مقدمه:

دراکثر کارخانجات کوچک و بزرگ از جمله پالایشگاه ها از مهمترین و اساسی ترین دستگاهها می توان انواع برجهای خنک کننده را نام برد.برج خنک کننده دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیع تماس آب با هوا تبخیر را آسان می کند و باعث خنک شدن سریع آب می گردد.عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرمای نهان تبخیر انجام می گیرد، در حالی که مقدار کمی آب تبخیر می شود و باعث خنک شدن آب می گردد. باید توجه داشت که آب مقدار اندکی از گرمای خود را از طریق تشعشع (Radiation) ودر حدود 1/4آن را از راه هدایت (Conduction) و جابجائی (Convection) و بقیه را از راه تبخیر از دست می‌دهد.
برجهای خنک کننده علاوه بر آب به منظور خنک کردن سیالاتی دیگر در صورت لزوم مورد استفاده واقع می شود.با توجه به اینکه برجهای خنک کننده معمولاًً حجیم می باشند و بعلت پاشیدن آب در محیط اطراف خود و خرابی تجهیزات آن را معمولاًٌ در انتهای فرایند نصب می کنند.
برجها با توجه به شرایط فیزیکی و شیمیایی خاص خود دچار مشکلاتی می شوند ولی معمولاٌ زمانی که لازم است تا این مشکلات برج را از کار بیاندازد طولانی است.،ولی عملاٌ اجتناب ناپذیر است.
بیشتر دستگاههای خنک کن از یک مدار بسته تشکیل شده اند که آب در این دستگاهها نقش جذب ، دفع و انتقال گرما را به عهده دارد، یعنی گرمای بوجود آمده توسط ماشین را جذب و از دستگاه دور می سازد. این کار باعث ادامه کار یکنواخت و پایداری دستگاه می شود.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

چکیده………………………………………………………………………………………. 1
مقدمه………………………………………………………………………………………… 2

فصل اول:

در این فصل قصد داریم تا برج های خنک کن را از چند دید بررسی و دسته بندی نماییم تا مشخص شود هر مدل از این برج ها در چه شرایط محیطی مناسب تر و اقتصادی تر می باشند.در ادامه ساختمان و بخش های یک کولینگ تاور را شرح داده و کاربرد هر جزء را بیان و جنس مواد بکار رفته را بررسی خواهیم کرد.در بخش مهمی از این فصل به پارامتر های موثر در خنک کنندگی برج می پردازیم.یکی از مشکلات کار کولینگ تاور بحث تاثیرات منفی سختی آب و رشد میکروارگانیزم ها میباشد که شرح خواهیم داد چگونه می توان تا حدودی از اثرات منفی آنها جلوگیری کرد.

1-1:انواع برجهای خنک کننده (از لحاظ عمکرد) :
عموماً برجهای خنک کننده (cooling tower) را ا ز لحاظ عمکرد به سه گروه تقسیم می کنند:
1-1-1: برجهای خنک کننده مرطوب (WET COOLING SYSTEM)
• سیستم خنک کننده باز
• سیستم خنک کننده بسته
• سیستم خنک کننده ترکیبی

1-1-2: برجهای خنک کننده خشک (DRY COOLING SYSTEM)
• سیستم خنک کننده خشک مستقیم
• سیستم خنک کننده خشک غیر مستقیم
• سیستم خنک کننده ترکیبی

1-1-3: برجهای خنک کننده مرطوب- خشک
1-2: برج های خنک کننده مرطوب:
برج های خنک کننده حرارت پس داده شده (رد شده rejected) از نیروگاه را براساس سه مکانیزم زیر به محیط اطراف تلف میکنند :
١) افزودن حرارت قابل ملاحظه به هوا
٢) تبخیر قسمتی از آب مورد استفاده در چرخه آب
٣) ( در حالت مد باز ) – افزودن حرارت قابل ملاحظه به جریان آب طبیعی

