أبراج التبريد وطريقة عملها

--------------------------------------------------------------------------------
أبراج التبريد وطريقة عملها


المقدمة:
تنقسم المكثفات المستخدمة في دورات التبريد أو التكييف إلى الأقسام الرئيسية التالية:

· مكثفات مائية.
· مكثفات هوائية.
· مكثفات تبخيرية.

ولكن قد تضطر لاستخدام كميات كبيرة من الماء في وحدات التكييف المائية الكبيرة أو قد تكون في حاجة لتقليل كمية المياه ما أمكن لارتفاع ثمنها.

وفى مثل هذه الحالات نحتاج بجوار المكثف إلى برج لإعادة استخدام الماء بعد تخليصه هو الآخر من الحرارة التي امتصها من دورة التبريد بدلا من تبريد هذا الماء بعد خروجه من المكثفات المائية العادية .

· تبنى نظرية أبراج التبريد على فكرة قديمة ورغم قدمها فهي جيدة التطبيق .

فتبنى نظرية تبريد المياه الآتية من عملية التكثيف أي القادمة أو الخارجة من المكثف على أساس تعريضها للهواء أو بمعنى أدق تعريض سطح المياه للهواء فقط ,هذه العملية ستبرد الهواء ولكن ببطء ومثل ذلك هو تبريد المياه الموجودة على سطح البرك والمستنقعات , وهناك طريقة أسرع برش الماء أو تذرره في الهواء .

وأياً كانت الطريقة أو الطرق فكلها تتضمن تعريض سطح الماء للهواء ولكن عند درجات مختلفة في الكفاءة EFFICINCY


تستخدم أبراج التبريد مع المكثفات المبردة بالماء لخفض درجة حرارة الماء المستخدم كوسيط تكثيف بعد اكتسابه الطاقة الحرارية المفقودة من المكثف . يضخ الماء الساخن الخارج من المكثف ويدخل إلى برج التبريد من الأعلى ويوزع بشكل متساوي على شكل قطرات حتى يسقط في حوض البرج بحيث يصبح في تماس من الهواء المار داخل البرج ، وبعد أن يبرد يرجع مرة أخرى إلى داخل المكثف كما في الشكل (1)



الشكل (1) دورة الماء في المكثف وبرج التبريد











تتم عملية التبريد داخل البرج نتيجة تبخر بعض الماء في أثناء تساقطه ، اذ سيأخذ الحرارة اللازمة لتبخره من كتله الماء الباقية التي ستنخفض درجة حرارتها . وسيحمل الهواء المطرود إلى خارج البرج معه البخار الناتج ، وبالإضافة إلى ذلك فإن جزءً من الحرارة المحسوسة ينتقل من الماء إلى الهواء ، لذا ترتفع درجة حرارة الهواء الخارج من البرج وكمية الرطوبة أيضا .
فمن الواضح أن فعالية برج التبريد تتوقف لدرجة كبيرة على درجة الحرارة الرطبة للهواء عند الدخول إلى البرج مقاسه بالترمومتر المبتل , فكلما كانت درجة حرارة الهواء بالترمومتر المبتل عند الدخول منخفضة زادت فعالية البرج .

يسمى الفرق بين درجة حرارة الماء الداخل للبرج والخارج منه مدى التبريد cooling range . وللاحتفاظ بالتوازن في مجموعة المكثف يجب أن يكون مدى التبريد في البرج مساوياً للارتفاع في درجة حرارة الماء في المكثف ، فيما عدا حالة استخدام ممر جانبي للمكثف يعمل على منع كمية من الماء المار على البرج من المرور على المكثف ويسمى الفرق بين درجة حرارة الماء الخارج من البرج ودرجة حرارة البصلة الرطبة للهواء عند الدخول بالاقتراب approach إن معدل انتقال الحرارة خلال البرج يعتمد على درجة حرارة البصلة الرطبة للهواء الداخل ، والشكل (2-1) يمثل مخطط خواص الهواء موضحاً عليه مدى التبريد والاقتراب وعملية التبريد في البرج .




