برخ خنک کننده(5) cooling tower
ساختمان برج خنك كننده بنا به طراحي، از اجزاء مختلفي تشكيل شده است. موارد ذيل از اجزا مشتركي مي باشند كه معمولا در اكثر برج هاي خنك كننده وجود دارند.
اسکلت اصليStructural Framing))
اسكلت فلزي برج كه تمامي قسمتهاي برج روي آن نصب ميشوند. اين اسكلت در ضمن نگهدارنده پوشش كلي برج ميباشند. لذا نقش تعيين کننده ای درتعيين عمر مفيد برج برعهده دارد و بسته به شرايط از مواد ومصالح زير ساخته می شود :
1. بتن
2. چوب اشباع شده
3. فايبر گلاس
4. فولاد با پوشش گالوانيزه
هريک از مواد مزايا و معايب خود را دارند که لازم است با توجه به شرايط محيطی محل نصب برج و مشخصات آب گردشی و مقاومت مکانيکی خاک انتخاب گردد.
1- اسکلت بتنی
اين نوع سازه ها متشکل ازفونداسيون، ديواره های جانبی وميانی، سقف پوشش دهنده برج ودر مواردی سقف روی حوضچه آب سرد و به صورت يکپارچه می باشد. جهت تامين تکيه گاههای مناسب برای تجهيزات و همچنين بهبود عملکرد سازه برج، ستون های ميانی وتيرهای افقی درترازهای مختلف پيش بينی می شود که برخی از تيرها به صورت صليبی جهت مهاربندی ستونهای ميانی درنظر گرفته می شود. سازه های بتنی درصورت رعايت موارد زير از عمر نسبتاً طولانی برخوردار خواهند بود.
الف -ميلگردها قبل از استفاده درسازه ها با سندبلاست و رنگ اپوکسی پوشش داده شوند.
ب- مواد افزودنی مناسب جهت جلوگيری از نفوذ مواد شيميايی به بتن اضافه شود.
ج - سطح بتن داخل برج با پوششهای مناسب ازقبيل رنگ اپوکسی وغيره پوشش داده شود.
در صورت عدم رعايت موارد فوق، يون کلر آزاد موجود درآب چرخشی، موجب خوردگی تدريجی آرماتورهای داخل برج می گردد و سازه برج را تضعيف می کند.
2- اسکلت چوبی
دراين نوع سازه ها، قسمت فونداسيون وحوضچه آب سرد، به صورت بتنی ساخته می شود و ديگر اجزا يعنی ستونها، تيرهای عرضی و طولی و مهارها از جنس چوب می باشد. وجود ماده اشباع درچوب از اهميت بسزايی برخورداراست واز فرسودگی وپوسيدگی زود هنگام چوب جلوگيری می کند. دربازرسی از برجهای چوبی بايد دقت کرد، اجزايی که ترکهای بيش ازحد استاندارد دارند، شکسته شده اند ويا پوسيدگی آنها زياد است شناسايی و هرچه سريعتر تعويض گردند.
دراتصالات چوبی از واشرهای پهن تری استفاده می گردد تا اثر سفت کردن پيچ و مهره، چوب آسيب نبيند. چوب به دليل خواص طبيعی در فضای خشک ( هنگام نصب برج ) زود ترک می خورد که اگر اين ترک ها، ازحد استاندارد کمتر باشد استفاده از اين قطعات بلامانع است.
لازم به ذکر است که چوب پس از خيس شدن مقداری آب جذب می کند و اصطلاحاً باد می کند، به همين دليل باید درآچارکشی برج های چوبی دقت زيادی به عمل آورد تا پيچ ها سفت نباشد چراکه خيس شدن چوب و در نتيجه افزايش حجم آن باعث صدمه به چوب می شود. دراين گونه برج ها، آب باید همواره درگردش باشد زيرا خشک شدن چوب باعث ايجاد ترک درآن می شود. همچنين بايد دقت کرد که موادافزودنی مثل اسيدها روی چوب ريخته نشوند زيرا باعث خوردگی و پوسيدگی آنها می شود.
اجزا موجود درسازه چوبی به شرح زير می باشد:
الف) ستونها :(Column) ستونها دارای مقاطع مربعی هستند ومعمولاً طول آنها کمتراز 6 متر می باشد که عموماً بارهای عمودی را تحمل می کنند.