1-2-1:کلاس بندی برج های خنک کننده مرطوب:
1-2-1-1: سیستم خنک کننده باز ONCE THROUGH SYSTEM
در این سیستم آب از سیستم طبیعی خود ( رودخانه ، دریاچه ،چاه) به کندانسور پمپ شده و پس از گرمایش و اخذ انرژی در توربین و بویلر به منبع اصلی برمیگردد.این سیستم در بازپس دادن گرمای اضافی دارای بیشترین بازدهی است.در مواقعی که محدودیتهایی در منابع آبی و محیط اطراف وجود داشته باشد از
Closed loop system استفاده می گردد.وظیفه یک برج خنک کن بازجذب گرما از یک فرایند و دفع آن به فضای اتمسفر است که اساساً این دفع از راه تبخیر صورت می پذیرد. از آن جایی که آب شرکت کننده در فرایند خنک سازی در مدار برج خنک کن سیرکوله می شود، به علت تبخیر تدریجی آب، غلظت مواد معدنی در آن افزایش می یابد.
کارایی این قسمت برای بهره برداری موثر و اقتصادی بسیار پر اهمیت می باشد. برای اطمینان از حداکثر انتقال حرارت، سطوح اننتقال حرارت باید در حد امکان تمیز نگه داشته شود. اگر غلظت مواد معدنی در برج خنک کن افزایش یابد، امکان تجمع رسوب و خوردگی افزایش می یابد، بنابراین تصفیه آب موجب بهره برداری موثرتر از واحد انتقال حرارت خواهد بود.
سطوح انتقال حرارت، گرمترین نقطه ای است که آب خنک کننده به آن می رسد. حلالیت کربنات کلسیم در آب)CaCO2که در برج خنک کن وجود دارد)، با دما رابطه معکوس دارد، در نتیجه در سطوح انتقال حرارت، امکان نشست رسوب کربنات کلسیم، به وجود می آید. انباشته شدن لایه های رسوب کربنات کلسیم انتقال حرارت را کاهش می دهد و این مساله موجب خوردگی شده و نقاط داقی به وجود می آورد که خود موجب تنش حرارتی خواهند شد، همه این موارد روی بازدهی و عمر مبدل حرارتی تاثیر خواهند گذاشت.

8
تحلیلی بر ساختمان و اجزای برج خنک کن……………………………………………… 6
1-1:انواع برجهای خنک کننده (از لحاظ عمکرد) …………………………………………..: 7
1-1-3: برجهای خنک کننده مرطوب- خشک………………………………………………… 7
1-2: برج های خنک کننده مرطوب:………………………………………………………….. 7
1-2-1:کلاس بندی برج های خنک کننده مرطوب…………………………………………..: 8
1-2-1-1: سیستم خنک کننده باز ONCE THROUGH SYSTEM ا…………………………..8
1-2-1-2: جلوگیری از تشکل رسوب…………………………………………………………… 9.
1-2-1-3: سیستم خنک کننده بسته : Closed – Loop Systems ا……………………….11
1-2-1-4: سیستم خنک کننده ترکیبی بازو بسته (COMBINTION COOLING SYSTEM) ا.و11
1-3: سیستم های خنک کننده خشک :(DRY COOLING SYSTEM)ا………………….. 13
1-4: انواع برجهای خنک کننده (از نظر ایجاد جریان هوا):…………………………………. 14
1-4-1: برج خنک کننده با جریان طبیعی……………………………………………………… 14
1-4-2: برج خنک کننده مکانیکی……………………………………………………………… 16
1-4-2-1:برج های دمنده : (FORCE DRAFT COOLING TOWER) ا……………………….16
1-4-2-2: برج های مکنده : (INDUCEDDRAFT COOLING TOWER)ا……………………. 16
1-5: هزینه احداث برج ها و مقایسه آنها با یکدیگر…………………………………………… 17
1-6: ساختمان برج های خنک کننده…………………………………………………………….. 19
1-7: مواد به کار رفته در ساختمان برج ها …………………………………………………….27
1-8: عوامل موثر در خنک کردن برجهای خنک کننده………………………………………….. 30
1-9: نقش شیمیست در قسمت آب…………………………………………………………… 32
1-10: سختی آب و انواع آن…………………………………………………………………….. 33
1-11: رشد میکروارگانیسم ها در سیستم برج های خنک کننده…………………………… 33
1-11-1: خسارتهای حاصل از جلبک ها در برج خنک کننده…………………………………… 34
1-12: نگهداری برج های خنک کننده…………………………………………………………… 34

فصل دوم:

