پیشگفتار :برج خنک کننده دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیع تماس آب با هوا تبخیر 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 آب مقداری از گرمای خود را به طریق تشعشع ،هدایتی وجابجایی و بقیه از راه تبخیر از دست می‌دهد.
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 جذب و از دستگاه دور می سازد. این کار باعث ادامه کار یکنواخت و پایداری دستگاه می شود.
در دستگاههایی که به دلایلی مجبوریم آب را بگردش در آوریم و یا به کار ببریم باید بنحوی گرمای آب را دفع کرد. با بکار بردن برجهای خنک کننده این کار انجام می گیرد. در تمام کارخانه ها تعداد زیادی دستگاههای تبدیل حرارتی (heat exchanger) وجود دارد که در بیشترآنها آب عامل سرد کنندگی است.
بدلایل زیر آب معمولترین سرد کننده هاست:
1. بمقدار زیاد وارزان در دسترس می باشد.
2. به آسانی آب را می توان مورد استفاده قرار داد .
3. قدرت سرد کنندگی آب نسبت به اکثر مایعات( در حجم مساوی )بیشتر است.
4. انقباض و انبساط آب با تغییر درجه حرارت جزیی است.
هر چند که آب برای انتقال گرما بسیار مناسب است با بکار بردن آن باعث بوجود آمدن مشکلاتی نیز می شود.
آب با سختی زیاد باعث رسوب سازی در دستگاهها شده و همچنین از آنجایی که بیشتر این دستگاهها از آلیاژ آهن ساخته شده اند مشکل خوردگی بوجود می آید. از طرف دیگر بیشتر برجهای خنک کننده در بر خورد مستقیم با هوا و نور خورشید می باشند محیط مناسبی برای رشد باکتریها و میکرو ارگانیسم ها نیز می باشد که آنها نیز مشکلاتی همراه دارند.
وارد شدن گرد و خاک بداخل برج نیز در بعضی مواقع ایجاد اشکال می نماید.در کل این مشکلات باعث می شود که بازدهی دستگاه کم شده و در نتیجه از نظر اقتصادی مخارج زیادتری خواهند داشت. در این مجموعه طبیعت این مشکلات و شرایط بوجود آمدن آنها و راههای جلوگیری از آنها را بطور مختصر شرح خواهیم داد.موارد استفاده از برجهای خنک کننده را نیز در بخش های دیگری از این مجموعه را در بر می گیرد.
عموماً برجهای خنک کننده (cooling tower) را به سه گروه تقسیم می کنند:
1. برجهای خنک کننده مرطوب
2. برجهای خنک کننده مرطوب- خشک
3. برجهای خنک کننده خشک

در برجهای خنک کننده مرطوب، آب نقش اصلی و اساسی را داشته و هدف نیز همان خنک کردن آب است. این نوع دستگاهها که خود به چند گروه و دسته تقسیم می شوند در صنعت دارای کاربرد فراوانی است.
از یرجهای خنک کننده خشک بیشتر در مکانهای که آب کافی برای خنک کردن برج وجود ندارد استفاده می شود. عمل خنک کردن آب را نیز میتوان از برجهای سینی دار بصورت مرحله ای انجام داد.ولی عملاً بعلت وجود هزینه های زیاد ساخت ،نگهداری و کنترل سیستم این روش ، معمول نمی باشد.
برای انجام عملیات خنک سازی آب می توان از برجهای آکنده و سینی دار استفاده نمود.با وجود این در مواردی که فازهای مورد نظر آب و هوا با شند بعلت فراوانی و ارزان بودن فازهای فوق بدلایلی که در صفحه قبل ذکر شد از دستگاههای دیگری استفاده می گردد که ساختن و نگهداری آنها مستلزم هزینه های زیادی نمی باشد. از این جهت بیشتر دستگاههایی که در مقیاس صنعتی بکار می رود ساختمان و خصوصیات بسیار عمده ای را دارا است که اینک به انواع مختلف این دستگاهها اشاره می شود.
فصل اول
بررسی برجهای خنک کننده و اجزاء آن
برج خنک کننده : COOLING TOWER
برج خنک کن دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیعی در تماس آب با هوا ، عمل تبخیر را آسان نموده و در نتیجه 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 بخار می شود و سبب خنک شدن آب می گردد.باید توجه داشت که آب مقدار اندکی از گرمای خود را از طریق تشعشع (Radiation) ودر حدود 4/1آن را از راه هدایت (Conduction) و جابجائی (Convection) و بقیه را از راه تبخیر از دست می‌دهد.
اختلاف فشار بخار آب بین سطح آب و هوا باعث تبخیر می شود.این اختلاف بستگی به دمای آب و میزان اشباع هوا از آب دارد.

مقدار گرمای که بوسیله مایعی جذب یا دفع می شود از رابطه زیر بدست می آید :
TDE=W×S×
در رابطه بالا:
E :گرمای دفع یا جذب شده بر حسب BTU/hr یا CAL/hr
W :دبی مایع خنک شونده بر حسب lb/hr
S : گرمای ویژه مایع خنک کننده بر حسب lb.f/ Btu
TD :کاهش دمای مایع خنک شونده بر حسب f
در حالیکه عمل خنک شدن از طریق تبخیر انجام می گیرد گر مای نهان تبخیر از دست داده شده باید به آن اضافه گردد و آن برابر است با حاصل ضرب گرمای نهان تبخیر در دبی .
مقدار تبخیر بستگی دارد به سطح بر خورد آب با هوا و همچنین شدت جریان هوا دارد. برای اینکه حداکثر بهره برداری که در طرح آن بکار رفته است رعایت شود در برجهای خنک کننده که آکنده های آن از نوع splash packing می باشد آب به صورت قطره های در سطوح برج پخش می شود تا سطح وسیعی بوجود آید البته برای این منظور می توان از آکنه های نوع film packing نیز استفاده کرد.
جریان هوا در برج به صورت کشش طبیعی با استفاده از دودکش های هذلولی شکل یا کشش مکانیکی بوسیله بادبزنهای مناسب در جهت مخالف آب ( counter-flow) و یا به طور متقاطع (cross-flow) با آن به جریان می افتد .
سیستم برج خنک کننده :
در سیستم برج خنک کننده آب گرم کندانسور از برج خنک کننده عبور می کند و با هوا تماس می یابد. در برجهای خنک کننده با کشش طبیعی ،پوسته خارجی برج از بتن مسلح ساخته شده ودر روی پایه ها تکیه دارد . هوا از قسمت پائین وارد برج خنک کننده می شود و به طرف بالا جریان می یابد و از دهانه بالای برج خارج می گردد.

انواع دیگری از برجهای خنک کننده که از چوب و سایر مصالح ساخته می شود نیز وجود دارد.در برجهای خنک کننده با کشش طبیعی هوا شکل برج طوری طراحی می شود که جریان سریع هوا در داخل برج بوجود آید.
آب گرم از کندانسور در ارتفاع 10 تا 15 متر بالاتر از سطح استخر به سیستم پخش کننده آب وارد می شود . در برجهای قدیمی تر صفحه ای که آب خروجی از کندانسور به آن ریخته می شود دارای سوراخهای منظمی در قسمت پائین است که آب از داخل این سوراخها به فنجانهای زیرین می ریزد. این فنجانها باعث پاشش آب و تبدیل آنها به قطرات کوچک می شوند. یک سیستم خیلی جدید برای پخش آب در برج خنک کننده بکار بردن لوله هایی است که در سطح بالای آن شیپوره هایی برای پاشش آب تعبیه شده است.
تبادل حرارت بین هوای بالارونده از برج و آبی که از برج سرازیر است با تغییر حرارت محسوس در اثر اختلاف درجه حرارت بین آب و هوا انجام می شود. سهم این قسمت از تبادل حرارتی خیلی کم است و قسمت عمده تبادل در اثر تبخیر مقدار کمی آب که پیوسته همراه هوا می باشد،انجام می شود. در اثر این عمل مقدار زیادی گرما از آب سرازیر شده در برج خنک کننده ( بستگی به مقدار آبی که تبخیر شده است) به هوا منتقل می گردد(Evaporating loss). ضمناً مقداری از قطرات آب بوسیله هوا بخارج از برج پراکنده می شود(Windage loss). برای جلوگیری از خروج قطرات آب یک شبکه چوب در اطراف برج و حدود 3 متر بالاتر از توده تخته ها قرار دارد . کمبود آب تبخیر شده در سیستم برج خنک کننده باید از منبع خارجی جبران شود که به آن ،آب تکمیلی یا آب جبرانی (Makeup) گویند . برای این منظور در صورت امکان از آب رودخانه استفاده کرد یا فاضلابها را تا حد امکان صاف و تصفیه کرده و استفاده نمود .
هنگامیکه از نظر فضای ساختمان برج خنک کننده محدودیتی وجود داشته باشد ظرفیت برج خنک کننده راتا حد امکان با استفاده از بادبزنهای مخصوص و بزرگی اضافه می نمایند. این بادبزنها مقدار عبورهوای خنک کننده در داخل برج را زیاد می نماید .



عوامل مؤثر در طراحی برجهای خنک کننده : عوامل مؤثر در طراحی برجهای خنک کننده را بطور خلاصه می توان بصورت زیر بیان کرد :
1. میزان افت درجه حرارت (اختلاف دمای ورودی وخروجی برج)
2. اختلاف بین درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت مرطوب هوا
3. دمای مرطوب محیط : اصولاً خنک کردن آب زیر این دما غیر ممکن است .
4. شدت جریان آب
5. شدت جریان هوا
6. نوع آکنه های برج
7. روش پخش آب
به تجربه ثابت شده است که برای هر 10 درجه فارنهایت افت دما در برج خنک کننده میزان تبخیر در حدود یک درصد کل آب در حال گردش می باشد .
چون نمک های کلرور حلالیت زیادی دارند غلظت یون کلر در آب ورودی به برج وآب در حال گردش راهنمای بسیار خوبی برای تعیین غلظت بوده و بنابراین همیشه باید آنرا بازدید و بررسی نمود .
افزایش غلظت مواد محلول و مواد معلق در آب در حال گردش در برج خنک کننده ایجاد اشکال می نماید که برای جلوگیری از افزایش غلظت مواد محلول و مواد معلق مقداری از آب در حال گردش را تخلیه می کنند که این آب در صنعت به زیر آب (Blow down) معروف است .
مقدار آب برج همچنین ممکن است تصادفی یا بوسیله باد تقلیل یابد . اصولاً در برجهای خنک کننده مقداری آب بصورت گرد درآمده و توسط باد یا کشش از برج خارج می شود .
مقدار تخلیه لازم در یرج برای کنترل مواد محلول و معلق مجاز را می توان از رابطه زیر بدست آورد :
M=(B+W)*C
که در رابطه فوق
B : مقدار زیر آب بر حسب gal/hr یا m3/hr
E : مقدار آب تبخیر شده بر حسب gal/hr یا m3/hr
C : ضریب غلطت پیشنهاد شده برای برج
W : مقدار آبی که توسط باد خارج می شود بر حسب gal/hr یا m3/hr
مقدار آبی که باد همراه خود از برج خارج می سازد در رابطه بالا منفی است ،زیرا آب مواد محلول و معلق را نیز با خود می برد . بنابراین تاثیر در غلظت و بالا بردن املاح آب ندارد .
مقدار آب لازم جهت آب کسری برج از رابطه زیر بدست آورد :
MAKE UP = E +B + W
اطلاعاتی که از طرف خریداران در اختیار فروشندگان قرار می گیرد در طرح برج اهمیت فراوانی دارد . مانند اختلاف دما ، مقدار آب در حال گردش ،مقدار زیر آب .
کمبود آب در اثر تبخیر و باد را با استفاده از رابطه های بالا بررسی می کنند .

