برج التبريد هو جهاز يطرد الحرارة الفائضة إلى الغلاف الجوي من خلال تبريد مجرى السائل المبرد، عادةً ما يكون مجرى الماء، إلى درجة حرارة أقل. يتم استخدام أبراج التبريد على نطاق واسع في العمليات الصناعية التي تتطلب إزالة الحرارة، مثل توليد الكهرباء والتبريد وتكييف الهواء ومعالجة المواد الكيميائية. يمكن تصنيف أبراج التبريد إلى أنواع مختلفة بناءً على تدفق الهواء وتدفق الماء وطريقة نقل الحرارة والشكل. بعض الأنواع الشائعة لأبراج التبريد هي التدفق الطبيعي والتدفق القسري والتدفق المستحث والتدفق المعاكس والتدفق العرضي والرطب/الجاف.
لفهم تصميم وأداء وتشغيل وصيانة أبراج التبريد، من الضروري أن تكون ملمًا ببعض المصطلحات الشائعة في صناعة أبراج التبريد.
سيشرح هذا المقال المفاهيم الأساسية والتعريفات لمصطلحات أبراج التبريد، بالإضافة إلى تقديم بعض الأمثلة والصيغ للحساب.
الوحدة الحرارية البريطانية (BTU) هي وحدة قياس للطاقة الحرارية تُعرف بأنها الكمية من الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء بمقدار درجة فهرنهايت واحدة في نطاق من 32 درجة فهرنهايت إلى 212 درجة فهرنهايت. غالبًا ما يتم استخدام الوحدة الحرارية البريطانية (BTU) لقياس الحمل الحراري أو معدل نقل الحرارة في أبراج التبريد.
الطّن هو مقياس تبريد تبخيري يعادل 15,000 وحدة حرارية بريطانية في الساعة لأبراج التبريد. يمثل كمية الحرارة التي يمكن إزالتها عن طريق تبخير طن من الماء بمعدل 12,000 وحدة حرارية بريطانية في الساعة. الطن أيضًا هو وحدة قدرة التبريد تساوي 12,000 وحدة حرارية بريطانية في الساعة.
الحمل الحراري هو كمية الحرارة التي يجب إزالتها من الماء الدائر داخل نظام برج التبريد.
يتم تحديده بواسطة الحمل الحراري للعملية ومعدل تدفق الماء الدائر. يمكن حساب الحمل الحراري باستخدام الصيغة التالية:
حيث،
Q = الحمل الحراري بوحدة BTU/ساعة
m = معدل تدفق كتلة الماء بوحدة رطل/ساعة
Cp = الحرارة النوعية للماء بوحدة BTU/رطل°ف
ΔT = الفرق في درجة الحرارة بين الماء الساخن والماء البارد بوحدة °ف
الحمل الحراري هو معلمة مهمة في تحديد حجم وتكلفة برج التبريد. يتطلب الحمل الحراري الأعلى برج تبريد أكبر مع تدفق هواء وماء أكبر.
نطاق التبريد هو الفرق في درجة الحرارة بين الماء الساخن الداخل إلى البرج والماء البارد الخارجي منه.
يشير إلى كمية الحرارة المنقولة من الماء إلى الهواء في برج التبريد. نطاق التبريد الأعلى يعني معدل نقل حراري أعلى وأداء أفضل لبرج التبريد. يمكن حساب نطاق التبريد باستخدام:
حيث،
R = نطاق التبريد بوحدة °ف
Th = درجة حرارة الماء الساخن بوحدة °ف
Tc = درجة حرارة الماء البارد بوحدة °ف
يتم تحديد نطاق التبريد بواسطة العملية وليس بواسطة برج التبريد. وبالتالي، فهو دالة للحمل الحراري للعملية ومعدل تدفق الماء الدائر.
الانخفاض هو الفرق بين درجة حرارة الماء البارد ودرجة الحرارة الرطبة للهواء.
يشير إلى مدى قرب درجة حرارة الماء البارد من درجة الحرارة الرطبة، وهي أدنى درجة حرارة يمكن أن يصل إليها الماء عن طريق التبخر. انخفاض أقل يعني درجة حرارة ماء بارد أقل وأداء أفضل لبرج التبريد. يمكن حساب الانخفاض باستخدام:
حيث،
A = الانخفاض بوحدة °ف
Tc = درجة حرارة الماء البارد بوحدة °ف
Tw = درجة الحرارة الرطبة للهواء بوحدة °ف
الانخفاض هو أحد أهم المعلمات في تحديد تكلفة وحجم برج التبريد. كما أنه يحدد أدنى درجة حرارة ممكنة للماء البارد التي يمكن تحقيقها بواسطة برج التبريد. عادةً ما يمكن للمصنعين ضمان انخفاض قدره 2.8 درجة فهرنهايت.
درجة الحرارة الرطبة هي أدنى درجة حرارة يمكن أن يصل إليها الماء عن طريق التبخر.