در فصل قبل با انواع کولینگ تاور و پارامترهای دخیل در آن آشناشدیم.در این فصل از پروژه مراحل طراحی را به دو بخش سازه(عمرانی) و مکانیکال تقسیم بندی می کنیم. در بخش سازه به پایداری و هندسه ی برج خواهیم پرداخت و انواع بارگذاری و نیز انواع آنالیز را بیان خواهیم کرد و در انتها به بیان برخی نکات اجرایی اشاره میکنیم.در بخش مکانیکال که مهمترین بخش کار ما می باشد،ابتدا برخی مفاهیم را توضیح خواهیم داد و پس از آن معادلات پایه را بررسی کرده و روابط مورد نیاز برای محاسبه ی پارامتری و تئوریکال یک برج خنک کن را پیدا میکنیم.

2-1: مراحل طراحی برج ها
1- طراحی بخش سازه : بر اساس بررسی وضعیت ژئوتکنیک خاک بستر و همچنین بررسی وضعیت لرزه خیزی منطقه و تعیین شتاب مبنای طرح (آنالیز ریسک)، ارزیابی وضعیت شدت بارهای باد طراحی سازه برج خنک کن انجام می شود. (توسط مهندسین عمران )
2- طراحی مکانیکال : جهت مشخص نمودن ابعاد رادیاتورها و شکل هذلولی گون برج دبی ورودی و قدرت فن ها سایز لوله ها و … جهت برداشت حرارتی مطلوب توسط مهندسان مکانیک
2-1-1:بخش سازه
2-1-1-1: انواع برجهای خنک کننده از لحاظ سازه ای
• برجهای خنک کننده فلزی
• برجهای خنک کننده بتنی

2-1-1-2:اجزا ء تشکیل دهنده برج خنک کننده بتنی
• شالوده و پی
• ستونها
• پوسته بتنی
الف) پی :
وظیفه پی در این سازه ها انتقال نیروی ستون ها به زمین بستر می باشد به طوری که فشار زیر پی در محدوده ی ظرفیت مجاز خاک بوده و کمترین نشست های نسبی ایجاد گردد .پی برج های خنک کن ممکن است به صورت منفرد و یا حلقوی طراحی شود معمولا پی به صورت حلقوی طراحی و ساخته می شود زیرا در این نوع پی نشت های نسبی ناهمگون کاهش می یابد .در بعضی از موارد برای جلوگیری از بلند شدگی پی ممکن است از شمع استفاده شود.

ب) ستون ها :
برای اجاد جریان هوا در پایین برج خنک کننده به یک ناحیه باز احتیاج است لذا بخش پایینی پوسته برج به وسیله ستون هایی به پی متصل می گردد .ارتفاع ستون ها با توجه به نیازهای ترمودینامیکی تعیین می گردد و ترکیب و تعداد ستون ها به ارتفاع و مقاومت خاک پی بستگی دارد .و یا قائم طراحی می گردند ستون ها با آرایش های 7 و 8 و X و به صورت پیش ساخته و با جرثقیل در روی پی قرار می گیرد
ج) پوسته :
در برج های خنک کن بتنی ‚ پوسته سطح هذلولی دوار با ضخامت ثابت یا متغییر می باشد که شرایط ایجاد جریان هوا را فراهم می کند . ارتفاع و شعاع پوسته بر اساس نیازهای ترمودینامیکی تعیین می گردد .با افزایش نیاز به ظرفیت های سرمایشی بیشتر ارتفاع پوسته افزایش می یابد . در انتخاب شکل هذلولی از لحاظ عبور هوا و از لحاظ اقتصادی مناسب ترین شکل را به وجود می آورد .ارتفاع پوسته ها بین 100 تا 200 متر و ضخامت آن ها حدود 200 الی 250 میلیمتر است . اصلی ترین قسمت برج پوسته آن می باشد.پوسته می تواند به شکل های استوانه ای – مخروطی – مخروط ناقص و هذلولی مدور می باشد معمولا ضخامت پوسته از ابتدای برج تا گلوگاه به تدریج کم می شود و از گلوگاه تا انتهای برج ضخامت برج ثابت می ماند.بتن ریزی در مراحل اولیه به وسیله پمپ و بعد از آن با افزایش ارتفاع با تاورکرین انجام می گیرد .تغیرات ضخامت با توجه به نوع قالب به صورت خطی یا انحنا میباشد.
2-2:پایداری برج های خنک کننده
همزمان با افزایش نیاز به ظرفیت های خنک کنندگی بیشتر همواره برج های بلندتر و بزرگ تری مورد نیاز است اما اندازه ی برج های بتنی را نمی توان به دلیل مسائل پایداری به صورت اختیاری افزایش داد .تحقیقات نشان داده است که میتوان با استفاده از سخت کننده ها برج های بتنی با ارتفاع بیشتری احداث کرد .