قسمتهای اصلی برج خنک کننده:

الف) لوله ها و آکنه هاشامل قسمتهای هستند که درجریان انتقال حرارت دخالت داشته در ضمن باعث می شود که مقدار آب گرد شده که همراه باد خارج می شود کم شده و از خروج آنها از برج جلوگیری شود.همچنین نگهدار خوبی برای قسمتهای دیگر برج می باشد . در مورد مشخصات آکنه ها در همین فصل توضیح داده خواهد شد.
ب)حوضچه
حوضچه در پائین برج قرار دارد که آب خنک کننده در آن جمع می گردد.به حوضچه یک جریان بنام آب تکمیلی یا آب جبرانی (MAKE UP) وارد می شود و یک جریان برای استفاده در دستگاههای تبادل حرارت از آن خارج می گردد .علاوه بر جمع آوری آب در حوضچه ،آب قبل از اینکه به سمت کندانسور پمپ شود صاف نیز می گردد.
حوضچه های برجهای بزرگ و مفید از بتن ساخته شده اند .عموماً این حوضچه ها طوری طراحی می شوند که برج بدون اضافه کردن آب جبرانی می تواند برای چندین ساعت کار کند .
از زهکش برای برطرف کردن لجن ته نشین شده و کنترل سطح آب در حالتی که جریان موج دار که در کف قرار دارد ترک می کند و به میان سرندی که از ورود اشغال تجمع یافته به ورودی پمپ جلوگیری می کند ،می ریزد .
پ)بادبزنها
در برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی باد بزنهای نصب می شوند تا جریان هوای لازم را جهت عبور از آکنه ها تولید نماید .بادبزنها در برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی کاربرد دارند . توضیح در این مورد ضرورتی ندارد و به همین مقدار اکتفا می شود .
ت) حذف کننده ها
این وسیله از خارج شدن قطرات آب بوسیله کشش هوا از برج جلوگیری بعمل می آورد . تیغه ها معمولاًطوری نصب می شوند که با سطح افق زاویه ای در حدود 45 درجه بسازد .جنس این تیغه ها از چوب ، فلز یا پلاستیک ممکن است ساخته شده باشند .درباره کشش و حذف کننده های کشش بعداً مفصلاً توضیح داده خواهد شد .
ث) آکنه ها دو نوع آکنه ها که در برجهای خنک کننده ممکن است مورد استفاده قرار گیرد عبارتند از :
1. SPLASH PACKING
2. FILM PACKING
1. SPLASH PACKING :
در این نوع آکنه ها آب بر اثر برخورد با تیغه ها پخش و به صورت قطره قطره در آمده که در نتیجه ایجاد سطح وسیع می نماید .از آنجایکه قطرات آب همراه پیوسته بوده و وزن سنگین دارند این نوع دسته بندی ممکن است در اثر جریان دائمی از هم گسیخته گردد.
2. FILM PACKING :
در این نوع آکنه ها سطح وسیع از آب در اثر جریان آن در روی تیغه ها بوجود می آید . به طرق گوناگون می توان چنین سطح وسیعی ایجاد کرد
a. GIRD PACKING
در این نوع آکنه ها از یک سری شبکه های که معمولاً از چوب بوده و روی یکدیگر قرار گرفته اند استفاده می شود .این شبکه ها طوری نصب گردیده که همراه هر شبکه با شبکه های اطراف خود زاویه 90 درجه می سازند وباین شکل در سطوح شبکه ها پخش می گردد .
b. RANDOM PACKING
این نوع آکنه ها موادی با سطح زیاد درست شده که به طور نا منظم در داخل برج قرار دارند . یکی از دلایل نا مرغوب بودن این نوع آکنه ها ایجاد مقاومت زیاد در مقابل جریان هوا می باشد . این نوع آکنه ها دارای قسمتهای حلقوی است که قطر هر حلقه با طول آن برابر است . این حلقه ها از جنس های مختلفی یوده وسطح تماس آب با هوا را زیاد می کنند.
c. PLATE TYPE FILM PACKING
این نوع آکنه ها از صفحات نازک پلاستیکی چین دار ساخنه شده اند که با زاویه کمی کمتر از 90 درجه با سطح افق نصب شده اند. چین های روی صفحات باعث بوجود امدن سطح زیاد می گردند .
مشخصات و خصوصیات آکنه ها در بخش های آینده تشریح خواهد شد .آکنه ها باید طورب انتخاب شوند تا هم سطح تماس آب و هوا برای نسبتهای بالای انتقال حرارت و انتفال جرم مناسب یاشند و هم مقاومت کمتری در مقابل جریان هوا داشته باشند .آکنه ها باید محکم ، سبک و در برابر خوردگی و خراب شدن مقاوم باشد.
مشخصات و خصوصیات آکنه ها :مشخصات و خصوصیات آکنه یک برج خنک کننده را در یک برج خنک کننده آزمایشی اندازه گیری می کنند. یک نمونه از این برج در نیروگاه برق groyden A در سال 1950 بنا شده بود و در آن زمان فکر می کردند بزرگترین نوع خود در کشور باشد . در این برج یک مقطع از آکنه با مربعی به ضلع 4 ft وعمق 8 ft را می توان زیر یک تغییر بار آب و هوا و اتلاف حرارتی برای اندازه گیری ضریب انتقال حجمی و مقاومت جریان هوا نصب و آز مایش کرد . بزرگی این برج یک مسئله اساسی است در غیر اینصورت مقدار آبی که به ظرف پائین دیواره ریزش می کند کافی است تا بر روی دقت آزمایش تاثیر بگذارد.
هر دو جریان آب وهوا توسط اوریفیس اندازه گیری می شود . جریان آب بیشتر در مقابل یک حجم اندازه گیری شده تانک ، چک خواهد شد.

انواع برج خنک کننده : الف) برجهای خنک کننده مرطوب : WET - COOLING TOWER برجهای خنک کننده مرطوب حرارت تلف شده به وسیله دستگاه را به وسیله مکانیزمهای زیر به محیط می دهند: 1. بوسیله افزایش حرارت هوای اطراف 2. بوسیله تبخیر بخشی ازآب در حال گردش در سیستم 3. بوسیله افزایش دمای مخزن طبیعی آب جمع آوری سرد شده برجهای خنک کننده یک سیستم توزیع و پخش آب گرم دارند که آب را بصورت یکنواخت روی یک شبکه کاری مشبک از تخته های افقی نزدیک به هم می باشد که این شبکه ها آکنه نامیده می شوند . آکنه ها آب سرازیر شده از بالای برج را با هوایی که از میان آنها حرکت می کند کاملاً مخلوط کرده بطوریکه آب بصورت یک قطره از یک آکنه به سطح آکنه دیگر توسط نیروی ثقل خود می ریزد . هوای بیرونی از طریق منافذی که بصورت میله های افقی در اطراف برج قرار دارند وارد می شوند . این میله ها بمنظور نگهداری آب در داخل خود بطرف پائین مایل هستند . در اثر اختلاط آب و هوا ، انتقال حرارت و انتقال جرم اتفاق افتاده و در نتیجه آب سرد می گردد . آب سرد شده در حوضچه بتنی که در انتهای برج قرار دارد جمع آوری شده و سپس بطرف کندانسور پمپ می شود . اکنون هوای مرطوب و گرم از بالای برج خارج می گردد . برجهای خنک کننده مرطوب بصورت برجهای خنک کننده با کشش طبیعی و برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی دسته بندی می شوند . ب)برجهای خنک کننده خشک DRY – COOLING TOWER:

ب)برجهای خنک کننده خشک DRY – COOLING TOWER:در مکانهای که آب کافی برای برج خنک کننده مرطوب وجود ندارد ، می بایست از اتلاف بر اثرتبخیرحداکثر جلوگیری بعمل آورد ، از این نوع برج استفاده می شود .دربرجهای خنک کننده خشک ، آب در حال گردش از میان لوله های پره دار عبور کرده بطوریکه هوای سرد از روی آنها عبور می کند .بنابراین حرارت آب در حال گردش از طریق لوله ها خارج شده و جذب هوای سرد می گردد.
برجهای خنک کننده خشک می توانند با کشش طبیعی و یا با کشش مکانیکی عمل نمایند .یک افشانک هوا که با بخار کار می کند با خارج کردن هوا و سایر گازهای غیر قابل تراکم به برقراری خلا کمک می کند . برای جلوگیری از نشت هوا به داخل دستگاه پمپ گرادیان اصلی فشار در داخل برج را مثبت نگه می دارد .ممکن است قسمتی ازکار پمپ توسط توربین هیدرولیک بازیابی گردد . این عمل پس از خروج آب از برج در مسیر آب فشانه های جتی انجام می گیرد .
فشار متراکم و درجه حرارتهایی که یک برج خنک کننده خشک بکار می برد بطور قابل ملاحظه ای بیشتر از برج مرطوب است . برای دستیابی به فشار بیشتر ، مساحت کوچکتری برای فضای بین دو تیغه آخرین مرحله در بوربین با فشار کم ضروری است . در یک برج خنک کننده خشک با کشش طبیعی ، شناوری هوای گرم شده باعث جریان یافتن هوا در سرتاسر سطوح مولد حرارتی می گردد که برای انتقال حرارت آب داغ به جریان هوا ضروری است . همچنین می توان جریان هوا را با ایجاد کشش القائی یک بادبزن افزایش داد . کشش مکانیکی استفاده شده از یک بادبزن ابعاد برج را تقلیل داده ولی باعث اتلاف انرژی بیشتری در دستگاه می گردد .
برج خنک کننده خشک فقط باعث اضافه شدن انتالپی به هوا می گردد . در نتیجه مشکلاتی از قبیل یخ زدگی که در برج خنک کننده مرطوب در شرایط خاص جوی با آن مواجه است ، ایجاد نمی شود .
ج )برجهای خنک کننده خشک-مرطوب WET-DRY COOLING TOWER :با توضیحاتی که در مورد دو نوع برجهای قبلی داده شد مشخص می شود که برجهای مرطوب همیشه مقداری آب بصورت تبخیر ، مکش توسط هوا و نشتی مصرف می کنند .همچنین این برج دچار مشکل پراکندن ذرات آب هست .
برجهای خنک کننده خشک مشکلی بر کارکرد نیروگاه بخصوص در موقع گرم شدن هوای محیط تحمیل می کند .
در چنین مواردی برای کاهش عوارض حاصل از دو نوع برج ذکر شده از برجهای خنک کنننده خشک-مرطوب استفاده می شود .
همانطوری که از نام این نوع برجهای خنک کننده استنباط می شود یک برج خنک کننده خشک- مرطوب بوسیله ترکیبی از برجهای خشک و مرطوب عمل می کند . این سیستم دارای دو مسیر هوای موازی و دو مسیر آب سری می باشد .
قسمت بالای برج قسمت خشک می باشد که شامل لوله های پره دار است و قسمت پائین برج دارای آکنه ها است قسمت مرطوب است .
آب گرم پروسس از قسمت فوقانی برج وارد لوله های پره دار شده و ضمن عبور ماپیچ از لوله ها قسمت خشک را ترک کرده و تحت اثر نیروی جاذبه از میان آکنه ها در قسمت مرطوب به حوضچه آب سرد می ریزد .
هوای محیط بصورت دو جریان از میان قسمتهای خشک ومرطوب کشیده می شود .این دو جریان بهم پیوسته و قبل از ترک برج در داخل آن مخلئط می شود . چون اولین جریان بصورت خشک گرم شده و حتی خشک تر از هوای محیط می گردد . در حالیکه جریان دوم بطور معمول اشباع است ، بنابراین مخلوط هوای که برج را ترک می کند زیر اشباع است .
دو فایده مهم برای برجهای خشک و مرطوب وجود دارد :
1. هوای زیر اشباع خروجی ذرات آب کمتری نسبت به برج مرطوب ایجاد نموده و شرایط اقلیمی مطلوب آنها را کاملاً حذف می کند .
2. چون آب در قسمت خشک قبلاً خنک شده است بنابراین افت های ناشی از تبخیر در قسمت مرطوب کاهش یافته است و در نتیجه از مصرف آب جبرانی برای جبران تبخیر آب بطور قابل ملاحظه ای کاسته خواهد شد .
نسبت حرارت گرفته شده در قسنتهای خشک و مرطوب بوسیله دو پارامتر تنظیم می گردد . برای مثال اگر آب مشکل اصلی باشد ، برج را با قسمت خشک بزرگتری نسبت به قسمت مرطوب می سازند . بعلاوه تبخیر را می توان توسط یک کنترل کننده که جریان هوا را از میان قسمت مرطوب تنظیم می کند تغییر داد .
در آب و هوای سرد زمستان برای تقلیل اختلاف دمای ورودی و خروجی آب به برج برای معتدل ساختن دمای آب برگشتی به پروسس، عبور هوا از میان قسمت مرطوب را قطع نموده و برج را بصورت یک برج خنک کننده خشک تبدیل کرد . از طرف دیگر می توان زیر فن یک مانع بصورت یک در تعبیه کرد که می توان از آن در آب و هوای گرم که قسمت خشک برج مشکلی برای کارکرد نیروگاهی ایجاد می کند برای افزایش دمای محیط استفاده کرد .
برجهای خنک کننده خشک – مرطوب در مواردیکه امکان دسترسی به آب هست و نیز نیاز به کاهش مؤثر ذرات باشد مورد استفاده قرار می گیرد .

انواع برجهای سرد کننده آب
برجهای که برای سرد کردن آب مورد استفاده قرار می گیرند معمولاً از چوب ساخته می شوند .این چوب از نوع مخصوص است که مقاومت بسیاری در مقابل رطوبت دارد . معمولاً در اثر تماس آب با چوب احتمال روئیدن گیاهان قارچی در درون خلل و فرج چوب وجود دارد. از این رو پوشش نازکی از لاستیک نئوپرین روی چوب ایجاد می کنند تا از حمله گیاهان قارچی در امان باشد .
بر دیواره های برج علاوه بر چوب از مواد دیگری نظیر ملات ، پنبه نسوز و پلاستیکهای مختلف استفاده می شود .حتی برجهای وجود دارند که تماماً از مواد پلاستیک ساخته می شوند . آکنه های داخل برج همگی از جنس چوب بوده و به صورت قطعات باریک ونازک بر روی یکدیگر قرار داده می شود .
چوبها را می توان به انواع مختلف روی یکدیگر قرارداد .نوع بسیار متداول این است که در هر ردیف موازی با هم چیده شوند و جهت چوبها در هر ردیف عمود بر جهت آنها در ردیف بالاتر باشد .
استفاده از آکنه های پلاستیکی و حتی از جنس استیل نیز مقدور است که در آن صورت بکمک قالب ریزی آنها را بصورت شبکه های مختلف در می آورند .
برای آنکه افت فشار در طول برج به کمترین حد ممکن کاهش یابد درصد فضای خالی به حجم برج معمولاً بسیار زیاد و در حدود 90 درصد اختیار می شود . در چنین حالتی می توان انتظار داشت که فاز آب علاوه بر حرکت از روی آکنه ها بشکل قطرات مجزا در فضای خالی برج به پائین بریزد که در این صورت سطح تماس موجود بین آب وهوا علاوه بر قسمتهای مرطوب آکنه ها شامل مجموع سطوح این قطرات نیز می باشد .بنابراین خصوصیت مشترک برجهای خنک کن این است که آب توسط نیروی ثقل خود از بالا روی آکنه ها ریخته و توسط جریان هوایی که اطراف آن وجود دارد خنک می شود .
برجهای خنک کننده به دودسته عمده زیر تقسیم می شوند :
1. برجهای خنک کننده با کشش طبیعی هوا
2. برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی هوا
که هر یک از این دو دسته به انواع زیر دسته بندی می شوند :
i. برجهای خنک کننده با جریان متقابل COUNTER FLOW
ii. برجهای خنک کننده با جریان عرضی CROSS FLOW