ب) تيرهای طولی و عرضی :(Girts) اين تيرها دارای مقاطع مستطيل هستند واکثراً بارهای عرضی را تحمل می کنند و باعث افزايش مقاومت سازه می شوند، البته در مواردی نيز بارهای عمودی را تحمل می کنند مثل تيرهای عرضی سقف پوشش دهنده برج(fan deck) يا تيرهای عرضی درزير قسمت پرکن ها، که دراين حالت ازتيرهايی با مقاطع بزرگتر استفاده می شود.
ج) مهارها : (Brace ) وظيفه اين جزء افزايش صلبيت سازه می باشد و به صورت مورب نصب می شود.
د) اتصال دهنده :(Connector) اين قطعه برای اتصال مهارها دريک امتداد و راستا استفاده می گردد.
ه) پايه لنگرگاه :(Anchor base) تکيه گاههايی هستند که جهت اتصال و ثابت کردن انتهای مهارها به فونداسيون مورد استفاده قرار می گيرند.
و) Splice و : Block قطعات چوبی هستند که برای اتصال دوستون ويا دو تير درامتداد هم می باشند.
ز) پيچ ومهره و واشر : جهت اتصال قسمتهای مختلف استفاده می شود و نکته مهم در استفاده ازاين اجزا، واشرهای مخصوص ) پهن( می باشد.
ك)Shear plate يا واشر پلاستيکی: درانواع وسايزهای مختلف جهت افزايش صلبيت سازه وکاهش تنش های موجود دراتصالات و در نتيجه عدم ساييدگی چوب و بيضی شدن سوراخ ها می گردد.
3- اسکلت فايبر گلاس
اين نوع سازه، ازلحاظ ساختمان کاملاً شبيه اسکلت چوبی می باشد ولی به جای مقاطع چوبی، ازمقاطعی باجنس فايبرگلاس استفاده می شود. فايبرگلاس عمربيشتر و مقاومت بيشتری دربرابر موادشيميايی دارد.
4- اسکلت فولادی با پوشش گالوانيزه يا رنگ اپوکسی
اين نوع اسکلت با توجه به خصوصيات فلز، کمتر دربرجهای خنک کن تر مورد استفاده قرار می گيرد.
مقايسه مزايا و معايب انواع سازه های برج خنک کن تر:
الف – عمرمفيد : از لحاظ عمر مفيد، ترتيب برج خنک کن به شرح زير می باشد:
بتنی فايبرگلاس چوب فولادی با پوشش گالوانيزه
مطابق با دسته بندی فوق، برج بتنی دارای بالاترين عمرمفيد می باشد.
ب - نيروی وزن وارد بر سطح فونداسيون :
اسکلت چوبی فايبرگلاس فولادی بتنی
برج با اسکلت چوبی کمترين نيروی وزن را بر سطح فونداسيون وارد می آورد. لازم به توضيح است که درصورت مناسب نبودن مقاومت مکانيکی خاک برای احداث برج نياز به شمع کوبی می باشد.
ج - مدت زمان :
اسکلت چوبی فايبرگلاس فولادی بتنی
از آنجاييکه قطعات سازه های چوبی، فايبرگلاس وفولادی به صورت پيش ساخته به محل موردنظر ارسال می گردند، نصب آنها سريعتر است.
د- مدت زمان تعويض برج بعد از پايان عمر مفيد : (تعويض اسکلت برج)
اسکلت چوبی فايبرگلاس فولادی بتنی
زمان تخريب برج بتنی بيشتر از ساير موارد است. برج چوبی کمترين زمان تعويض را داراست.
پوشش دهنده برج Sheating
سيستم پوشش دهنده برج شامل دو بخش می باشد :
1. سطح بالای برج (Fan deck)
2. سطوح جانبی برج (Casing)
1 - سطح بالای برج (Fan deck )
بخش پوشش دهنده بالای برج را Fan deck می گویند. این بخش یک سطح مناسب برای قرار گرفتن تنوره فن و تجهيزات مکانيکی می باشد و از طريق آن دسترسی به سيستم توزيع آب گرم امکان پذير است. جنس اين بخش ازبرج با توجه به اسکلت برج متفاوت است. دربرج های چوبی معمولاً از تخته های چند لايی اشباع (Treated ply wood ) و يا از تخته های اشباع شده به شکل فاق و زباته، ساخته می شود، در برج های چوبی این سطح از اهمیت ویژه ای برخورداراست چراکه با امنيت جانی افراد سرو کار دارد و افراد برای بازرسی های معمولی قسمتهای بالایی برج مانند فن ها، الکتروموتورهای مربوط به فن و سيستم توزيع آب گرم، روی آن حرکت می کنند پس بایستی از لحاظ پوسیدگی کنترل شود و در صورت لزوم به تعويض آنها اقدام گردد.
