ما هي كمية المياه التي يستهلكها برج التبريد التبخيري ذو الدائرة المفتوحة؟

كمورد لأبراج التبريد التبخيري ذات الدائرة المفتوحة، كثيرًا ما يتم سؤالي عن استهلاك المياه لهذه الأنظمة. يعد فهم استهلاك المياه لبرج التبريد التبخيري ذو الدائرة المفتوحة أمرًا بالغ الأهمية لكل من فعالية التكلفة والاستدامة البيئية. في هذه المدونة، سأتعمق في العوامل التي تؤثر على استهلاك المياه وأقدم تقديرًا لكمية المياه التي تستخدمها أبراج التبريد عادةً.

أساسيات أبراج التبريد التبخيري ذات الدائرة المفتوحة

تعمل أبراج التبريد التبخيري ذات الدائرة المفتوحة على مبدأ التبريد التبخيري. يتم توزيع الماء الساخن الناتج عن العمليات الصناعية أو أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) على مادة التعبئة في البرج. ومع سحب الهواء من خلال الحشوة، يتبخر جزء من الماء. تعمل عملية التبخر هذه على إزالة الحرارة من الماء المتبقي وتبريده. يتم بعد ذلك إعادة تدوير الماء المبرد مرة أخرى إلى العملية أو النظام الذي يحتاج إلى التبريد.

هناك أنواع مختلفة من أبراج التبريد التبخيري ذات الدائرة المفتوحة المتاحة، مثلبرج تبريد مفتوح من الفولاذ ذو التدفق المتقاطع,برج التبريد المربع ذو التدفق المتقاطع ذو الدائرة المفتوحة، وبرج التبريد من النوع المفتوح ذو التدفق المتقاطع. كل نوع لديه ميزات التصميم الخاصة به، ولكنها جميعها تعمل على أساس نفس مبدأ التبريد التبخيري.

العوامل المؤثرة على استهلاك المياه

فقدان التبخر

التبخر هو الطريقة الأساسية التي يستخدمها برج التبريد التبخيري ذو الدائرة المفتوحة لإزالة الحرارة. تعتمد كمية الماء التي تتبخر على عدة عوامل:

• الحمل الحراري: كلما زادت الحرارة التي يجب إزالتها من الماء، كلما زاد التبخر. على سبيل المثال، في منشأة صناعية كبيرة ذات عمليات ذات درجة حرارة عالية، سيكون الحمل الحراري على برج التبريد كبيرًا، مما يؤدي إلى زيادة خسائر التبخر.
• الظروف المحيطة: تلعب الرطوبة ودرجة الحرارة دورًا حاسمًا. في الظروف الجافة والحارة، يتبخر الماء بسهولة أكبر. وفي المقابل، في البيئات الرطبة، ينخفض ​​معدل التبخر لأن الهواء مشبع بالفعل بالرطوبة.
• نطاق التبريد: نطاق التبريد هو الفرق بين درجة حرارة الماء الداخل ودرجة حرارة الماء الخارج. ويعني نطاق التبريد الأكبر الحاجة إلى إزالة المزيد من الحرارة، الأمر الذي يؤدي بدوره إلى مزيد من التبخر.

يمكن تقدير خسارة التبخر باستخدام الصيغة التالية:
[E = 0.00085 \مرات 1.8 \مرات Q \مرات (T_1 - T_2)]
حيث (E) هو فقدان التبخر بالجالون في الدقيقة (GPM)، (Q) هو معدل تدفق المياه في GPM، (T_1) هي درجة حرارة الماء الداخل بالدرجة فهرنهايت، و (T_2) هي درجة حرارة الماء الخارج بالدرجة فهرنهايت.

خسارة الانجراف

الانجراف هو قطرات الماء الصغيرة التي يتم إخراجها من برج التبريد بواسطة هواء العادم. يتأثر فقدان الانجراف بتصميم برج التبريد، وخاصة مزيلات الانجراف. يمكن لمزيلات الانجراف عالية الجودة أن تقلل بشكل كبير من فقدان الانجراف.

• تصميم البرج: يمكن لأبراج التبريد المصممة جيدًا والمزودة بأجهزة إزالة الانجراف الفعالة أن تحافظ على فقدان الانجراف إلى أقل من 0.005% من معدل تدفق المياه المعاد تدويره. ومع ذلك، قد تتعرض الأبراج القديمة أو سيئة التصميم لخسائر انجراف تصل إلى 0.5%.
• تدفق الهواء: ارتفاع معدلات تدفق الهواء يمكن أن يزيد من احتمالية الانجراف. إذا كانت سرعة الهواء عبر البرج عالية جدًا، فيمكن أن يحمل المزيد من قطرات الماء خارج البرج.