انواع برجهای خنک کننده با کشش طبیعی هوا
این نوع برجها شامل انواع کلی زیر است :
1. استخرهای خنک کننده :استخر های خنک کننده معمولی و ساده ترین نوع دستگاههای خنک کننده می باشند و عمل خنک شدن بوسیله تماس آب با هوا در سطح استخر انجام می گیرد .قسمتی از خنک شدن بوسیله تماس آب با هوا در سطح استخر انجام گرفته وقسمتی از خنک شدن نیز بوسیله تبادل حرارت و انتقال آن به دیواره ها و کف استخر انجام می گیرد .آب از یک سوی استخر خارج شده و آب برگشتی از طرف دیگر وارد استخر می گردد.
ساختن این نوع دستگاههای خنک کننده بسیار آسان است ولی احتیاج به فضاید وسیعی داشته و مخارج بسیاری برای عمل حفاری لازم است . میزان انتقال حرارت در این نوع استخرهای خنک کننده بسیار کم بوده و راندمان پائین می باشد .
2. استخر های آبپاش :این استخرها دارای آبپاشهایی هستند که چندین فوت بالاتر از استخر قرار گرفته اند . این استخرها دارای دیواره های روزنه دار کنبدی شکلی هستند که کار این حصارها جلوگیری از انتقال آب توسط جریان هوا می باشد .از مزایای این نوع استخرها نسبت به نوع قبلی اشغال فضای کمتر ، مخارج احداث کمتر و زمان تماس کمتر آب وهوا می باشد.
خنک کننده های تزئینی :در برخی موارد برای سیستم های کوچک از استخرهای تزئینی استفاده می شود . از معایب این نوع خنک کننده ها تبخیر زیاد آب در محیط و احتمال حمله بیشتر قارچها و باکتریها و لجن می باشد .
از مزایای این نوع خنک کننده ها ، دامنه خنک کردن بیشتر است . از این نوع خنک کننده ها بیشتر در رستورانها و هتلهای بزرگ استفاده می شود .
برجهای جوی :
حرکت هوا در این برجها بستگی به وزش باد دارد .آب از بالای برج بطرف پائین سرازیر شده بطوریکه جریان هوا یطور افقی جریان عمودی آب را قطع می کند که در این حالت قسمتی از جریان هوا را جابجایی گرمای حاصل از آب گرم بوجود می آورد .
این نوع برجها بعلت در دسترس نبودن قطعات یدکی آنها دارای عمر نسبتاً کوتاه و گردش مجدد هوا در آنها بنحوی انجام نمی گیرد . از خصوصیات ویژه این نوع برجها بلند و کوتاه بودن ساختمان برج است . بنابراین پمپهایی با فشار زیاد برای پمپ کردن آب به بالای یرج مورد استفاده قرار می گیرد .در ساخت این نوع برجها می بایست دقت بسیار زیادی بخرج داد تا استحکام و مقاومت آنها در برابر وزش بادهای شدید زیاد باشد .چون این نوع برجها دارای ارتفاع زیادی هستند لذا احتیاج به لنگرهای مناسبی دارند .
افت دمایی آب بستگی به سرعت و جهت حرکت باد دارد و مخارج احداث این نوع برجها زیاد است .
برج خنک کننده با کشش طبیعی :این نوع برجها ابتدا در اروپا توسعه یافتند . نخستین برج خنک کننده با کشش طبیعی در ابتای قرن حاضر در هلند بنا شد که از چوب ساخته شده بود . بعدها جنس این برجها از چوب به استیل تغییر یافت و امروزه این نوع برجها از بتن مسلح ساخته می شوند . در ابتدا شکل آنها شبیه استوانه های بود که از وارانه کردن یک مخروط ناقص از طرف دیگر آن بدست آمد ه و لیکن امروزه شکل آنها بصورت هیپربولیکی است . این نوع برجها بیشتر در انگلستان استفاده می شوند و در ایالات متحده اولین نوع از این برج در سال 1972 ساخته شده است . یک برج خنک کننده با کشش طبیعی اساساً شامل یک پوسته خالی بشکل دودکش است که ممکن است بالغ بر 330 ft ارتفاع و 300ft قطر داشته باشد. در حالیکه در دودکش خنک کننده آکنه هایی تعبیه شده که وظیفه پخش بهتر آب را انجام می دهند و ارتفاع بستر آکنه ای به 30 ft می رسد .
در حال حاضر در بالای دودکش خنک کننده معمولاًیک حذف کننده نصب می شود تا از خروج قطره آب توسط هوا جلوگیری نماید . در غیر اینصورت قطرات آب توسط جریان هوا به بیرون منتقل شده و در صورت خروج در اطراف برج ته نشین شده و بصورت باران کثیف در می آیند .
پوسته این برجها از بتن آرمه ساخته می شود که شکل آن بصورت هذلولی تغییر یافته است . این پوسته بر روی پایه هایی که بمنظور ورود هوای آزاد ساخته شده است نگاهداشته می شوند .همچنین این پایه ها جهت داشتن مقاومت لازم در برابر نیروهای ******نده حاصل از جریان هوا در داخل پوسته بصورت شیبدار ساخته می شود .
چون این نوع از برجها از پروانه یا فن جهت جریان هوا استفاده نمی کنند می بایست عاملی برای ایجاد جریان هوا وجود داشته باشد .این عامل بصورت فشار توسط اختلاف دانسیته های هوای سرد خارج و هوای گرم و مرطوب داخل ایجاد می گردد.شکل خاص هذلولی مانند دودکش این نوع برجها به جریان یافتن بهتر هوا کمک می کند.
آب توسط پمپ به دانه های آبفشان که در بالای شبکه ای از چوب قرمز قرار گرفته است وارد شده و ضمن پائین آمدن از روی شبکه های چوب مجدداًقطرات جدیدی تشکیل می گردد .
سپس این قطرات جدید برروی آکنه ها ریخته و این عمل تا پائین برج ادامه می یابد .
در اینجا انتقال حرارت بین هوای سرد ورودی از انتهای برج و قطرات آب سرازیرشده صورت گرفته، در نتیجه از حرارت بخاطر گرادیان بین هوا وآب پروسس از آب طرف هوا منتقل میگردد .همچنین اختلاف فشار بخار آب اشباع شده در سطح قطرات با بخارآب در هوایی که در جهت مخالف آب جریان دارد به تبادل حرارتی کمک می کند .
کار و وظیفه اصلی دودکش خنک کننده افزایش سطح جانبی بین آب گرم و هوای سرد است که این عمل بوسیله پاشیدن قطرات ریز آب در آکنه های نوع splash یا بوسیله فراهم کردن سطح بزرگی از آب بصورت یک لایه متحرک در آکنه های نوع film صورت می گیرد . همچنین مقطع هیپربولیکی استحکام بیشتری را داراست و در مقایسه با شکلهای دیگر مقاومت بیشتری در برابر جریان باد ایجاد می کند . پس بطور اساسی به مواد کمتری برای ساخت این بدنه ها احتیاج است و می توان ضخامت این دودکش ها را در قسمت میانی به 6-7 اینچ رساند .
برجهای خنک کننده با کشش طبیعی ممکن است از نوع جریان متقابل (جهت حرکت هوا و قطرات مخالف یکدیگر) و یا از نوع جریان متقاطع (جهت حرکت هوا و قطرات عمود بر یکدیگر) باشند .
در برجهای جریان متقابل آکنه ها بصورت یک سطح وسیع گسترده شده اند و در نتیجه دارای ارتفاع کمی هستند. در برجهای جریان متقاطع آکنه ها بر روی حلقه ای که در خارج از برج قرار دارد سوار شده اند .
انتخاب بین انواع مختلف از برجهای خنک کننده به عوامل زیادی بستگی دارد که مهمترین عوامل شرایط اقلیمی، اقتصادی و آب و هوایی می باشد

انواع برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی هوا
در برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی ،هوا بوسیله یک یا چند باد بزن (FAN) که بطور مکانیکی عمل می نمایند بحرکت در می آید .بطوریکه در ژنراتورهای بخار ،باد بزنها که از نوع کشش اجباری هستند در سطح زیرین جهت راندن هوا بداخل برج نصب شده اند .از لحاظ تئوری این نوع برج ترجیح داده می شود ،زیرا فن با هوای خنک کننده کار می کنند و بدین جهت نیروی کمتری را تلف می کنند . بهر حال آزمایش و کار با این نوع فن ها دارای بعضی نقطه ضعف ها است که از آنجمله می توان به موارد ذیل اشاره کرد :
پخش وتوزیع هوا ، نشت وتراوش ،برگشت هوای خروجی مرطوب و داغ به برج و جمع شدن شبنم و سرماریزه در ضمن کار در زمستان .
در برجهای کشش مکانیکی ،فن ها جایگزین دودکش ها در برجهای کشش طبیعی می شوند .
خصوصیات عمل سرمایش (خنک کردن) قدری متفاوت است .در شرایط آب وهوایی که رطوبت بسیار پائین است برجهای کشش طبیعی بطور رضایت بخشی عمل می کنند و در برجهای کشش مکانیکی بسیار اقتصادی تر خواهند بود .
برای واحدهای کوچک چند سلولی بدون شک برجهای کشش مکانیکی ارزانتر از برجهای کشش طبیعی است ، اما در مورد واحدهای بزرگ که تمایل به زیاد شدن هزینه های اصلی و اولیه وجود ندارد بکار بردن برجهای کشش مکانیکی هزینه توان مورد نیاز بادبزن می بایست مورد بررسی قرار گیرد .
یکی از اشکالات کاربرد برجهای کشش مکانیکی تخلیه ذرات پخش شده از برج در ارتفاع کم می باشد که ممکن است این ذرات بداخل ورودی های هوا کشیده شوند . این برگشت مجدد ذرات می تواند سبب نزول ذرات و بدی عملکرد مجموعه بزرگی از تجهیزات سلولهای برجهای کشش مکانیکی گردد .بعلاوه اگر ذرات بطرف زمین کشیده شوند ممکن است اطراف برج مه آلود شود .از مزایای اصلی این برجها می توان موارد زیر را نام برد :
1. اطمینان از بجریان انداختن هوای مورد نیاز به هر میزان و در شرایط اقلیمی و آب و هوائی
2. استفاده از پمپهای با فشار کم
3. اشغال فضای کمتر جهت بهره برداری از این نوع دستگاههای مبرد
4. تنظیم دقیق دمای آب
5. سرمایه اولیه کم و هزینه ساخت ناچیز
از معایب این نوع برجها می توان به موارد زیر اشاره کرد :
1. قدرت زیاد باد بزنها مستلزم خرج زیادتر است .
2. ایجاد سروصدا و لرزشهای فراوان حاصل از گردش پروانه ها
3. خسارات ناشی از خرابی فن ها و فساد الوار
شش مکانیکی خواهد بود .

برج خنک کننده دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیع تماس آب با هوا تبخیر 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 آب مقداری از گرمای خود را به طریق تشعشع ،هدایتی وجابجایی و بقیه از راه تبخیر از دست می‌دهد.
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 جذب و از دستگاه دور می سازد. این کار باعث ادامه کار یکنواخت و پایداری دستگاه می شود.
در دستگاههایی که به دلایلی مجبوریم آب را بگردش در آوریم و یا به کار ببریم باید بنحوی گرمای آب را دفع کرد. با بکار بردن برجهای خنک کننده این کار انجام می گیرد. در تمام کارخانه ها تعداد زیادی دستگاههای تبدیل حرارتی (heat exchanger) وجود دارد که در بیشترآنها آب عامل سرد کنندگی است.
بدلایل زیر آب معمولترین سرد کننده هاست:
1. بمقدار زیاد وارزان در دسترس می باشد.
2. به آسانی آب را می توان مورد استفاده قرار داد .
3. قدرت سرد کنندگی آب نسبت به اکثر مایعات( در حجم مساوی )بیشتر است.
4. انقباض و انبساط آب با تغییر درجه حرارت جزیی است.
هر چند که آب برای انتقال گرما بسیار مناسب است با بکار بردن آن باعث بوجود آمدن مشکلاتی نیز می شود.
آب با سختی زیاد باعث رسوب سازی در دستگاهها شده و همچنین از آنجایی که بیشتر این دستگاهها از آلیاژ آهن ساخته شده اند مشکل خوردگی بوجود می آید. از طرف دیگر بیشتر برجهای خنک کننده در بر خورد مستقیم با هوا و نور خورشید می باشند محیط مناسبی برای رشد باکتریها و میکرو ارگانیسم ها نیز می باشد که آنها نیز مشکلاتی همراه دارند.
وارد شدن گرد و خاک بداخل برج نیز در بعضی مواقع ایجاد اشکال می نماید.در کل این مشکلات باعث می شود که بازدهی دستگاه کم شده و در نتیجه از نظر اقتصادی مخارج زیادتری خواهند داشت. در این مجموعه طبیعت این مشکلات و شرایط بوجود آمدن آنها و راههای جلوگیری از آنها را بطور مختصر شرح خواهیم داد.موارد استفاده از برجهای خنک کننده را نیز در بخش های دیگری از این مجموعه را در بر می گیرد.
عموماً برجهای خنک کننده (cooling tower) را به سه گروه تقسیم می کنند:
1. برجهای خنک کننده مرطوب
2. برجهای خنک کننده مرطوب- خشک
3. برجهای خنک کننده خشک
در برجهای خنک کننده مرطوب، آب نقش اصلی و اساسی را داشته و هدف نیز همان خنک کردن آب است. این نوع دستگاهها که خود به چند گروه و دسته تقسیم می شوند در صنعت دارای کاربرد فراوانی است.
از یرجهای خنک کننده خشک بیشتر در مکانهای که آب کافی برای خنک کردن برج وجود ندارد استفاده می شود. عمل خنک کردن آب را نیز میتوان از برجهای سینی دار بصورت مرحله ای انجام داد.ولی عملاً بعلت وجود هزینه های زیاد ساخت ،نگهداری و کنترل سیستم این روش ، معمول نمی باشد.
برای انجام عملیات خنک سازی آب می توان از برجهای آکنده و سینی دار استفاده نمود.با وجود این در مواردی که فازهای مورد نظر آب و هوا با شند بعلت فراوانی و ارزان بودن فازهای فوق بدلایلی که در صفحه قبل ذکر شد از دستگاههای دیگری استفاده می گردد که ساختن و نگهداری آنها مستلزم هزینه های زیادی نمی باشد. از این جهت بیشتر دستگاههایی که در مقیاس صنعتی بکار می رود ساختمان و خصوصیات بسیار عمده ای را دارا است که اینک به انواع مختلف این دستگاهها اشاره می شود.

