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبتL/G، تعداد واحد انتقال یا مشخصه برج شامل ترکیب ریاضی چند متغیر به فرم KaV/L کاهش می یابد.

بهینه سازی انرژی به عنوان یک راهکار اساسی برای کاهش مصرف انرژی و نیز کاهش آلاینده های زیست محیطی در کشورهای پیشرفته دنیا مطرح شده است. امروزه این کشورها به بهینه سازی و مدیریت انرژی به عنوان یک منبع جدید انرژی می نگرند. در این میان یکی از مهمترین راهکارهای بهینه سازی انرژی انجام شده در تمامی این کشورها با هدف افزایش بازده تولید انرژی و استفاده بهینه از منابع سوخت با بازده کلی 75 تا 90 درصد، استفاده از سیستم های تولید همزمان سرما، گرما و الکتریسیته می باشد. فن آوری های تولید همزمان برق و حرارت، برق و یا توان مکانیکی تولید نموده و حرارت اضافی را برای مصارف مختلف از جمله گرمایش و سرمایش به صورت قابل ملاحظه ای بازیافت می نماید. در این میان نقش چیلرهای جذبی به عنوان منابع تامین انرژی سرمایشی بسیار با اهمیت است.
سیستم های تولید همزمان که به تولید انرژی الکتریکی در مقیاس های کوچک و در نزدیک محل مصرف پرداخته و بارهای سرمایشی و گرمایشی مورد نیاز را تامین می کنند، علاوه بر اینکه موجب کاهش اتلافات ناشی از توزیع و انتقال برق در شبکه می شوند موجب کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگی های زیست محیطی می گردنند. در این مقاله به بررسی نقش چیلرهای جذبی در سیستم های تولید پراکنده همزمان برق و حرارت پرداخته و نشان داده شده که صرفه جویی های حاصل از به کارگیری این سیستم ها با توجه به مصرف بالای انرژی های فسیلی در کشور و با عنایت به کاهش مصرف سوخت در کشور، موجب بازگشت هزینه سرمایه گذاری در کمتر از 6 سال شده و همچنین کاهش 50 درصدی مصرف سوخت را به همراه خواهد داشت.
در این تحقیق ابتدا نیازهای انرژی یک مجموعه مسکونی بزرگ شامل انرژی الکتریکی، سرمایش و گرمایش در تمام سال با کمک نرم افزار کریر انجام شده و سپس برای مجموعه مورد نظر یک طرح اولیه سیستم تولید همزمان ترسیم شده است. در ادامه با کمک نرم افزار EES تجهیزات سیستم تولید همزمان، اعم از موتور احتراق داخلی به عنوان محرک اولیه و منبع تولید انرژی الکتریکی و همچنین بویلر بازیاب بخار و بویلر کمکی به منظور تامین بخار آب و نیز چیلر جذبی جهت تامین نیازهای سرمایشی مجموعه، مدلسازی شده است. در نهایت نیز با انجام بهینه سازی به کمک نرم افزارMATLAB اندازه بهینه تجهیزات ذکر شده در سیستم تولید همزمان به گونه ای محاسبه شده است که مجموع هزینه سالیانه سیستم بهینه باشد.

در یک سیستم خنک کننده ی سیرکوله، برای جذب گرمایی که آب در حین عبور از تجهیزات و فرایندهای صنعتی دریافت کرده است، آن را از برج های خنک کن عبور می دهند و بعد از خنک شدن دوباره آن را به جهت خنک کردن تجهیزات و فرایندها به کار می برند.
اغلب مشکلات برج خنک کن ناشی از ناخالصی آب (مشکلاتی همچون رسوب، بالا بودن میزان مواد معلق آب، ایجاد اکسیژن، عدم تزریق مداوم کلر) می باشد. این موارد در سیستم های خنک کن معمولا سه پدیده را بوجود می آورد:خوردگی، تشکیل رسوب و رشد بیولوژیکی.
تنها استفاده از بازدارنده های خوب بدون در نظرگرفتن کلیه جوانب و دستورالعمل ها نمی تواند جوابگوی مشکلات خوردگی و رسوب دهی در آب های خنک کن صنایع باشد.
آزمایشات انجام شده نشان می دهد که استفاده تنها از پلی فسفات و اسید که هم اکنون رایج می باشد نمی تواند جوابگو باشد و بایستی از مخلوط ترکیبات شیمیایی بهتر، نظیر نمک های روی، فسفونات ها و مولیبدات ها استفاده شود. برای داشتن یک سیستم خوب و مطمئن باید ضمن رعایت دستورالعمل های مربوطه با روش بازرسی مستمر (Monitoring) از عملکرد بازدارنده های خوردگی و رسوب دهی و رشد بیولوژیکی آن آگاهی یافت.