خسارة التفجير

النفخ هو عملية إزالة جزء من المياه المعاد تدويرها لمنع تراكم المواد الصلبة الذائبة والمعادن والملوثات الأخرى. ومع تبخر الماء، يزداد تركيز هذه الشوائب في الماء المتبقي. إذا لم يتم التحكم فيها، فإنها يمكن أن تسبب تقشرًا وتآكلًا وتلوثًا في نظام التبريد.

• دورات التركيز (COC): COC هي نسبة تركيز المواد الصلبة الذائبة في الماء المعاد تدويره إلى التركيز في ماء التركيب. يعني ارتفاع COC أن هناك حاجة إلى قدر أقل من النفخ. ومع ذلك، فإن زيادة COC أكثر من اللازم يمكن أن تؤدي إلى مشاكل تشغيلية.
• جودة المياه: إذا كانت مياه الماكياج تحتوي على نسبة عالية من الشوائب، فستكون هناك حاجة إلى مزيد من التصريف للحفاظ على جودة المياه المطلوبة في برج التبريد.

تقدير إجمالي استهلاك المياه

إجمالي استهلاك المياه ((M)) لبرج التبريد التبخيري ذو الدائرة المفتوحة هو مجموع فقدان التبخر ((E)) وخسارة الانجراف ((D)) وخسارة التصريف ((B)):
[م=ه + د + ب]

لنأخذ مثالا للتوضيح. لنفترض أن لدينا برج تبريد بمعدل تدفق مياه ((Q)) يبلغ 1000 جالون في الدقيقة، ودرجة حرارة الماء الداخل ((T_1)) تبلغ 95 درجة فهرنهايت، ودرجة حرارة الماء الخارج ((T_2)) تبلغ 85 درجة فهرنهايت، ومعدل فقدان الانجراف قدره 0.005% من معدل تدفق المياه المعاد تدويرها، ودورات تركيز قدرها 5.

أولا، نحسب فقدان التبخر:
[E = 0.00085\times1.8\times1000\times(95 - 85)=15.3\GPM]

خسارة الانجراف ((D)) هي (0.005٪) من (Q):
[D = 0.00005\times1000 = 0.05\GPM]

لحساب خسارة التفجير، نستخدم صيغة التفجير:
[B=\frac{E}{COC - 1}]
[B=\frac{15.3}{5 - 1}=3.825\GPM]

إجمالي استهلاك المياه ((M)) هو:
[م = 15.3+0.05 + 3.825=19.175\ جالون في الدقيقة]

استراتيجيات للحد من استهلاك المياه

كمورد، أفهم أهمية مساعدة عملائنا على تقليل استهلاك المياه. فيما يلي بعض الاستراتيجيات:

• تحسين مزيلات الانجراف: الترقية إلى مزيلات الانجراف عالية الكفاءة يمكن أن تقلل بشكل كبير من فقدان الانجراف.
• تحسين دورات التركيز: من خلال مراقبة COC وضبطه بعناية، يمكننا تقليل فقدان التصريف دون التضحية بأداء نظام التبريد.
• استخدام المواد الكيميائية لمعالجة المياه: معالجة المياه المناسبة يمكن أن تمنع التقشر والتآكل، مما يسمح بارتفاع نسبة COC وتقليل النفخ.
• إعادة تدوير وإعادة استخدام المياه: في بعض الحالات يمكن معالجة مياه التصريف وإعادة استخدامها في عمليات أخرى غير حرجة.

خاتمة

يعتمد استهلاك المياه لبرج التبريد التبخيري ذو الدائرة المفتوحة على عوامل متعددة، بما في ذلك التبخر، والانجراف، والتصريف. ومن خلال فهم هذه العوامل وتنفيذ استراتيجيات لتقليل استخدام المياه، يمكننا أن نجعل أنظمة التبريد هذه أكثر كفاءة وصديقة للبيئة.

إذا كنت في السوق لشراء برج تبريد تبخيري ذو دائرة مفتوحة أو تتطلع إلى تحسين استهلاك المياه لنظامك الحالي، فأنا أشجعك على التواصل للحصول على استشارة مفصلة. يمكننا مساعدتك في اختيار برج التبريد المناسب لاحتياجاتك الخاصة وتقديم حلول لتقليل استهلاك المياه.

مراجع

• دليل ASHRAE - أنظمة ومعدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء.
• معهد أبراج التبريد. المنشورات الفنية الخاصة بتشغيل وصيانة أبراج التبريد.