بررسی برجهای خنک کننده و اجزاء آن
برج خنک کننده : COOLING TOWER
برج خنک کن دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیعی در تماس آب با هوا ، عمل تبخیر را آسان نموده و در نتیجه 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 بخار می شود و سبب خنک شدن آب می گردد.باید توجه داشت که آب مقدار اندکی از گرمای خود را از طریق تشعشع (Radiation) ودر حدود 4/1آن را از راه هدایت (Conduction) و جابجائی (Convection) و بقیه را از راه تبخیر از دست می‌دهد.
اختلاف فشار بخار آب بین سطح آب و هوا باعث تبخیر می شود.این اختلاف بستگی به دمای آب و میزان اشباع هوا از آب دارد.
مقدار گرمای که بوسیله مایعی جذب یا دفع می شود از رابطه زیر بدست می آید :
TDE=W×S×
در رابطه بالا:
E :گرمای دفع یا جذب شده بر حسب BTU/hr یا CAL/hr
W :دبی مایع خنک شونده بر حسب lb/hr
S : گرمای ویژه مایع خنک کننده بر حسب lb.f/ Btu
TD :کاهش دمای مایع خنک شونده بر حسب f
در حالیکه عمل خنک شدن از طریق تبخیر انجام می گیرد گر مای نهان تبخیر از دست داده شده باید به آن اضافه گردد و آن برابر است با حاصل ضرب گرمای نهان تبخیر در دبی .
مقدار تبخیر بستگی دارد به سطح بر خورد آب با هوا و همچنین شدت جریان هوا دارد. برای اینکه حداکثر بهره برداری که در طرح آن بکار رفته است رعایت شود در برجهای خنک کننده که آکنده های آن از نوع splash packing می باشد آب به صورت قطره های در سطوح برج پخش می شود تا سطح وسیعی بوجود آید البته برای این منظور می توان از آکنه های نوع film packing نیز استفاده کرد.
جریان هوا در برج به صورت کشش طبیعی با استفاده از دودکش های هذلولی شکل یا کشش مکانیکی بوسیله بادبزنهای مناسب در جهت مخالف آب ( counter-flow) و یا به طور متقاطع (cross-flow) با آن به جریان می افتد .

الف) لوله ها و آکنه ها
شامل قسمتهای هستند که درجریان انتقال حرارت دخالت داشته در ضمن باعث می شود که مقدار آب گرد شده که همراه باد خارج می شود کم شده و از خروج آنها از برج جلوگیری شود.همچنین نگهدار خوبی برای قسمتهای دیگر برج می باشد . در مورد مشخصات آکنه ها در همین فصل توضیح داده خواهد شد.
ب)حوضچه
حوضچه در پائین برج قرار دارد که آب خنک کننده در آن جمع می گردد.به حوضچه یک جریان بنام آب تکمیلی یا آب جبرانی (MAKE UP) وارد می شود و یک جریان برای استفاده در دستگاههای تبادل حرارت از آن خارج می گردد .علاوه بر جمع آوری آب در حوضچه ،آب قبل از اینکه به سمت کندانسور پمپ شود صاف نیز می گردد.
حوضچه های برجهای بزرگ و مفید از بتن ساخته شده اند .عموماً این حوضچه ها طوری طراحی می شوند که برج بدون اضافه کردن آب جبرانی می تواند برای چندین ساعت کار کند .
از زهکش برای برطرف کردن لجن ته نشین شده و کنترل سطح آب در حالتی که جریان موج دار که در کف قرار دارد ترک می کند و به میان سرندی که از ورود اشغال تجمع یافته به ورودی پمپ جلوگیری می کند ،می ریزد .
پ)بادبزنها
در برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی باد بزنهای نصب می شوند تا جریان هوای لازم را جهت عبور از آکنه ها تولید نماید .بادبزنها در برجهای خنک کننده با کشش مکانیکی کاربرد دارند . توضیح در این مورد ضرورتی ندارد و به همین مقدار اکتفا می شود .
ت) حذف کننده ها
این وسیله از خارج شدن قطرات آب بوسیله کشش هوا از برج جلوگیری بعمل می آورد . تیغه ها معمولاًطوری نصب می شوند که با سطح افق زاویه ای در حدود 45 درجه بسازد .جنس این تیغه ها از چوب ، فلز یا پلاستیک ممکن است ساخته شده باشند .درباره کشش و حذف کننده های کشش بعداً مفصلاً توضیح داده خواهد شد .
ث) آکنه ها
دو نوع آکنه ها که در برجهای خنک کننده ممکن است مورد استفاده قرار گیرد عبارتند از :
1. SPLASH PACKING
2. FILM PACKING
1. SPLASH PACKING :
در این نوع آکنه ها آب بر اثر برخورد با تیغه ها پخش و به صورت قطره قطره در آمده که در نتیجه ایجاد سطح وسیع می نماید .از آنجایکه قطرات آب همراه پیوسته بوده و وزن سنگین دارند این نوع دسته بندی ممکن است در اثر جریان دائمی از هم گسیخته گردد.
2. FILM PACKING :
در این نوع آکنه ها سطح وسیع از آب در اثر جریان آن در روی تیغه ها بوجود می آید . به طرق گوناگون می توان چنین سطح وسیعی ایجاد کرد
a. GIRD PACKING
در این نوع آکنه ها از یک سری شبکه های که معمولاً از چوب بوده و روی یکدیگر قرار گرفته اند استفاده می شود .این شبکه ها طوری نصب گردیده که همراه هر شبکه با شبکه های اطراف خود زاویه 90 درجه می سازند وباین شکل در سطوح شبکه ها پخش می گردد .
b. RANDOM PACKING
این نوع آکنه ها موادی با سطح زیاد درست شده که به طور نا منظم در داخل برج قرار دارند . یکی از دلایل نا مرغوب بودن این نوع آکنه ها ایجاد مقاومت زیاد در مقابل جریان هوا می باشد . این نوع آکنه ها دارای قسمتهای حلقوی است که قطر هر حلقه با طول آن برابر است . این حلقه ها از جنس های مختلفی یوده وسطح تماس آب با هوا را زیاد می کنند.
c. PLATE TYPE FILM PACKING
این نوع آکنه ها از صفحات نازک پلاستیکی چین دار ساخنه شده اند که با زاویه کمی کمتر از 90 درجه با سطح افق نصب شده اند. چین های روی صفحات باعث بوجود امدن سطح زیاد می گردند .
مشخصات و خصوصیات آکنه ها در بخش های آینده تشریح خواهد شد .آکنه ها باید طورب انتخاب شوند تا هم سطح تماس آب و هوا برای نسبتهای بالای انتقال حرارت و انتفال جرم مناسب یاشند و هم مقاومت کمتری در مقابل جریان هوا داشته باشند .آکنه ها باید محکم ، سبک و در برابر خوردگی و خراب شدن مقاوم باشد.
مشخصات و خصوصیات آکنه ها :
مشخصات و خصوصیات آکنه یک برج خنک کننده را در یک برج خنک کننده آزمایشی اندازه گیری می کنند. یک نمونه از این برج در نیروگاه برق groyden A در سال 1950 بنا شده بود و در آن زمان فکر می کردند بزرگترین نوع خود در کشور باشد . در این برج یک مقطع از آکنه با مربعی به ضلع 4 ft وعمق 8 ft را می توان زیر یک تغییر بار آب و هوا و اتلاف حرارتی برای اندازه گیری ضریب انتقال حجمی و مقاومت جریان هوا نصب و آز مایش کرد . بزرگی این برج یک مسئله اساسی است در غیر اینصورت مقدار آبی که به ظرف پائین دیواره ریزش می کند کافی است تا بر روی دقت آزمایش تاثیر بگذارد.
هر دو جریان آب وهوا توسط اوریفیس اندازه گیری می شود . جریان آب بیشتر در مقابل یک حجم اندازه گیری شده تانک ، چک خواهد شد.

انواع برجهای خنک کننده :

1. استخرهای خنک کن که ساده ترین سیستم خنک کننده می باشند یعنی استخرهای طویل و عریضی ساخته آب گرم توسط یک لوله وارد این استخر شده و در تماس با هوای محیط حرارت خود را از دست میدهد و آب خنک شده را از بالاترین قسمت استخر به سیستم برگشت داده تا با این عمل زمان ماندن آب در استخر را زیاد کرده تا بیشتر آب بتواند در معرض هوا قرار گیرد و تبادل حرارتی بهتر صورت گیرد . استخرهای خنک کن آبپاشی نیز داریم که آب گرم را بصورت قطره قطره درآورده و وارد استخر میکند . با این عمل سطح برخورد آب گرم با هوای محیط در زمان ریزش زیاد گردیده است و راندمان آن از استخر فوق بهتر است فقط در طراحی بایستی حصارهایی جهت جلوگیری از انتقال آب بوسیله باد در نظر گرفته شود.

2. برج با کوران طبیعی هوا بطور افقی یا بطرف بالا متناسب با جهت ریزش آب به جریان انداخته و حرارت را از آب میگیرند . البته قسمتی از جریان هوا را جابجایی گرمای آب بوجود میآورد. یک نوع از این برجهای فاقد بست و بند در برج میباشند . فقط تعداد زیادی سوراخ های پخش کن آب در بالای آن نصب گردیده است. نوع دیگر آن دارای بست و بندهایی چوبی است که راندمان بهتری را داراست در ضمن این برجها خیلی بلند و باریک هستند . پمپهایی با فشار زیاد جهت پمپاژ آب در بالای برج مورد نیاز هستند . افت دمای آب بستگی به سرعت و جهت حرکت باد دارد و در محلی بایستی احداث گردند که مانعی جهت وزش باد وجود نداشته باشد . برجهایی با کشش طبیعی هذلولی موجود است که جریان هوا در جهت عکس جریان آب بطرف بست و بندهای چوبی در برج حرکت میکند و باعث خنک شدن آب میگردد. این برجها در نقاطی که هوای خشک و گرم دارند مورد استفاده قرار نمیگیرند .زیرا درجه حرارت آب ورودی به برج بایستی از درجه حرارت هوای محیط بیشتر باشد .

3. برجهای کورانی القائی :در این نوع برجها جریان هوا توسط بادبزنی که در برج قرار گرفته برقرار میشود . در برجهای با کشش مکانیکی پمپهایی با فشار کم نیاز است و برای احداث آن تشخیص جهت باد اجباری نیست .

انواع برجهای با کشش مکانیکی :

1.برجهای دمنده Force draft cooling tower : در این نوع برج خنک کن بادبزنهای مکانیکی جریان هوا را در برج برقرار میکنند و محل آنها در قسمت ورودی هواست و هوا را بدرون برج و سرتاسر بست و بندها می راند. قسمتهای مکانیکی آن در نزدیکی سطح زمین در روی بتنها محکم شده است ، بنابراین لرزش را به حداقل میرساند.