در برجهای فولادی از فولاد گالوانيزه و در برجهای بتنی از سازه های بتنی برای ساخت اين بخش استفاده می شود. از ديگر موارد با اهميت در اين بخش لزوم پوشانيدن درزها است. زیرا عدم انجام این کار، باعث ورود هوا از محل درزها می شود و اين هوا بدون تماس با آب از طريق تنوره فن خارج می شود و باعث کاهش راندمان برج می گردد. برای درز گيری اين قسمت ها از چسب های تيوبی بزرگ استفاده می شود. قسمت دیگری از سطح Fan deck که محل تقاطع آن با ديواره های جانبی برج می باشد و يا در برجهای چوبی متقاطع، محل تقاطع با دیواره حوضچه می باشد معمولا دارای درزهايی است که به دلیل پهن تر بودن این درزها، معمولا یک تخته پهن مناسب با شیار، روی آن میخ می کنند و اطراف آن را چسب کاری می کنند.
2- سطوح جانبی برج(Casing )
سطوح جانبی برج مانع از خروج آب می گردد و یک مسیر مناسب برای کشش هوا توسط فن ها ایجاد می نماید. این سطوح باید دارای مقاومت مناسب در برابر خوردگی، آب، اشعه خورشيد و تغييرات آب و هوایی باشد و همچنین از ظاهر مناسبی برخوردار باشد. در گذشته از صفحات موجدار سيمان - آزبست برای دیواره های جانبی استفاده می شد، ولی امروزه برای برجهای چوبی و يا فلزی که در محل نصب می شوند از صفحات موجدار با جنس الیاف پلی استر تقويت شده که در مقابل حريق مقاوم می باشد استفاده می کنند که باید به خوبی سطوح را پوشش داده و نشتی نداشته باشد. برای برج های فلزی پیش ساخته، از صفحات فولاد گالوانیزه برای دیواره های جانبی استفاده می گردد و در برجهای بتنی از سازه های بتنی پيش ساخته . نشت آب بر روی سطوح ديواره جانبی باعث رشد جلبک در اين محل شده و نمای بدی را در برج ايجاد و مشکلات رسوبات بیولوژیکی را تشدید می نمايد.
صفحات هدايت کننده هوای ورودی( Louver )
صفحههايي هستند كه هوا را از محيط خارج به سمت سطوح تبادل حرارتي (Packing) هدايت مي كنند. از دیگر اهداف طراحی اين صفحات، نگه داشتن آب چرخشی در داخل برج و جلوگیری از خروج آب و همچنین تنظیم میزان هوای ورودی به برج در شرایط مختلف آب و هوايی می باشد. در زمستان که هوای سردتر است ، برای پیشگیری از یخ زدگی، صفحات هوای ورودی طوری تنظيم می شود که هوای ورودی کمتری با آب داخل برج، در تماس باشد و میزان خنک سازی کاهش يافته و از پديده يخ زدگی جلوگيری می شود. صفحات هدايت کننده هوای ورودی معمولاً در برجهای با جريان متقاطع وجود دارد.
این صفحات از جنس پلاستیک تقویت شده، چوب از نوع ply wood ویا فولاد گالوانیزه و همچنین صفحات پیش ساخته بتنی در برج های بتنی می باشد. به طورکلی اجزا تشکیل دهنده این صفحات شامل موارد ذيل می باشد :
الف- دستک لوور (Diagonal louver)
ب- نگهدارنده دستک لوور (Louver support)
ج- صفحات لوور (Louver sheet)
نکته مهم در مورد نگهداری از این صفحات، آب بندی کامل آنها می باشد به طریقی که از نشت آب به زیر صفحات جلوگيری به عمل آيد، زيرا در غير اين صورت نشت آب باعث پوسيدگی دستک لوورها و همچنين ایجاد رسوب و جلبک در اين قسمت می شود.
در برج های با جریات متقاطع امکان چرخش مجدد هوای خروجی از طریق صفحات هدایت کننده هوا وجود دارد زيرا فاصله اين صفحات تا فن کمتر از برج با جريان متقابل است.
در اين مجموعه سعی شده با جمع آوری مطالبي از رشته هاي مختلف فني، كمكي براي مطالعه و تحقيق عزيزان محقق و دانشجو شده باشد.