الشكل (2-1)



مخطط خواص الهواء موضحاً عليه مدى التبريد والاقتراب وعملية التبريد في البرج




أسباب استخدام أبراج التبريد :
1- في وحدات التبريد والتكثيف الكبيـرة مثل محطات التكييف المـركزية central air conditioning حيث يلزم كمية كبيرة من الماء لتبريد سائل التبريد .

2- إذا كانت درجة حرارة الماء الداخل للمكثف مرتفعة نسبيا فيلزم في هذه الحالة كمية كبيرة من المياه سواء أكانت وحدة التبريد متوسطة أو كبيرة .

3- في حالة ارتفاع ثمن المياه في بعض البلدان.

أنواع أبراج التبريد

أبراج التبريد عبارة عن مبادلات حرارية تعمل على التبريد المياه بالتبخير في حيز محدود وبكفاءة عالية . يتوقف أداء البرج على تيار السحب ( Draft) اللازم لسريان الهواء خلال البرج .

تصنف أبراج التبريد إلى :

أولا: أبراج التيار الطبيعية (( Atmospheric draft towers

وهذه الأبراج تكون حركة الهواء فيها بدون آلات ميكانيكية ( مراوح ) وإنما تحدث بفعل طبيعي نتيجة فرق الكثافة للهواء وتسمى بأبراج التبريد الجوية .
وهذه الأبراج على نوعين:
أ‌- النوع الأول يستخدم فالات رش spray nozzles تعمل على نفث الماء الداخل إلى البرج من الأعلى على شكل قطرات صغيرة ليسقط إلى حوض ماء البرج في الأسفل الشكل (1-2).



الشكل (1-2) برج طبيعي يستخدم فالات لرش الماء داخل البرج


ب‌- أما النوع الثاني فيستخدم سطوحاً أو حشوة fill لزيادة السطح المبتل في البرج وتحويل الماء إلى قطرات وكذلك لتقليل سرعة سقوط هذه القطرات إلى حوض البرج . إن هذا النوع ذو كفاءة اكبر من النوع الأول بنحو 30 – 20 % كما في الشكل (2-2).

· يجب أن تنصب أبراج التيار الطبيعي خارج المباني أو أعلى الأسطح بحيث يمر عليها الهواء بحرية .



الشكل (2-2) برج تبريد طبيعي يستخدم حشوة




· كفاءة الأبراج الطبيعية منخفضة لأنها تتأثر بشدة واتجاه الرياح وبالتالي تكون الأبراج الطبيعية ذات حجم وارتفاع كبيرين .



خواص برج التبريد ذو التيار الطبيعي natural draft :
1- مساحة كبيرة.
2- مكان يكون مفتوح.
3- مكان لا يكون فيه الهواء راكداً.


مميزات برج التبريد ذو التيار الطبيعي:
1- سهولة الأداء.
2- رخص التكاليف.
3- رخص الصيانة.


عيوبه:
1- يتطلب مساحة أكبر.
2- لابد من تواجده في مكان مرتفع لتكون سرعة الهواء اكبر.
3- لا يركب إلا في الأماكن المفتوحة.




ثانيا: أبراج ميكانيكية (( Forced draft :

وتسمى أيضا بأبراج التبريد ذات التيار الهوائي القسري ( الجبري ) , وهي شائعة الاستعمال في هندسة التكييف والتبريد للهواء.
وتمتاز هذه الأبراج بأنها أقل حجماً وأقل وزناً وكفاءة أعلى ولها مقدرة على مواجهة الحمل عند تغير درجات الحرارة للهواء.

ويستخدم هذا النوع من الأبراج في الحالات الآتية :
1- في الحالات التي يتعذر وجود مساحة كبيرة له .
2- عدم وجود مساحات مفتوحة مواجهة للريح .
3- في الأماكن التي يكون فيها الهواء راكداً.