در فصل قبل با انواع کولینگ تاور  و پارامترهای دخیل در آن آشناشدیم.در این فصل از پروژه مراحل طراحی را به دو بخش سازه(عمرانی) و مکانیکال تقسیم بندی می کنیم.  در بخش سازه به پایداری و هندسه ی برج خواهیم پرداخت و انواع بارگذاری و نیز انواع آنالیز را بیان خواهیم کرد و در انتها به بیان برخی نکات اجرایی اشاره میکنیم. در بخش مکانیکال که مهمترین بخش کار ما می باشد،ابتدا برخی مفاهیم را توضیح خواهیم داد و پس از آن معادلات پایه را بررسی کرده و روابط مورد نیاز برای محاسبه ی پارامتری و تئوریکال یک برج خنک کن را پیدا میکنیم.        2-1: مراحل طراحی برج ها 1- طراحی بخش سازه : بر اساس بررسی وضعیت ژئوتکنیک خاک بستر و همچنین بررسی وضعیت لرزه خیزی منطقه و تعیین شتاب مبنای طرح (آنالیز ریسک)، ارزیابی وضعیت شدت بارهای باد طراحی سازه برج خنک کن انجام می شود. (توسط مهندسین عمران ) 2- طراحی مکانیکال : جهت مشخص نمودن ابعاد رادیاتورها و شکل هذلولی گون برج دبی ورودی و قدرت فن ها سایز لوله ها و ... جهت برداشت حرارتی مطلوب توسط مهندسان مکانیک 2-1-1:بخش سازه 2-1-1-1: انواع برجهای خنک کننده از لحاظ سازه ای •	برجهای خنک کننده فلزی •	برجهای خنک کننده بتنی  2-1-1-2:اجزا ء تشکیل دهنده برج خنک کننده بتنی •	شالوده و پی •	ستونها •	پوسته بتنی الف) پی : وظیفه پی در این سازه ها انتقال نیروی ستون ها به زمین بستر می باشد به طوری که فشار زیر پی در محدوده ی ظرفیت مجاز خاک بوده و کمترین نشست های نسبی ایجاد گردد .پی برج های خنک کن ممکن است به صورت منفرد و یا حلقوی طراحی شود معمولا پی به صورت حلقوی طراحی و ساخته می شود زیرا در این نوع پی نشت های نسبی ناهمگون کاهش می یابد .در بعضی از موارد برای جلوگیری از بلند شدگی پی ممکن است از شمع استفاده شود.  ب) ستون ها :  برای اجاد جریان هوا در پایین برج خنک کننده به یک ناحیه باز احتیاج است لذا بخش پایینی پوسته برج به وسیله ستون هایی به پی متصل می گردد .ارتفاع ستون ها با توجه به نیازهای ترمودینامیکی تعیین می گردد و ترکیب و تعداد ستون ها به ارتفاع و مقاومت خاک پی بستگی دارد .و یا قائم طراحی می گردند ستون ها با آرایش های 7 و 8 و X و به صورت پیش ساخته و با جرثقیل در روی پی قرار می گیرد ج) پوسته :  در برج های خنک کن بتنی ‚ پوسته سطح هذلولی دوار با ضخامت ثابت یا متغییر می باشد که شرایط ایجاد جریان هوا را فراهم می کند . ارتفاع و شعاع پوسته بر اساس نیازهای ترمودینامیکی تعیین می گردد .با افزایش نیاز به ظرفیت های سرمایشی بیشتر ارتفاع پوسته افزایش می یابد . در انتخاب شکل هذلولی از  لحاظ عبور هوا و از لحاظ اقتصادی مناسب ترین شکل را به وجود می آورد .ارتفاع پوسته ها بین 100 تا 200 متر و ضخامت آن ها حدود 200 الی 250 میلیمتر است . اصلی ترین قسمت برج پوسته آن می باشد.پوسته می تواند به شکل های استوانه ای – مخروطی – مخروط ناقص و هذلولی مدور می باشد معمولا ضخامت پوسته از ابتدای برج تا گلوگاه به تدریج کم می شود و از گلوگاه تا انتهای برج ضخامت برج ثابت می ماند.بتن ریزی در مراحل اولیه به وسیله پمپ و بعد از آن با افزایش ارتفاع با تاورکرین انجام می گیرد .تغیرات ضخامت با توجه به نوع قالب به صورت خطی یا انحنا میباشد. 2-2:پایداری برج های خنک کننده همزمان با افزایش نیاز به ظرفیت های خنک کنندگی بیشتر همواره برج های بلندتر و بزرگ تری مورد نیاز است اما اندازه ی برج های بتنی را نمی توان به دلیل مسائل پایداری به صورت اختیاری افزایش داد . تحقیقات نشان داده است که میتوان با استفاده از سخت کننده ها برج های بتنی با ارتفاع بیشتری احداث کرد .
معادلات حاکم بر کولینگ تاور…………………………………………………………………… 36
2-1: مراحل طراحی برج ها……………………………………………………………………… 37
2-1-1:بخش سازه……………………………………………………………………………….. 37
2-1-1-1: انواع برجهای خنک کننده از لحاظ سازه ای…………………………………………. 37
2-1-1-2:اجزا ء تشکیل دهنده برج خنک کننده بتنی…………………………………………. 37
2-2:پایداری برج های خنک کننده………………………………………………………………. 38
2-2-1:انواع سخت کننده ها …………………………………………………………………….39
2-3: هندسه ی برج خنک کننده……………………………………………………………….. 39
2-4: بارگذاری برج………………………………………………………………………………… 40
2-4-2: بارگذاری باد ………………………………………………………………………………..40
2-4-3: بارگذاری زلزله……………………………………………………………………………. 40
2-5: انواع آنالیز…………………………………………………………………………………….. 44.
2-6: نکات طراحی و جزئیات اجرایی……………………………………………………………. 45
2-7: بخش مکانیکال طراحی……………………………………………………………………. 48
2-7-1:معادلات مربوط به بالانس جرم و حرارت…………………………………………………. 50