2. برجهای مکنده Induced draft cooling tower : در این نوع برجها بادبزنها در محل خروجی هوا از برج قرار گرفته اند و محل آنها معمولاً در بالای برجها و در بعضی مواقع در طرفین برج میباشد .
حال که برجها را تا حدودی شناخته ایم میپردازیم به ساختمان و عملکرد برجها . همانطور که می دانید آب با فشار پمپ گردشی یعنی(C.W.P ) Circulating Water Pump وارد مبدلهای حرارتی گشته وپس از اخذ حرارت از ماده گرم موجود در مبدل بوسیله یک لوله خروجی آب وارد بستر بالای برج خنک کن میشود . این بستر دارای سوراخهای زیادی است که جهت پودر کردن آب در آن پلاستیکهای پروانه تعبیه شده است آب پس از ورود از آنها وارد بست و بندهای چوبی برج میگردد که این چوبها داخل شبکه های پلاستیکی بصورت نردبانی چیده شده اند. و کار آنها تا جای ممکن این است که بتوانند آب را بصورت اسپری درآورند تا سطح برخورد آب و هوا بدین نحو افزایش یابد و تبادل حرارت در آن به خوبی صورت گیرد. پس دیدیم که آب در بالای بستر برج وارد و بسمت پایین اسپری می گردد بادبزن یا فنی که در بالای برج قرار گرفته است پره های آن دارای زوایایی هستند که قادرند هوای محیط را از اطراف برج کشیده و در خلاف جهت ریزش آب به آب زده و از بالای برج هوا را خارج نمایند.(آب از بالا به پایین می ریزد و هوا را از پایین به بالا می وزد) پس در اینجا هوا با تماسی که با آب گرفته است سبب شده گرمای آب را از آن گرفته واز برج خارج نمایند و چون آب تحت فشار پمپ گردش وارد بستر بالایی برج و این مقدار فشار در حدود چند دهم از فشار جو بیشتر است باعث می شود یک مقدار زیادی از آب تبخیر گردد(حدوداً 1% آب در گردش) و این عمل در فصل زمستان از بالای برج کاملاً مشهود است بست و بندهای چوبی(Packing ) و حذف کننده های قطرات آب(Eliminators ) که در اطراف و بالای برج قرار گرفته اند وظیفه دارند از خروج آبهایی که بوسیله باد انتقال میابند جلوگیری نمایند. هر وقت شما قطرات آب را حوالی برج ملاحظه کردیدباید بدانید که این بست و بندهای چوبی هستند که فرسوده شده اند و قادر به نگهداری پودرهای آب نیستند و آب از آنها به خارج تراوش میکند . پس آب در برج خنک کننده با از دست دادن حرارت تبخیر شده است و در این رهگذر یونها و مواد معلق خود را وارد بستر تحتانی برج نموده است پس با عمل تبخیر آب یونها و مواد معلق در داخل آب تغلیظ میشوند بطوریکه ایجاد رسوب و فولینگ(Fooling ) در روی لوله های مبدل حرارتی حتمی است ، مثلاً اگر آبی دارای 200 میکروموس بر سانتیمتر کنداکتیویته و ppm200 یون کلر داشته باشد و این Make up تأمین کننده کسری آب برج باشد در برج خنک کننده پس از 5 بار تغلیظ شدن کنداکتیویته به 1000 میکروموس بر سانتیمتر . یون کلر به ppm100 می رسد و حال اگر هر چه درجه تغلیظ افزایش یابد مقادیر هم به نسبت افزایش می یابد پس بایستی جهت جلوگیری از تغلیظ شدن آب و ایجاد رسوب در لوله ها فاکتورهایی را در نظر بگیریم :

معمولاً سعی نکنیم آب برج بیش از 5 بار تغلیظ گردد . زیرا بیان شده وقتی درجه تغلیظ از مرز 5 بگذرد ایجاد رسوب در روی لوله ها حتمی است ولی در زیر 5 بار تغلیظ رسوب ایجاد نمی گردد و این کنترل معمولاً‌ توسط آزمایش کنداکتیویته از آب برج عملی است . فرضاً کنداکتیویته Make up برج 250 میکروموس بر سانتیمتر است. شما بایستی کنداکتیویته برج را حداکثر بین 1300-1000 میکروموس بر سانتیمتر یا اینکه آب رسوب ساز نیست شما مبادرت به دفع آب نمودید و متحمل ضرر از نظر مخارج تصفیه آب Make up شده اید و کنترل این پدیده متوسط باز و بسته کردن والو تخلیه یا Blow down برج عملی است برای اینکه کنداکتیویته یا رسانایی افزایش نیابد بهتر است همیشه بلودان والو مقداری باز باشد تا حد مورد دلخواه را ثابت نگهدارد. بلودان والو معمولاً بعد از Cooling C.M.P قرار گرفته است تا با نوربلانی(تلاطمی) که پمپ ایجاد می نماید سبب گردد یونهای سنگین و مواد معلق زیر آب زده شود . پمپهای گردشیC.M.P همیشه جریان Turbulence (متلاطم) را در آب خنک کننده ایجاد می نمایند زیرا میدانید که اگر جریان حالت اغتشاش نداشته باشد کل آب در تبادل حرارتی نقش ندارد . دو لوله در نظر میگیریم در یکی از لوله ها جریان آرام عبور میکند ملاحظه میکنید فقط آن قسمت از آبی که با جداره لوله در تماس هستند قادرند حرارت را از ماده گرم گرفته وآب قسمت میانی لوله هیچ نقشی در جذب حرارت ندارند و از آن خارج می شوند ولی لوله ای که در آن آب بصورت متلاطم درآمده کل آب با جداره لوله در تماس است و نقش زیادی در جذب حرارت دارد. پس پمپهای فوق باعث اغتشاش در آب شده و این اغتشاش البته در مسیرهای پیچ و خم دار والوها و سه راهیها و هرگونه تغییر مسیر دادن آب و غیره افزلیش می یابد و وقتی وارد جعبه آب Water box شد با همین حالت تلاطم وارد لوله های کندانسور را جهت حفاظت بایستی باندازه 20 سانتیمتر داخل لوله را با لوله پلاستیکی دیگر حفاظت نموده تا ایجاد تلاطم باعث خوردگی سایشی Errosion نگردد. عمل اغتشاش با عبور آب در لوله رفته رفته کاسته میشود. کلیه مواد شیمیایی که به برج زده میشوند ترجیحاً بایستی بعد از این پمپ تزریق گردد تا بتواند کاملاً محفوظ و مفید واقع شده ، لازم بتذکر است 30 سانتیمتر لوله پلاستیکی که قطر کمتری نسبت به لوله کندانسور دارد در داخل لوله کندانسور تعبیه میشود البته این عمل احتیاج به مهارت زیاد از نظر نصب دارد که آب بین دو جداره لوله کندانسور و لوله پلاستیکی نفوذ نکند که بعداً سبب خوردگی از بین از نوع حفره ای Pitting گردد .پس با بخار شدن آب در برج مشخص شده است که آب از یونها تغلیظ میشود و از طرفی اگر در این آبها بیکربنات کلسیم و منیزیم وجود داشته باشد و زمانیکه این آب وارد مبدلهای حرارتی میگردد با جذب حرارت قادر است رسوب کربنات کلسیم و یا ئیدروکسیدمنیزیم را در جداره داخلی لوله های مبدل حرارتی باقی بگذارد و رسوبات تشکیل شده باعث افت انتقال حرارت میگردند و سبب میشوند که ماده گرم در مبدلهای حرارتی خنک نشود یا فرضاً بخار متراکم و کندانسه و یا راندمان سیستم حرارتی کم شود .

این پدیده یکی از خطرناکترین حالتهایی است که ممکن است برای یک پمپ به وجود آید. آب یا هر مایع دیگری، در هر درجه حرارتی به ازای فشار معینی تبخیر می شود. هرگاه در حین جریان مایع در داخل چرخ یک پمپ، فشار مایع در نقطه ای از فشار تبخیر مایع در درجه حرارت مربوطه کمتر شود، حبابهای بخار یا گازی در فاز مایع به وجود می آیند که به همراه مایع به نقطه ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می نمایند. اگر در محل جدید فشار مایع به اندازه کافی زیاد باشد، حبابهای بخار در این محل تقطیر شده و در نتیجه ذراتی از مایع از مسیر اصلی خود منحرف شده و با سرعتهای فوق العاده زیاد به اطراف و از جمله پره ها برخورد می نمایند. در چنین مکانی بسته به شدت برخورد، سطح پره ها خورده شده و متخلخل می گردد. این پدیده مخرب در پمپ ها را کاویتاسیون می نامند. پدیده کاویتاسیون

پدیده کاویتاسیون برای پمپ بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از مدت کوتاهی پره های پمپ را از بین ببرد. بنابراین باید از وجود چنین پدیده ای در پمپ جلو گیری گردد. کاویتاسیون همواره با صدا های منقطع شروع شده و سپس در صورت ادامه کاهش فشار در دهانه ورودی پمپ، بر شدت این صدا ها افزوده می گردد. صدای کاویتاسیون مخصوص ومشخص بوده وشبیه برخورد گلوله هایی به یک سطح فلزی است. همزمان با تولید این صدا پمپ نیز به ارتعاش در می آید. در انتها این صداهای منقطع به صداهایی شدید ودائم تبدیل می گردد و در همین حال نیز راندمان پمپ به شدت کاهش می یابد. این پدیده در سرعتهای بالا باعث خرابی و ایجاد گودال می گردد . گاهی در یک سیستم هیدرولیکی به علت بالا رفتن سرعت‚فشار منطقه ای پائین می اید و ممکن است این فشار به حدی پائین بیاید که برابر فشار سیال در آن شرایط باشد و یا در طول سرریز یا حوضچه خلاءزایی در اثر وجود ناصافیها و یا ناهمواریهای کف سرریز خطوط جریان از بستر خود جدا شده و بر اثر این جداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی کاهش یافته و ممکن است که به فشار بخار سیال برسد . در این صورت بر اثر این دوعامل بلافاصله مایعی که در آن قسمت از مایع در جریان است به حالت جوشش درامده و سیال به بخار تبدیل شده و حبابهایی از بخار بوجود میاید . این حبابها پس از طی مسیر کوتاهی به منطقه ای با فشار بیشتر رسیده و منفجر میشود و تولید سر وصدا می کند و امواج ضربه ای ایجاد می کند و به مرز بین سیال و سازه ضربه زده و پس از مدت کوتاهی روی مرز جامد ایجاد فرسایش و خوردگی میکند . تبدیل مجدد حبابها به مایع و فشار ناشی از انفجار آن گاهی به ١٠٠٠ مگا پاسکال میرسد .

از انجایی که سطوح تماس این حبابها با بستر سرریز بسیار کوچک می باشند نیروی فوق العاده زیادی در اثر این انفجارها به بسترهای سرریز ها و حوضچه های آرامش وارد می کند . این عمل در یک مدت کوتاه و با تکرار زیاد انجام می شود که باعث خوردگی بستر سرریز می شود و به تدریج این خوردگیها تبدیل به حفره های بزرگ می شوند . این مرحله را :

می نامند . Cavitation erosion or cavitation pitting

در سرریز های بلند چون سرعت سیال فوق العاده زیاد می باشد ‚در نتیجه نا صا فیهای حتی در حد چند میلیمتر هم می تواند باعث ایجاد جدا شدگی جریان شود . هر نوع روزنه با برامدگی تعویض ناگهانی سطح مقطع هم می تواند باعث جدایی خطوط جریان شود . این پدیده معمولا در پایه های دریچه ها بر روی سرریز ها‚در قسمت زیر دریچه های کشویی و انتهای شوتها رخ دهد .

شرایطی که موجب کاویتاسیون می گردد اغلب در جریانهای با سرعت بالا پدید می اید . بطور مثال سطح آبروی سریز که ٤٠ تا ٥٠ متر پایین تر از سطح تراز آب مخزن می باشد بطور حاد در معرض خطر کاویتاسیون قرار دارد . پدیده کاویتاسیون در جریانات فوق اشفته در پرش هیدرولیکی در مکانهایی مثل حوضچه های خلاءزایی مشکلات فراوانی ایجاد می کند .

صدمه کاویتاسیون به سازه های طراحی شده برای سرعتهای بالا و در سد های بلند و سرریزهای بزرگ یک مشکل دائمی است .



فاکتورهای موثر در پدیده کاویتاسیون :
در طی حداقل ٢٠سال تجربه و بررسی عملکرد سرریزها ( شامل مدل و آزمایش بر روی پروتوتیپ ) این طور نتیجه گیری شده که کاویتاسیون در اثر عملکرد مجموعه ای از عوامل و شرایط است . معمولا یک عامل به تنهایی برای ایجاد مسئله کاویتاسیون کافی نیست ولی ترکیبی از عوامل هندسی و هیدرودینامیکی و فاکتورهای وابسته دیگر ممکن است منجر به خسارت کاویتاسیون گردد .

از مهمترین عواملی که می توانند در این زمیه ممکن است دخیل باشند می توان به موارد زیر اشاره کرد :

١- عوامل هندسی : که شامل موارد زیر می شود .

الف : ناهمواریهای سطحی سرریز‚خصوصا برامدگیها و فرورفتگیهای موضعی

ب- شکافهای دریچه های کشویی و پایه های دریچه های قطاعی

piers ج- ستونها

د- درزهای ساختمانی

Flow spitter & deflector ه-جدا کننده جریان ودفلکتورها

Ports of ducts & pipe و- دهانه مجاری و لوله

Change of water passage shape ز- تغیر در شکل عبور جریان

Misalinment of conduit ح- انحنا یا انحراف در مسیر جریان در آبراهه




٢- عوامل هیدرودینامیکی :

الف- دبی مخصوص

ب – سرعت جریان

ج - عملکرد دریچه

د- توسعه لایه مرزی



٣- عوامل متفرقه :

الف- انتقال حرارت در طی فروریختن

ب- درجه حرارت آب

ج- تعداد واندازه حبابهای درون آب

Diffusion of air د- پراکندگی هوا

دستورالعمل رنگ آمیزی از مواردی است که دارای نکات ریز و ظریف بسیاری می باشد و بایستی جهت بدست آوردن یک لایه رنگ مناسب کلیه موارد مورد نیاز در این دستورالعمل ذکر شود. اولین مطلب در خصوص رنگ آمیزی سطح نحوه آماده سازی سطح مورد نظر با توجه به رنگ مورد استفاده می باشد.

روشهای گوناگونی برای آماده سازی سطح در نظر گرفته می شود که می توان به روشهای زیر اشاره نمود.

1- تجهیزات پاشش مواد ساینده متحرک

2- تجهیزات آماده سازی سطح با خلا .

3- دستگاه سنگ ( که با هوای فشرده کار می کند)

4- برس سیمی دوار

5- تفنگ سوزنی

6- پوسکن ( که با هوای فشرده کار می کند).

7- دستگاه سنگ تراش دستی با لبه فلزی سخت تعویض شونده.

8- برس سیمی سخت با اندازه مختلف

مراحلی برای آماده سازی هر سطح در نظر گرفته می شودکه بایستی قبل از اعمال رنگ انجام شوند:

1- بر طرف کردن گریس ،‌روغن و سایر آلودگیهای نفتی و غیره

2- تراشیدن زنگها و رنگها با چسبندگی کم تاولها و غیره

3- بر طرف کردن زنگهای باقیمانده بوسیله پاشش مواد ساینده یا ابزار دستی (POWER TOOLS)

4- درصورت لزوم پاکسازی لایه رنگهای قبلی .

5- شستشوی سطح لایه اول رنگ با آب شیرین پیش از اعمال لایه بعدی.

درجه آماده سازی سطح

جهت ارزیابی سطح آماده سازی

درجه آماده سازی سطح

جهت ارزیابی سطح آماده سازی شده برای رنگ آمیزی استاندارد های مختلف نظیر SSPC وNACEو ISO 8501 مورد استفاده قرار می گیرند . در جدول زیر مقایسه ای بین درجه آماده سازی سطح در هر یک از این استاندارد ها انجام شده است.

در ارتباط با هر کدام از درجات آماده سازی سطح که در استانداردSSPC Steel Structure Painting Council) اشاره شده است توضیحی مختصری در زیر داده می شود:

۱- تمیز کاری با استفاده از حلال (Solvent Cleaning SSPC-SP-):

این روش جهت تمیز کاری مواد حل شونده نظیر روغن وگریس بوده واغلب پیش از انجام Blast Cleaning انجام می شود وبه تنهایی بکار برده نمی شود چرا که قادر به از بین بردن زنگ زدگی های روی سطح فولاد نمی باشد . البته این روش در مورد قطعاتی که آلوده به چربی ومواد روانکار باشد قبل از عملیات Blast Cleaning لازم می باشد معمولاًپس از شستشو با حلال سطح یک مرحله نیز با آب شسته شود.

۲- تمیز کاری با ابزار دستی ( Hand Tool Cleaning SSPC-SP-2) :

این روش در بین تمامی روشهای آماده سازی سطح کند ترین وبی کیفیت ترین روش می باشد اما ساده وسریع بوده ونیاز به سرمایه گذاری ندارد ابزارهایی که بدین منظور استفاده می شوند عبارتند از برس سیمی چکش و غیره .این روش در مواردی که انجام سند بلاست ممکن نباشد وجهت زدودن جرقه های جوشکاری بسیار موثرمی باشد.قبل و بعد از انجام عملیات سطحی جهت دسترسی به SSPC-SP-2 سطح می بایست عاری از آلودگی های مربوطه به SSPC-SP-۱ نظیر چربی ها باشد .

2- تمیز کاری با ابزار مکانیکی قوی (Power Tool Cleaning SSPC-SP-3):

این روش نسبت به روش دستی سریع تر وموثر تر می باشد . اما گاهی اوقات سطح بدست آمده از پروفیل مناسبی برخوردار نبوده واز چسبندگی خوبی نیز برخوردار نمی باشد ابزارهائی نظیر Wire brush در این روش بکار برده می شوند قبل از انجام تمیز کاری با ابزار مکانیکی لازم است که کلیه آلودگی های نظیر چربی ، مواد روانکار نمک ها وغیره از روی سطح زدوده شوند.

3- اسید شوئی(SSPC-SP-8) Acid Pickling:

این روش جهت قطعات کوچک واکثراً در آزمایشگاه استفاده می شود که بتوان آنها را در ظرف اسید غوطه ور ساخت ابتدا فقط قطعه در محلول اسید سولفوریک شسته شده تا زنگ روی آن برداشته شود سپس توسط آب گرم ومحلول رقیق اسید فسفریک شسته می شود این روش نسبت به روش Blast Cleaning ارزان تر وساده تر می باشد اما جهت سازه های بزرگ قابل کاربرد نمی باشد.

4- بلاستینگ سازه های فولادی :

این روش بهترین روش جهت آماده سازی سطح قبل از رنگ آمیزی می باشد. قبل از انجام Blast Cleaning آلودگی های سطحی نظیر چربی وگریس و نمک می بایست از سطح قطعه پاک گردند.انجام این عملیات باعث ایجاد زبری سطح گشته و در نتیجه میزان چسبندگی رنگ به سطح مورد نظر افزایش می یابد.عملیات Blast Cleaning به دو روش گریز از مرکز وهوای فشرده انجاممی گردد. عواملی که در روش دوم یا هوای فشرده که بسته به نوع ساینده (سندگریت یا شات بلاست) نیز نامیده می شود موثر می باشند عبارتند از 1- مهارت اپراتور 2- فاصله وزاویه یا سطح 3- تنظیم تجهیزات به نحوی که مقدار مناسبی از مواد ساینده با سرعت مناسب در اختیار باشد.4- استفاده از سایز مناسب کمپرسور ونازل 5- کیفیت مواد ساینده.

اندازه و شکل مواد سایا تاثیر بسیار زیادی در زبری سطح ایجاد شده دارا می باشد (Roughness Profile, Surface Roughness). نکته بسیار مهم در خصوص زبری سطح این است که در حقیقت نقاط ایجاد شده توسط برخود مواد به سطح بعنوان پایه برای چسبندگی رنگ مورد استفاده قرار می گیرد. بدین معنا که یکی از عوامل تاثیر گذار در چسبندگی رنگ زبری مناسب سطح آماده سازی شده می باشد.

در یک پروسیجر کامل رنگ آمیزی بایستی موارد زیادی در خصوص نوع و تجهیزات مصرفی جهت آماده سازی سطح ذکر گردد. بعنوان مثال در خصوص تمیز کاری به روش بلاستینگ موارد زیر قابل ذکر است :

۱- نوع و سایز ماده مورد استفاده جهت بلاستینگ. در این خصوص جدول زیر در برخی مواقع مورد نیاز است

اندازه مش بر حسب اندازه مواد سایا

۲- مشخصات کمپرسور و نازل و فشار تولیدی. در این خصوص نیز جدول زیر استفاده زیادی خواهد داشت

مقایسه مشخصات مصرفی کمپرسور بر حسب اندازه نازل

۳- صافی سطح و مشخصات سطح مورد نیاز

۴- مدت زمان مورد قبول جهت اعمال اولین لایه رنگ پس از تمیزکاری سطح

اعمال رنگ

جهت اعمال رنگ برروی یک سطح از روشهای مختلفی استفاده می شود که عبارتند از قلم مو – غلطک – اسپری – اسپری معمولی ( هوا ) – اسپری بدون هوا – اسپری هوای مخلوط واسپری الکترو استاتیک اما از هر روشی که جهت اعمال رنگ استفاده شود توجه به شرایط محیطی یکی از شروط اساسی دستیابی به یک پوشش رنگ مناسب می باشد .لذا هنگام رنگ آمیزی موارد زیر می بایست در نظر گرفته شود

رنگ آمیزی در هوای مرطوب:

در هوای مرطوب احتمال ایجاد شبنم بر روی سطح مورد نظر وجود دارد و وجود شبنم بر روی سطح نیز از ایجاد پیوند بین رنگ وسطح مورد نظر جلوگیری می نماید . ایجاد شبنم بر روی لایه رنگی که به تازگی بر روی سطح نشانده شده است نیز باعث زیاد شدن زمان سخت شدن آن می گردد.

نقطه شبنم.

نقطه شبنم دمایی است که در آن دما بخار آب تبدیل به مایع میگردد .یک قانون کلی که در ارتباط با این موضوع در نظر گرفته می شود این است که دمای سطح حداقل 3 درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه شبنم باشد.

رطوبت خیلی پائین

چنانچه رطوبت در هوای خیلی پائین باشد این موضوع برای رنگ های با پایه آب مشکل ساز می گردد. خشک شدن سریع سطح در این شرایط باعث ترک خوردن سطح شده وزمان سخت شدن نیز در این حالت مناسب نمی باشد.

دمای پائین ( سرد)

در دمای پائین چسبندگی برخی رنگها در به سطح کاهش یافته وفرایند سخت شدن کند شده وگاهی نیز متوقف می گردد. امکان یخ زدن در رنگ های پایه آبی وجود دارد وحلال ها نیز باسرعت کمتری تبخیر می شوند ، بعلاوه در دمای پائین تر هوا رطوبت کمتری را میتواند در خود نگهدارد لذا احتمال ایجاد شبنم نیز وجود دارد.

دمای بالا ( گرم)

در دمای بالا احتمال ایجاد حباب های محبوس شده در لایه رنگ افزایش می یابد .همچنین در دمای بالا زمان Pot- Life نیز کاهش می یابد.

باد شدید

در صورت وجود باد شدید انجام عملیات اسپری با مشکل مواجه شده وامکان نشستن خاک و گرد وغبار بر روی سطح رنگ وجود دارد .همچنین حلال رنگ بسیار سریع تر خشک می شود که این مسئله باعث بروز مشکلاتی می گردد. حداکثر سرعت باد قابل قبول 3 m/s در نظر گرفته می شود.

ایجاد شبنم بر روی سطح

با افزایش رطوبت وکاهش دما این مسئله شدیدتر می گردد معمولا ًانجام عملیات رنگ آمیزی در اواخر روز کاری ویا در شب انجام می گردد.زیرا عملیاتی آماده سازی سطح عملیات وقت گیر وعملیات رنگ آمیزی نسبتاًسریع می باشد به طوری که سطحی که آماده سازی آن 6 تا 8 ساعت به طول می انجامد رنگ آمیزی آن 1-2 ساعت طول می کشد. لذا می بایست در نظر داشت قبل از اعمال رنگ برروی سطح شبنم ایجاد نشده باشد ایجاد شبنم در فصل های پائیز و بهار که تغییرات دما هنگام غروب خورشید زیاد است محتمل تر می باشد همچنین وجود شبنم بر روی رنگ های آمیدی باعث ایجاد شوره یا Blush می گردد که می بایست قبل از اعمال لایه بعدی از روی سطح برداشته شود در غیر این صورت لایه بعدی برروی آن نمی چسبد.

در مواردی که شرایط هوایی مشکل ساز باشد جهت دسترسی به یک پوشش مناسب می توان از روش هایی نظیر رقیق کردن رنگ ،گرم کردن واضافه کردن تعداد لایه های پوشش استفاده نمود .

روش های اعمال رنگ :

قلم مو :قلم موهایی که جهت اعمال رنگ مورد استفاده قرار می گیرد دو دسته هستند. دسته اول قلم موهای با موی مصنوعی که جهت رنگ های حلال آبی بکار برده می شوند ودسته دوم قلم موهای با موهای طبیعی که جهت رنگ های دیگر بکار برده می شود. . استفاده از قلم مو تحت شرایط زیر صورت می گیرد :

- زمانی که سطح به هر دلیلی توسط اسپری پوشانده نشده باشد .

- برای باز سازی رنگ آسیب دیده

- در جایی که تولید کننده پوشش با مواد پوشش را مناسب برای کاربرد به روش قلم مو در نظر
می گیرد .

- معمولاً بر روی خطوط جوش قبل از اعمال رنگ با یک لایه رنگ با قلم مو کشیده می شود.

- برای اعمال پوشش اولیه رنگ ( پرایمر ) در گوشه های شیبی یا سطوح نا منظم قبل از اعمال رنگ .

- نکاتی که هنگام استفاده از قلم مو باید در نظر داشت:

- در استفاده از قلم مو در هر بار فقط یک سوم از Bristle به داخل رنگ فرو برده می شود .

- اثر قلم مو نباید بر روی رنگ اعمال شده باقی بماند .

- در هنگام رنگ آمیزی نباید به قلم مو فشار آورد .

- Bristle قلم ها باید دارای کیفیت بسیار بالایی باشد .

غلطک : غلطک ها نیز مانند قلم موها در نوع طبیعی ومصنوعی وجود داشته وبا اندازه های مختلفی در دسترس می باشند ، رنگ هایی که حلالشان به سرعت تبخیر می گردد را نمی توان به راحتی با غلطک اعمال نمود. استفاده از غلطک در صورت تجویز کارخانه سازنده رنگ های صنعتی قابل استفاده هستند .

اسپری معمولی ( هوا )Conventional Spray : در این روش رنگ مورد استفاده توسط هوای فشرده اتمیزه شده وبر روی سطح مورد نظر کشیده می شود .سیستم اسپری معمولی ( هوا ) شامل مواردی نظیر: محفظه تحت فشار – کمپرسور –نازل – شیلنگ هوا – شیلنگ رنگ وموارد دیگری می شود. ماکزیمم مقدار رنگی که می توان توسط این روش طی یک روز کاری ( 8 ساعت ) اعمال نمود حدود 200-400 متر مربع می باشد

.اسپری بدون هواAirless Spray: در این روش با عبور دادن رنگ از یک سوراخ با فشار بالا تمیزه می شود هنگام عبور رنگ از دهانه سوراخ نازل رنگ منبسط شده وبه ذرات کوچک تقسیم می شود وبر خلاف روش اسپری هوا در این روش از هوا استفاده نمی شود. با این روش شیارها ولبه ها را بهتر میتوان رنگ نمود واز سرعت بالاتری نیز برخوردار است.

در نهایت درخصوص اعمال رنگ بایستی در یک رویه کلیه موارد ار جمله نوع رنگ تعداد لایه های رنگ مورد نیاز ضخامت هر یک و دیگر موارد ذکر گردد.

" پروژه ی PSA"

دستگاه های PSA( Pressure Swing Adsorption ) معیار صنعتی در سراسر جهان هستند که برای تصفیه کردن گاز موجود در هیدروژن در کارخانه ها به کار می روند و از گاز متصاعد شده ی پر ارزشی که از الایش فرآیند این واحدها ایجاد می شود، هیدروژن را استخراج می کند. درجه خلوص هیدروژن معمولاً 9.99% درصد است همراه با غلظت کمی از دی اکسید کربن ( CO و CO₂ ) که در مرحله ی پایانی فرآیند واحدها را مورد احتیاج است. UOP برای بیش از 30 سال فن آوری  PSAرا در بسیاری از منابع فراهم کرده است که این امر با شروع به کار کردن اولین بخش در سال 1966 اتفاق افتاد و به دنبال آن بیش از 600 بخش دیگر نیز مشغول به کار شدند.

مهمترین اجزاء در حین کار گذاری  PSAعبارتند از: جذب کننده ها ( مکش ها ) (مجراهای فولادی که شامل جذب کننده ها می شود )، سوپاپ و عایق لوله کشی ( برای همه سوپاپ ها و مجمری ابزار )، سیستم کنترل کننده ( معمولاً در اتاقی کنترل شده ی دور تعبیه می شود ) و مخزن مخلوط کننده ( به منظور به حداقل رساندن نوسانات در انتهای گاز ) یک نمودار ساختمانی فرآیند در زیر شرح داده شده است. ( شکل 1 ) گازهای تغذیه با فشار بالا به دستگاه  PSAوارد می شوند و محصول آن با حداقل کاهش فشار، توسط این واحد حمل می شود در حالی که گاز انتهایی معمولاً با فشار پایین دفع می شود. دستگاه  PSA قادر است میدان وسیعی از فشار عامل را بوجود بیاورد و از فشارهای پائین تا واحدهای نزدیک به 100 Psig بالا ببرد.

نیروی فشار برای ایجاد تفکیک، فشار جزئی حاصل از ناخالص ها است. قاعده ی کلی عامل ساده است. در فشار بالا ناخالص ها از گاز تغذیه جدا می شوند در نتیجه ی آن گاز با درجه ی خلوص بالا تولید می شود. با توقف لوله ی تغذیه و پائین آمدن فشار مکنده ها، ناخالصی ها دفع می شود و در گاز انتهایی می مانند. اگر چه فرآیند PSA یک فرآیند گروهی است، با این حال در آن مکش های عامل متعددی در مراحلی سلسله وار به کار می روند که در آن واحد به عنوان یک فرآیند دنباله دار در محدوده ی باطری عمل می کند.

یک دوره ی چرخش فشار کامل، شامل پنج مرحله ی اساسی زیر می شود که صرف نظر از تعداد مجراهای مکنده، برای همه ی بخش های PSA به کار می رود.

-        مکش سطحی

-        کاهش فشار

-        کاهش فشار جریان مخالف- جریان

-        تصفیه در فشار پائین

-        تقلیل دادن

-        مکش سطحی.

گاز تغذیه در فشار با مکش بالا وارد می شود. ناخالص ها جذب می شوند و هیدروژن با درجه ی خلوص بالا به عنوان محصول خارج می شود. معمولاً اینجریان به سمت بالا است. وقتی که یک کننده به قابلیت مکندگی خود رسید و آن را انجام داد از بین می رود و لوله تغذیه به صورت خودکار به سمت مکنده جدیدی تغییر مسیر می دهد این سلسله مراتب لوله تغذیه و جریان های تولید را ثابت نگه می دارد.

" جریان کاهش فشار "

برای بازیافت هیدروژنی که در محوطه خلع جذب کننده در مکنده جمع شده، در همان مسیری که لوله تغذیه جریان دارد، مکنده فشارش را از مسیر محصول کم می کند ( جریان ) و هیدروژن با درجه ی خلوص بالا خارج می شود این هیدروژن در واقع در سیستمی به کار می رود که در آن دیگر مکنده ها را یک دست و تصفیه می کنند.

" کاهش فشار جریان مخالف "

بعد از بازیافت هیدروژن مراحل کامل می شود، محدوده ناخالصی ها به بالاترین قسمت بستر جذب کننده می روند و آن بستر دیگر قابلیت مکندگی از خود ندارد این بستر تا حدودی با کاهش فشار از انتهای لوله تغذیه باز تولید می شود و ناخالصی های دفع شده به گاز انتهایی PAS رانده می شوند.

" تصفیه "

سپس جذب کننده با هیدروژن با دریچه خلوص بالا ( از مکنده ی دیگری در جریان کاهش فشار گرفته می شود ) در فشار ثابت گاز انتهایی به منظور احیاء کردن دوباره بستر، تصفیه می شود.

" REPRESSURIZATTO"

سپس هیدروژن مرحله قبلی قدرت مکنده را کاهش می دهد تا به مرحله تغذیه تغییر مسیر دهد. هیدروژنی که برای فشرده کردن محدوده به کار می رود از کاهش جریان ( مرحله دوم در بالا ) و با فشار هوایی که از محصول هیدروژن ایجاد می شود، فراهم می شود. وقتی که مکنده به فشار که برای مکش سطحی لازم است رسید چرخه کامل می شود و مکنده های باز تولید، برای مرحله بعدی مکش سطحی آماده می شوند.

" یکنواخت کننده های فشار "

شماری از یکنواخت سازها نقش بازیافت هیدروژن را به عهده دارند ( کاهش فشار رایج که در سیستم می توانند به دست بیایند. طبق قاعده عمومی. افزایش دادن شمار یکنواخت سازها فشار باعث می شود که بازیافت هیدروژن افزایش پیدا کند. برای انجام هر عملی، محدوده بالایی از یکنواخت سازه ها مورد نیاز است تا بازیافت هیدروژن را به بالاترین مقدار ممکن برساند. ( ماکسیم ) هر زمان که این ماکسیم حاصل شده، با اضافه کردن فشار یکنواخت سازه ها، بازیافت هیدروژن بیشتر نمی شود.

" بازیافت در مقابل قابلیت"

در طی طرح یک سنجش PSA جدید، بازیافت هیدروژن آن چنان به حداکثر میزان می رسد که اندازه بخش های مخالف جریان در این فرآیند به حداقل می رسد همواره پس از کارگذاری و شروع به کار آن پالایشگاه به آن نیاز پیدا می کند و تعادل هیدروژن تغییر می یابد در این امر معمولاً نیاز است تا راهی را پیدا کنیم که در آن هیدروژن خالص برای احتیاجات جدید تولید شود.

افزایش تولید هیدروژن از یک بخش PSA موجود، بدون تغییرات ابزار آلات وسیع امکان پذیر است طرح اصلی یک بخش PSA این است که محدوه ناخالصی ها را بالای بستر مکنده و انتهای مرحله جریان کاهش فشار قرار می دهد. به وسیله اصلاح چرخه فرآیند و کاهش دادن شمار یکنواخت سازه ها، محدوده ناخالص در سطح میانی بستر می تواند واقع شود. این امر به این بخش این قابلیتی برای جابه جا کردن یک فزونی در میزان لوله ی تغذیه را می دهد که پیشرفته های جلویی را به بالای بستر دوباره برمی گردند. ضرورتاً این امر بازیافت هیدروژن را برای قابلیت لوله های تغذیه جا به جا می کند. دو تا سه مکان در بازیافت هیدروژن کاهش پیدا می کنند که در نتیجه یکنواخت سازه های کمتر است و می تواند منجربه افزایش قابلیت 15 تا 20% شود ماحصل این شبکه در تولید هیدروژن پیشرفتی قابل ملاحظه است.

بسته به سارژ نصب شده جذب کننده های سطحی، بازیافت هیدروژن اصلاح شده با استفاده از جذب کننده های با عملکرد بالا انجام می شود. در بسیاری از موارد بازیافت می تواند در طی جایگزینی یک جذب کننده سطحی در حینی که میزان محصول در حال افزایش است، باقی بماند در همه موارد این بخش برای تولید هیدروژن O-Spec  ادامه می یابد.

برای اصلاح کردن موفق یک بخش، یک طرح جدید و کامل مورد نیاز است تا هیدرولیک های یک بخش را بررسی کند و اصطحکاک جذب کننده ها را از بین ببرد. تغییرات در سیستم می تواند از ساده تا پیچیده در نوسان باشد. برخی از نواحی برای سارژ به شرح زیر هستند.

-        نوسان مجدد مجموعه ابزار

-        جایگزینی مجدد اصلاحات سوپاپ

-        جایگزینی مجدد عایق لوله کشی و سوپاپ

-        اصلاحات برای جریان مجراهای مکنده های توزیع کننده

-        جایگزین مجدد جذب کننده های جزئی

-        گسترش با مجراهای مکنده های اضافی

موارد زیر نشان می دهد که چگونه UOP به پالایشگاه های مختلف کمک می کند تا دیواره هیدروژن را توسط تغییرات اصلاحی  PSA بشکنند در برخی از نمونه ها یک فرآیند محلی متناسب که اصلاح ساده داشته باشد برای سال ها مورد نیاز است. در نمونه های دیگر بخش USA در سراسر دوره اش دست خوش تغییر شکل قرار می گیرد که در نتیجه آن پالایشگاه احتیاج دارد تا تغییراتش را ادامه دهد.

" مثال 1 "

یک تغییر اصلاحی برای یک بخش PSA چند بستری ^TMکه شامل 12 بستر بزرگ بوده، در ساحل غربی آمریکا به انجام رسیده است. بخش PAS در ابتدا در سال 1987 برای تولید 85 knm³/h ( VYMMSCFD ) از محصول هیدروژن طراحی شده. پس از اصلاح کردن هر دوی قدرت اصلاح کننده و بخش PAS، بخش PSA برای تولید knm³/h 13 ( 13 MMSCFD ) از هیدرولیک به منظور نرخ کلی 98 knm³/h ( MMMSFD ) تغییر اصلاحی داده شده است.

شماری از اختیارات برای توسعه بخش PSA در نظر گرفته شده بودند بزرگترین قابلیت و بالاترین بازیافت از ترکیب تغییرات چرخه که در ارتباط با کارگذاری جذب کننده پیش رفته است در دسترس قرار می گرفت این پالایش کننده مسیری که پایین ترین میزان قیمت را در بر داشت را انتخاب می کرد اصلاح چرخه PSA و نرم افزار با حداقل تغییرات ابزار آلات این امکان را می داد تا قابلیت به اندازه knm³/h 98 افزایش پیدا کند اگر چه این افزایش قابلیت منجربه بازیافت هیدروژن با سطح پایین تر می شد این بازیافت هیدروژن سطح پایین تر لازم بود که سوخت تکمیلی برای کورهذوب را مجدداً به حالت تعادل در آورده سپس بازده کارخانه هیدروژن بر مبنای محدوده نهایی قدرت اصلاح کننده های تولید کننده که با اصلاحات PSA ترکیب شده بودند، بود. اصلاحات PSA کامل شدند و این بخش در طول دو هفته مزیت استفاده از جذب کننده های دارای عملکرد بالا تجزیه و تحلیل شده بود، همان گونه که پالایش گر در صدد به حداقل رساندن میزان بازیافت هیدروژن است. این تجزیه و تحلیل ها با یکسان کردن جذب کننده های دارای عملکرد بالا به این عمل خاتمه داده، و میزان بازیافت هیدروژن و در نهایت ظرفیت دستگاه PSA افزایش یافت.

" CASE 2 "

در سال 1983 یک وسیله گوگرد زدایی جَوی بزرگ در آمریکا شمالی راه اندازی شد. هیدروژن مورد نیاز این دستگاه از طریق یک دستگاه اصلاح کننده بخار هیدروژن با قدرت تولید knm³/h 61 ( 55MMSCFD ) فراهم می شد.

این دستگاه هیدروژن یک دستگاه بزرگ  PSAکه شامل 10 بستر است را به کار گرفت که ضرورتاً تمام ناخالصی ها ( آلودگی ) را از بین می برد، و شامل نیتروژن است که از اصلاح کننده بخار مجرای خروجی گرفته می شود.

همان گونه که طراحی شده، گاز تغذیه برای اصلاح کننده بخار معمولاً گاز طبیعی است، و تغذیه بیشتر از منفذی که دارای فشار بالا و جریان فشار پائین دستگاه ARDS گرفته می شود.

منفذی که دارای فشار بالا است H₂O تصفیه می کند و میزان فشار تغذیه اصلاح کننده بخار را کنترل می کند و منفذی که دارای فشار پائین است فشار تغذیه اصلاح کننده بخار را متراکم می کند. شکل ( نمودار ) 2 جریان های ذکر شده را نشان می دهد.

به منظور افزایش هیدروژن مورد نیاز پالایشگاه، طی سال های اخیر revamps گوناگونی نصب شدند که به جدول زیر به طور مختصر نشان داده شدند.

مرحله 2- FIRST REVAMP OF ATEAM REFORMER RSA

در سال 1987 یک دستگاه انبساط مورد استفاده قرار گرفت که در آن ظرفیت هیدروژن از 61 تا 78 knm³/h افزایش یافت. اولین ظرفیتی که افزایش یافت از طریق dehottleneck دستگاه اصلاح کننده بخار قابل دسترسی بوده، و دستگاه SMR PSA بازده هیدروژن 18 درصد را از 61 تا 72 knm³/h افزایش داده.

Dehottleneck دستگاه SMR PSA از طریق مراحل دوباره طراحی شده و تغییرات سیستم کنترل شده در بخش نرم افزار و نه در بخش سخت افزار قابل دسترسی است. دستگاه قادر بود گاز تغذیه ای بیشتر را تولید کند در حالی که هنوز میزان تولید مطابق طرح را حفظ کرده است. این افزایش در بخش تغذیه برای جبران کردن کاهش بازیافت هیدروژن صورت می گیرد. نتیجه نهایی افزایش تولید هیدروژن 18 درصد است.

