سیستم‌های خنک‌کاری در ظرفیت‌های پایین و نیمه‌صنعتی به دلیل ردپای فیزیکی کم (Compact Footprint)، مصرف انرژی بهینه و بازدهی بالا در کاربری‌های مداوم، اهمیتی استراتژیک دارند. برج خنک کننده ۲۰ تن (20TR Cooling Tower) استانداردترین ظرفیت در خطوط تولید سبک، کارگاه‌های صنعتی، دستگاه‌های تزریق پلاستیک کوچک تا متوسط و سامانه‌های تهویه مطبوع مستقل به شمار می‌رود. ارزیابی دقیق متغیرهای هیدرولیکی، جنس بدنه فایبرگلاس (FRP) و نوع پکینگ، تعیین‌کننده راندمان پیوسته این دستگاه در شرایط اقلیمی گوناگون است.
در محاسبات برودتی، یک تن تبرید (Refrigeration Ton) برابر با نرخ انتقال حرارت ۱۲,۰۰۰ BTU بر ساعت تعریف می‌شود. بنابراین، یک برج خنک کننده ۲۰ تن به صورت تئوریک دارای توان نامی معادل ۲۴۰,۰۰۰ BTU/h (تقریباً ۷۰.۳ کیلووات) است.
با توجه به این‌که در سیکل‌های تبرید تراکمی واقعی، گرمای ناشی از عملکرد کمپرسور نیز به کندانسور افزوده می‌شود، شاخص هر تن تبرید معادل ۱۵,۰۰۰ BTU/h در نظر گرفته می‌شود؛ در نتیجه ظرفیت اتلاف حرارتی ناخالص این برج در عمل به ۳۰۰,۰۰۰ BTU/h (معادل ۸۷.۹ کیلووات) خواهد رسید.
دبی استاندارد آب در گردش با در نظر گرفتن رژیم دمایی استاندارد CTI (ورود آب در دمای ۹۵°F / ۳۵°C، خروج در دمای ۸۵°F / ۲۹.۴°C و دمای حباب خیس ۷۸°F / ۲۵.۵°C) بر پایه ضریب ۳ گالن بر دقیقه به ازای هر تن محاسبه می‌گردد:
Flow Rate=20 TR×3 GPM/TR=60 GPM\text{Flow Rate} = 20 \text{ TR} \times 3 \text{ GPM/TR} = 60 \text{ GPM}
با توجه به این‌که در سیکل‌های تبرید تراکمی واقعی، گرمای ناشی از عملکرد کمپرسور نیز به کندانسور افزوده می‌شود، شاخص هر تن تبرید معادل ۱۵,۰۰۰ BTU/h در نظر گرفته می‌شود؛ در نتیجه ظرفیت اتلاف حرارتی ناخالص این برج در عمل به ۳۰۰,۰۰۰ BTU/h (معادل ۸۷.۹ کیلووات) خواهد رسید.
دبی استاندارد آب در گردش با در نظر گرفتن رژیم دمایی استاندارد CTI (ورود آب در دمای ۹۵°F / ۳۵°C، خروج در دمای ۸۵°F / ۲۹.۴°C و دمای حباب خیس ۷۸°F / ۲۵.۵°C) بر پایه ضریب ۳ گالن بر دقیقه به ازای هر تن محاسبه می‌گردد:
Flow Rate=20 TR×3 GPM/TR=60 GPM\text{Flow Rate} = 20 \text{ TR} \times 3 \text{ GPM/TR} = 60 \text{ GPM}
تجهیزات صنعتی باید از نظر مکانیکی، سازه‌ای و مصرف برق تطابق کامل با استانداردهای طراحی داشته باشند. در جدول زیر مشخصات دو مدل رایج مکعبی و گرد (مدور) مقایسه شده است:
| مؤلفه فنی | مدل مخروطی (گرد/مدور) | مدل مکعبی جریان مخالف |
|---|---|---|
| ظرفیت نامی | 20 RT | 20 RT |
| 10 الی 120×120 سانتی‌متر | ||
| وزن خشک / وزن عملیاتی | 180 کیلوگرم / 520 کیلوگرم | 220 کیلوگرم / 680 کیلوگرم |
بسته به کیفیت شیمیایی سیال، میزان سختی آب در دسترس و نوع حساسیت سیستم تحت پوشش، طراحی به دو شیوه صورت می‌گیرد:
ظرفیت ۲۰ تن به دلیل مانور بالا در جانمایی و اتصال به یونیت‌های مجزا، در بخش‌های متنوعی کاربرد دارد:
هنگام سفارش‌گذاری و خرید این دستگاه، پارامترهای زیر باید به دقت بازبینی شوند:
کیفیت قطعات مصرفی رابطه مستقیمی با فاصله زمانی بین خرابی‌ها (MTBF) دارد:
| بخش دستگاه | ساختار باکیفیت و مهندسی | ساختار ضعیف و کارگاهی |
|---|---|---|
| پوسته فایبرگلاس | ۳ الی ۴ لایه الیاف با ژلکوت محافظ و رزین اشباع | لایه‌بندی دستی نامنظم با فیلر کربنات کلسیم بالا |
| سیستم توزیع آب | نازل مربع‌پاش ضد گرفتگی (Clog-Free) با متریال ABS | آبگردان یا اسپرینکلر آلومینیومی ضعیف با گیرپژ مداوم |
| قطره‌گیر (Drift Eliminator) | تیغه‌ای یا سلولزی فشرده با هدررفت آب زیر 0.005% | فاقد قطره‌گیر یا استفاده از توری‌های سوراخ‌دار معمولی |
| سازه فلزی داخلی | آهن نبشی فولادی با گالوانیزه گرم طبق ASTM A123 | آهن سیاه با رنگ‌آمیزی اپوکسی موقت و بدون گالوانیزه |
| سیستم بالانس فن | بالانس دینامیکی ISO 1940 گرید G2.5 | عدم بالانس، ایجاد لرزش تشت و ترک‌خوردگی بدنه |
قیمت روز این تجهیزات وابسته به چند متغیر کلیدی در فرایند طراحی است:
جهت حفظ راندمان خنک‌کاری و افزایش طول عمر پوسته و قطعات، اجرای مراحل زیر الزامی است:
در کاربری‌های سرمایشی استاندارد (چیلر)، دبی آب این دستگاه ۶۰ گالن بر دقیقه معادل ۱۳.۶ الی ۱۵ متر مکعب بر ساعت است.
بله؛ این ظرفیت برای خنک‌سازی روغن هیدرولیک و قالب‌های یک الی دو دستگاه تزریق پلاستیک تا تناژ گیره ۱۲۰ تن (بسته به سیکل تزریق و دمای محیط) کاملاً مناسب است.
مدل‌های گرد از سیستم آبگردان دورانی استفاده می‌کنند و قیمت ارزان‌تری دارند؛ اما مدل‌های مکعبی با نازل ثابت و قطره‌گیر سلولزی، توزیع آب یکنواخت‌تر، رسوب‌گیری کمتر و پرتاب آب بسیار محدودتری دارند.
به ازای هر ۱۰ تن تبرید، تبخیر آب در حدود ۰.۵ الی ۰.۶ متر مکعب در روز برآورد می‌شود؛ بنابراین مصرف آب ناشی از تبخیر در یک برج ۲۰ تن در بار نامی بین ۱ الی ۱.۲ متر مکعب در هر شبانه‌روز کاری است.