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل سوم:

در سیستم های HVAC استفاده از پمپ های سانتریفیوژ بسیار ریج می باشد اما انواع دیگر خطی،افقی و … نیز استفاده می شوند.اما برای برخی کاربردها از جمله در کولینگ تاور ها، پمپ های توبینی عمودی ترجیح داده می شوند.در قسمت تخلیه این پمپ اتصال با لوله وجود دارد اما قسمت مکش آن بصورت شناور در حوضچه یا استخر می باشد.هد پمپ به دلیل وجود اصطکاک در لوله ها،وجود شیر ها زانویی ها دچار افت می شود.برای محاسبه افت هد پمپ باید هد استاتیکی و هد رسوبی محاسبه گردد.
1)هد استاتیکی:
این هد ناشی از اختلاف ارتفاعی است که آب باید از کندانسور به بالا فرستاده شود که در واقع فاصله بین حوضچه آب و محل ریزش آب است.

: نمونه فن نصب شده در کولینگ تاور پالایشگاه

: نمونه فن نصب شده در کولینگ تاور پالایشگاه

محاسبات عددی و کاربردی برای تعیین ظرفیت…………………………………………………. 60
3-1: محاسبه دبی آب……………………………………………………………………………… 61
3-1-1: سایز لوله آب………………………………………………………………………………… 62
3-2: محاسبه دبی هوا……………………………………………………………………………… 64
3-3: بازده برج………………………………………………………………………………………… 65
3-4: محاسبه مقدار آب جبرانی make-Up ا……………………………………………………….68
3-5: انتخاب پمپ…………………………………………………………………………………….. 70.
3-5-1: محاسبه توان پمپ……………………………………………………………………………. 73
3-6: معادلات مربوط به فن …………………………………………………………………………….74
3-7: پکینگ ها …………………………………………………………………………………………78
مفهوم واژگان وعلائم………………………………………………………………………………. 87
نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………. 89
پیوست ها…………………………………………………………………………………………: 90
منابع………………………………………………………………………………………………..: 91
لاتین…………………………………………………………………………………………………:92



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان