كيف يعمل برج التبريد ذو الدائرة المغلقة-؟

الدورة الدموية المتوسطة الداخلية المغلقة: نقل الناقل الحراري الأساسي

السمة الأساسية لبرج التبريد المغلق هي أن وسط التبريد (عادةً الماء العذب، أو محلول جلايكول الإيثيلين، أو سائل نقل الحرارة الخاص) يدور في حلقة ملفوفة محكمة الغلق، دون اتصال مباشر بالهواء الخارجي أو ماء الرش-وهو جوهر كونه "مغلقًا".

أثناء التشغيل، يتم تسليم الوسط الساخن المطلوب تبريده (على سبيل المثال، وسط درجة الحرارة العالية-من المبردات أو المفاعلات الصناعية) إلى ملفات التبادل الحراري لبرج التبريد المغلق بواسطة مضخة دوران. يتدفق الوسط بشكل مستمر داخل الملفات، وينقل الحرارة التي يحملها إلى جدران الملف.

عادة ما تكون الملفات مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو سبائك التيتانيوم، أو سبائك النحاس، والتي تتمتع بموصلية حرارية ممتازة ومقاومة للتآكل، مما يتيح التوصيل الحراري السريع من الوسط إلى جدران الملف. بعد نقل الحرارة، يعود وسط درجة الحرارة المنخفضة-إلى المعدات المبردة من خلال مخرج الملف لمواصلة امتصاص الحرارة، مما يشكل دورة مغلقة مستمرة.

المفتاح لهذا الارتباط هو الحفاظ على إحكام الحلقة لمنع تسرب الوسط أو تسرب الهواء، مما قد يسبب تدهور الوسط وتآكل خط الأنابيب. لذلك، يتم تجهيز النظام عادةً بخزان تمدد (لموازنة تقلبات الضغط)، ومضخة تعويضية (لتكملة الفقد المتوسط)، ومرشح دقيق (لإزالة الشوائب).

الرذاذ الخارجي والتبادل الحراري التبخيري: نقل الحرارة إلى الغلاف الجوي

يعتمد الجزء الخارجي لبرج التبريد المغلق على هيكل مفتوح، مما يبدد الحرارة من الملفات من خلال تبخر الماء بالرش والحمل الحراري للهواء-وهذا هو رابط تبديد الحرارة الأساسي، وينقسم إلى خطوتين: "تدوير الماء بالرش" و"التبخر + التبادل الحراري بالحمل الحراري".

رذاذ تداول المياه

يتم تركيب حوض في أسفل البرج. تقوم مضخة الرش بضغط مياه التبريد في الحوض ورشها بالتساوي على السطح الخارجي لملفات التبادل الحراري من خلال جهاز الرش العلوي، مما يشكل طبقة مائية موحدة. يلامس ماء الرش الجدران الخارجية للملفات بشكل كامل، ويمتص الحرارة المنقولة بواسطة الجدران، ثم يعود إلى الحوض بعد ارتفاع درجة الحرارة، مكملاً الدورة الداخلية لمياه الرش. يتم تجهيز الحوض عادةً بجهاز جرعات مثبت جودة المياه لمنع نمو القشور والميكروبات في ماء الرش، مما قد يؤثر على كفاءة التبادل الحراري.

التبخر + التبادل الحراري بالحمل

يتم تركيب مروحة التدفق المحوري في الجزء السفلي أو الجانبي من برج التبريد المغلق. عندما تعمل المروحة، فإنها تسحب الهواء ذو ​​درجة الحرارة المحيطة من خارج البرج، ويمر الهواء إلى الأعلى عبر الفجوة بين الملفات وفيلم الماء. ويحدث نوعان من التبادل الحراري في هذا الوقت: الأول،التبادل الحراري المعقول-يتصل الهواء مباشرة بطبقة الماء ذات درجة الحرارة المرتفعة-، وينقل الحرارة من خلال اختلاف درجات الحرارة؛ ثانية،التبادل الحراري الكامن-يتبخر جزء من ماء الرش تحت تدفق الهواء، ويمتص كمية كبيرة من حرارة التبخر الكامنة (التي تمثل 70%-80% من إجمالي تبديد الحرارة)، مما يقلل بسرعة درجة حرارة الجدران الخارجية للملف.

يتم تفريغ الهواء الساخن والمرطب من أعلى البرج، مما يؤدي إلى إزالة معظم الحرارة، بينما يعود ماء الرش غير المتبخر إلى الحوض لإعادة تدويره. يتم تعويض كمية صغيرة من فقدان التبخر عن طريق إضافة المياه العذبة.

تنظيم حجم الهواء والأنظمة المساعدة: تحسين الكفاءة التشغيلية

للتكيف مع الأحمال والظروف البيئية المختلفة، تم تجهيز أبراج التبريد المغلقة بأنظمة تنظيم حجم الهواء وأنظمة مساعدة لضمان الاستقرار التشغيلي وكفاءة الطاقة:

التحكم في مروحة التردد المتغير: يقوم تلقائيًا بضبط سرعة المروحة (أو عدد مراوح التشغيل) بناءً على درجة حرارة الوسط عند مخرج ملفات التبادل الحراري. عندما يكون حمل التبريد منخفضًا، يتم تقليل سرعة المروحة لتوفير الطاقة؛ عندما تكون درجة الحرارة المحيطة مرتفعة جدًا (على سبيل المثال، في الصيف)، يتم زيادة السرعة لتعزيز حجم الهواء وضمان تأثير تبديد الحرارة.

أجهزة مكافحة-التجميد: في المناطق الباردة أو أثناء التشغيل بحمل منخفض-في الشتاء، قد يتجمد الوسط الموجود داخل الملفات بسبب انخفاض درجة الحرارة. النظام مزود بتتبع كهربائي، أو تتبع بخاري، أو جهاز تجاوز الدورة الدموية للحفاظ على درجة الحرارة المتوسطة فوق نقطة التجمد؛ وفي الوقت نفسه، يمكن لنظام الرش التحول إلى "التشغيل الجاف" (إيقاف الرش، والاعتماد فقط على الحمل الحراري للهواء للتبادل الحراري) لتجنب تلف البرج الناتج عن مياه الرش المجمدة.

تصميم ديميستر: يتم تركيب مزيل الرطوبة في أعلى البرج، والذي يمكنه التقاط قطرات الماء الصغيرة الموجودة في ماء الرش (بمعدل التقاط يزيد عن 99%). وهذا لا يقلل من هدر المياه فحسب، بل يمنع أيضًا تفريغ قطرات الماء مع الهواء، مما قد يسبب الرطوبة أو التآكل في البيئة المحيطة.

ملخص عملية العمل الشاملة

يمكن تلخيص تشغيل برج التبريد ذو الدائرة المغلقة على النحو التالي: يدخل الوسط الساخن إلى الملفات ← توصيل الحرارة عبر جدران الملفات ← يمتص الماء المرش الحرارة ← يتبخر الهواء ويحمل الحرارة بعيدًا ← يعود الوسط المبرد.

يتدفق الوسط الساخن في ملفات مختومة، ويتم نقل الحرارة من خلال جدران الملف إلى فيلم ماء الرش الخارجي؛ يتصل الهواء الذي تدخله المروحة بطبقة الماء، ويحمل الحرارة إلى خارج البرج من خلال التبخر والحمل الحراري؛ يعود الوسط المبرد إلى المعدات لإعادة التدوير، بينما يدور ماء الرش بشكل متكرر داخل البرج مع إضافة كمية صغيرة فقط من فقدان التبخر.

يحتفظ هذا التصميم بميزة تبديد الحرارة بالتبخير عالي الكفاءة- لأبراج التبريد المفتوحة مع تجنب مشكلات التلوث والقياس الناتجة عن الاتصال المباشر بين وسط التبريد والعالم الخارجي، مما يحقق الأهداف المزدوجة المتمثلة في "تبديد الحرارة بكفاءة عالية-+ حماية متوسطة".