مرحله 3- A NEW PSA UNIT

در سال 1990 یک دستگاه کاتالیزگ اصلاح کننده ( CCR ) نصب شده و گاز خالص به یک دستگاه PSA که شامل 10 بستر است منتقل می شد. تراکم فشار لوله های گاز به دستگاه این امکان را می دهد به بازیافت هیدروژن را در PSA افزایش دهد در حالی که هنوز لوله های گاز به سیستم نیرو پالایشگاه برده می شوند. این دستگاه CCR PSA جدید مقدار 56 knm³/h هیدروژن را به هیدروژن متعادل اضافه کند. 5 سال بعد دستگاه همان طوری که در زیر توضیح داده می شود revamp شد.

مرحله 4 –دومین REVAMPبخار اصلاح کننده  PSA

REVAMP دوم در سال 1995 به منظور افزایش ظرفیت بخار اصلاح کننده و PSAآن از 72 تا 95 knm³/h ( 65 تا 85 MMSCFD ) این debottlenecking یدکی برای تغییر تعدادی از شیرهای کنترل کننده و مجموع لوله ها در لوله هایی که روی پایه نگه دارنده و حفظ و نگه داری شیرهای جذب کننده و تانکهای مخلوط کننده لازم بود. همان طور که جریان تا بیش از 90% افزایش یافته به خاطر طرح کلی، ممکن است در تغذیه مشکلات افت فشار به وجود آید، و فرآورده و لوله های مجموع tuil gas باید از میان برداشته شوند.

دستگاه همان گونه که ساخته شده است دارای تعدادی شیرهای کنترل کننده است که در یک عملکرد متناوب انتقال دهنده هایی را م یسازد که در کاهش میزان تغذیه نقش دارند. چرخه جدید طرح ریزی شده است بنابراین شیرهایکنترل کننده معمول حذف شده اند و به نظر می رسد شیرهای باقی مانده در پایههای نگه دارنده عملکرد جدیدی دارند.

بنابراین قابلیت دستگاه نیز افزایش یافته است، همان گونه که malfunction هر شیر کنترل کننده حال باعث به وجود آمدن یک انتقال دهنده در چرخه متناوب می شود که می تواند میزان های تغذیه ای کاملی را به وجود آورد تغییرات کوچک تر برای وسیله نگهدارنده در نظر گرفته می شوند و کل سیستم کنترل برای تکمیل کردن چرخه دوباره برنامه ریزی شده است. روابط کاری نزدیک بین پالایش گر، UOP و فروشنده شیرآلات امکان طرح ریزی REVAMP را تکمیل سخت افزار و آمادگی جهت نصب در کمتر از 6 ماه بعد از این که پروژه مجوز گرفت را فراهم می کند تمام تغییرات زمینه ای در مدت 2 هفته کامل می شوند.

مرحله 5-  OF CCR PSA REVAMP

در سال 1995 دستگاه CCR PSA debottlenecking بود همان گونه که تغذیه از طریق کاتالیزگر اصلاح کننده قابل دسترسی بود با نصب لوله های فشار گاز بیشتر و به روز کردن چرخه PSA فراورده هیدروژن دستگاه تا 67knm³/h ( 60 MMSCFD ) افزایش یافته بود. در حالی که چرخه کلی مشخصات را طرح ریزی می کند. ساخت و نصب کمپرسور جدید فاقد برنامه کلی پروژه را تعیین می کند و تغییرات PSA با تنظیم کردن زمان به خوبی انجام شده بود.

مرحله 6- PLANNED FURTHER EXPANSION

در نتیجه ی تغییر میزان تقاضا، میزان هیدروژن پالایشگاه هنوز کم است و از UOP خواسته شده است تا گزینه ها را ارزیابی کند و میزان ظرفیت CCR PSA را افزایش دهد PSA سال 1995 در نتیجه قادر بود تا تمام تغذیه را قابل دسترسی سازد، و در همان زمان لوله های فشار گازی وجود داشتند که هنوز در دسترس بودند. دستگاه CCR PSA همچنین می توانست ظرفیت معمول تقاضا شده را به طور کامل با موارد استفاده قرار دادن فشار موجود فراهم سازد UOP و پالایشگر در فرآیند ارزیابی این انبساط و شرکت دارند.

یک راه کار این است که یک نوع نوشابه چرخه تغییر، که در دستگاه بخار اصلاح کننده PSA انجام شده ساخته شود. فرآورده هیدروژن تا84knm³ ( 75 MMSCFD ) پیش بینی شده است revamp شیرهای جذب کننده و جذب کننده ها را مجدداً مورد استفاده قرار می دهد اما این کار نیازمند تغییرات شیرهای موجود و مجموع لوله های پایه نگه دارنده می باشد این تغییرات به CCR PSA این اجازه را می دهد که 50 درصد هیدروژن بیشتری را نسبت به طرح ( قاعده ) کلی تولید کند و هیدروژن بازیافتی را که در revamp قبلی گرفته شده است حفظ کند این revamp تمام لوله های کمپرسور گاز و تمام ظرفیت های آن ها را مورد استفاده قرار می دهد.

انجام دادن مرحله 6 میزان کلی هیدروژن قابل دسترسی برای پالایشگاه را به 184 knm³/h و ( 165 MMSCFD ) می رساند

CASE 3

در سال 1984 یک پالایشگر مهم در غرب کانادا که یکی از بزرگترین وسایل جهان در زمان خود بود برای تولید هیدروژن خالص شروع به کار کرد این دستگاه شامل دو دستگاه بخار اصلاح کننده PSA هر کدام با ظرفیت تولید knm³/h 31 ( 5/27 MMSCFD ) و یک دستگاه POLY bed PSA برای بهبود بخشیدن کاتالیزگر اصلاح کننده گاز متصاعد شونده ( با ظرفیت 32 knm³/h ( 3/23 MMSCFD ) بود. فرآورده هیدروژن از سه دستگاه PSA ( SMR1 , S,MR2, CCR PSA ) ترکیب شده  و مثل یک ترکیب شکننده ی مولکول های نفت خام مورد استفاده قرار می گیرد. پالایشگر در صدد تولید نفت خام مصنوعی بیشتری است، تقاضا برای هیدروژن افزایش یافته است. کاتالیزگر اصلاح کننده گار متصاعد شونده بزرگتر از هیدروژن 90% بود و فرض بر این است که برای تغذیه ی شکننده ی مولکول ها زمانی که با هیدروژن دارای خلوص بیشتر ترکیب شده است مناسب است.

پالایشگر ابتدا در طی مراحلی دستگاه های PSA را در حالت تعدیل قرار می دهد. که دو اصلاح کننده ی بخار را که بیش از 20% هیدروژن خام را نسبت به طرح کلی تولید می کند bottlenecked de می کند.

دستگاه CCR PSA از طریق تغییر نرم افزار و طراحی کردن شرایطی برای اجاره دادن به آن که در SMR با دو دستگاه SMR PSA به طور موازی عمل کند revamp شد. هر چند جذب کننده ای که در CCR PSA قرار دارد برای کار در SMP مقرون به صرفه نبود. از آن جایی که سر دستگاه PSA به آسانی می تواند مقدار جریان را به کار گیرند ظرفیت یک مشکل نبود، بنابراین برای افزایش میزان ( مقدار ) هیدروژن بازیافت شده تحقیقی در این زمینه انجام شد.

جذب کننده ای که در PSA قرار دارد و به طور کلی گاز متصاعد شونده CCR را تحت عمل قرار می دهد توسط یک جذب کننده که برای گاز SMA اختصاص داده شده جایگزین شده است. این کار در سال 1988 در ارتباط با نصب اولین لوله بازرسی انجام شد و PSA تعدیل شده بود و برای تجدید نظر کردن در مورد جریان بهینه سازی شده است. بازیافت هیدروژن در این PSA تا بیش از 6% افزایش یافت و هم زمان در یک CO spec توسعه یافته در تولید هیدروژن ثمر بخش بود.

در سال 1992 پالایشگر در صدد بازرسی کردن لوله های PSA / SMR بود برای بازرسی.

افزایش بازیافت هیدروژن با استفاده از یک چرخه متناوب امکان پذیر است. هر چند این چرخه جدید به تغییرات قابل توجهی در وسیله و لوله های مجموع نیاز دارد. از آن جائی که revamp option به وسیله پالایشگر انتخاب شده است به تغییرات کمتری در مورد شیرهای کنترل کننده و سخت افزار نیازمند است. همه این تغییرات انجام شده است و دستگاه بعد از یک هفته دوباره شروع به کار می کند.

بعد از این که revamp در هر دو دستگاه SMR  PSA کامل شد، CCR PSA برای خالص کردن گاز متصاعد شونده اتلین از bottlenecked de سریع تر عمل می کند. در طول یک بازرسی دیگر در سال 1999 دستگاه برای جدا سازی های بعدی با جذب کننده های بهینه پرداز بارگیری شد. همان گونه که در طول خالی بودن دستگاه و مراحل جدا سازی کاهش 15% بارز است. تصمیم بر ساخت جذب کننده های بالاتر گرفته شده. این کار امکان افزایش بازیافت هیدروژن برای عملیات معمول در گاز SMR و نیز به حداکثر رساندن بازیافت در آینده را فراهم می کند. برای این دستگاه تصمیم بر نصب یک چرخه متناوب تغییر در سال 2001 در نظر گرفته شده نتیجه نهایی هم افزایش در میزان بازیافت هیدروژن بیشتر از طرح کلی می شود و هم افزایش تولید هیدروژن از میزان کلی 32 تا 46 knm³/h ( MMSCFD 41 تا 3/28 ) است.

CASE 4

یک دستگاه PSA در طبقه ای در آمریکا شمالی در عملیات از سال 1992 به تولید فرآورده هیدروژن با میزان تبدیل قابل توجه در CO Content برای استفاده به وسیله جریان قسمت پائین دستگاه نیاز داشت اگر چه این تغییرات بای انجام آسان هستند تجدید نظر کردن عملیات در بازیافت هیدروژن نتیجه بخش است اگر چه بدون صرف هزینه های گزاف بخار اصلاح کننده قادر به تولید هیدروژن بیشتر برای جبران باریافت کمتر نیست،revamp کردن سیستم به منظور تاسیس دوباره عملیات بازیافت هیدروژن ظروری است revamp کردن یک هفته طول می کشد تا کامل شود، که شامل بازرسی برای یک لوله جذب کننده است.

CASE 5

یک پالایشگر استرالیایی یک دستگاه تصفیه هیدروژن را در دهه 1980 نصب کرد که برای تولید 5700 NM³/hr (MMSCFD 1/5 ) طراحی شده بود و شامل حداکثر PPMV CO 1 بود.

یک اصلاح کننده بخار تغذیه را فراهم می کند دستگاه مشکلات عملیاتی داشت، زیرا راه اندازی اولیه و طرح اجرایی آماده نبود همچنین در شیرهایی که روی پایه نگه دارنده قرار داشتند مشکلاتی وجود داشت.

برای revamp، UOP تعداد جذب کننده های استاندارد را نصب کرد و چرخه را معکوس کرد اگر چه لوله های جذب کننده موجود دست نخورده ( بی عیب ) باقی مانده بودند، در چیزی حدود 50% لوله های کنترل کننده و لوله مجموع تغییرات لازم بود. این کارها چهار هفته طول می کشد تا کامل شود.

پس از راه اندازی کردن، دستگاه هیدروژن تولید کرد که مشخصات طرح را نشان می دهد. این دستگاه هیدروژن مطابق با دستگاهی بود که از یک دستگاه حذف CO₂بر ضد جریان دستگاه PSA استفاده می کرد.

PSA می تواند تمام آلودگی های موجود در اصلاح کننده بخار را از بین ببرد بنابراین دستگاه به فرایند متان سازی سیستم حذف CO₂و درجه حرارت پائین نیاز ندارد. دستگاه PSA به گونه ای دوباره طراحی شده است که قابلیت تغییر پذیری هم با وجود سیستم حذف CO₂و هم بدون سیستم حذف CO₂را دارد. که این امکان را به دستگاه می دهد که سیستم حذف CO₂را به منظور ذخیره قابل توجهی سود و نیروی انسانی تعطیل کند.

در سال 1999 دستگاه به هیدروژن با خلوص بیشتر 3800 NM³/hr (4/3 MMSCFD ) نیاز داشت یک جریان گاز شامل هیدروژن و هیدروکربن ها از طریق C₆قابل دسترسی بود که می توانست به عنوان تغذیه برای دستگاه PSA سودمند باشد. اگر چه PSA قادر به انجام هر گونه جدا سازی است، یکسان سازی آلودگی های تغذیه ای ضروری است، بنابراین جذب کننده های صحیح می توانند در دستگاه نصب می شوند. یک لوله جذب کننده PSA به طور بارز شامل چندین لایه جذب کننده است، و هر لایه برای جذب آلودگی های خاص در نظر گرفته شده است. اگر آلودگی های غیر متعارفی وجود داشته باشند، امکان دارد دوباره از جذب کننده تولید شوند و دستگاه به طور تغییر ناپذیری ظرفیت خود را برای حذف آلودگی ها از دست می دهد.

UOP تعیین کرده است که جذب کننده های نصب شده برای کار اصلاح کننده بخار به هیدروکربن های سنگین تر اختصاص بیابند بنابراین وجود جذب کننده های جدید ضروری است.

چرخه تغییرات در ارتباط با جذب کننده های جدید به دستگاه اجازه دادن میزان 9500 NM³/hr (  MMSCFD 55/8 ) را حتی از منابع تغذیه – دستگاه هیدروژن یا پالایش جدید گاز متصاعد شوند – تولید کند. این کار، شامل برنامه ریزی مجدد سیستم کنترل کننده و جایگزینی جذب کننده های جدید است که بعد از سه هفته پس از راه اندازی کامل شده اند. همان طور که قبلاً ذکر شده پالایش گر می تواند سیستم حذف CO₂را تعطیل کند.

http://www.chemistry7374.blogfa.com/post/65