تصنف الأبراج الميكانيكية إلى :
أ - أبراج تيار الدفع:

تعمل المروحة على دفع الهواء خلال البرج ويكون ضغط الهواء داخل البرج اكبر من الضغط الجوي , وتوضع المروحة عند مدخل برج التبريد . كما في الشكل (3-2) :


الشكل (3-2) برج تيار الدفع



ب - أبراج تيار السحب (Induced draft)
تعمل المروحة على سحب الهواء من البرج . يكون ضغط الهواء داخل البرج اقل من الضغط الجوي . أي أن ضغط الهواء داخل البرج يكون سالب وموجب في حالة الدفع حيث توضع المروحة في نهاية البرج .
كما في الشكل (4-2) :



الشكل (4-2) برج تيار السحب


· تكون المروحة في حالة الدفع من النوع الطارد عن المركز أو المحوري بينما في حالة السحب تكون من النوع الترددي .
· تستخدم مع أبراج التبريد موانع ( Eliminators) لمنع خروج قطرات مياه مع الهواء الخارج من البرج.
· يضخ الماء الساخن القادم من المكثف إلى أعلى البرج حيث يتم رشه إلى اسفل البرج بواسطة مجموعة من الرشاشات .
· انخفاض الضغط الأمثل للرشاشات هو 50 كيلو نيوتن / متر مربع.
· تحتوي أبراج التبريد عادة على حشو من الخشب (Decking) لزيادة مساحة السطح المبلل ولتذرية المياه إلى قطرات صغيرة والعمل على تباطئ سقوط القطرات إلى قاع الحوض .






ثالثا: الأبراج التبخيرية :
وهذا البرج كما في الشكل (5-2) مثل الأنواع السابقة آلا إن المكثف يكون داخل البرج , وهنا يكون وسيط التكثيف عبارة عن الماء والهواء معاً .
ومن حسنات هذا النوع هو الكفاءة العالية في التكثيف ، أما سيئاته فهو الحاجة إلى كمية وسيط تبريد كبيرة .





الشكل (5-2) برج تبخيري










يمكن تصنيف أبراج التبريد تبعاً لسريان إلى ثلاثة أنواع :
1- أبراج ذات سريان متوازي :
وفيها يسرى الماء والهواء في نفس الاتجاه إلى اسفل .
2- أبراج ذات سريان متعاكس :
وفيها تسرى المياه إلى اسفل والهواء إلى أعلى .
3- أبراج ذات سريان متعامد :
وفيها يسري الهواء أفقيا والماء راسياً إلى اسفل .


· فأبراج التبريد ذات الجريان المتعاكسة المستخدمة أساسا في تطبيقات تكييف الهواء يكون جريان الهواء فيها بصورة عمودية أو بصورة معاكسة لسقوط الماء , وجريان الهواء أما أن يكون بالدفع أو بالسحب بمروحة كما في الشكلين (A6-2) و (B6-2)


الشكل (A6-2) برج التبريد ذو الجريان المعاكس بالسحب




الشكل (B6-2) برج التبريد ذو الجريان المعاكس بالدفع



· أما الأبراج ذات الجريان العرضي المستخدمة في تطبيقات تكييف الهواء والتطبيقات الصناعية فيكون جريان الهواء فيها بصورة أفقية متعامداً مع جريان الماء الشكل (7-2) . وميزتها أنها ذات انخفاض ضغط قليل من جانب الهواء بالنسبة إلى مساحة سطح انتقال كبيرة . وكذلك يكون توزيع تيار الهواء والماء فيها منتظماً ، وهي غالباً ما تكون ذات تيار هواء مستحث ، والمراوح المستخدمة معها ذات جريان محوري.



الشكل (7-2) برج تبريد ذو جريان عرضي


· برج التبريد المتعامد : حيث يكون اتجاه جريان الهواء متعامد مع اتجاه سقوط الماء كما في الشكل (8-2)، حيث يكون ارتفاع البرج هنا اصغر مما هو في برج التبريد ذو الجريان المعاكس . وتعتبر هذه ميزة في الحالات التي تتطلب ارتفاعات قليلة للبرج .



الشكل (8-6) برج التبريد المتعامد


تصميم واختيار أبراج التبريد
تتوقف كفاءة برج التبريد على ما يلي:
1. درجة الحرارة الرطبة للهواء عند دخوله في البرج.
2. مساحة سطح المياه المعرضة للهواء وفترة تعرضها.
3. سرعة سريان الهواء خلال البرج.
4. إتجاه سريان الهواء بالنسبة المتساقطة ( متوازي ، متعاكس أو متعامد ) .
· يصنع إطار البرج من زوايا من الصلب وألواح من الصاج المجلفن أو الصلب الغير قابل للصدأ .








طريقة تصميم الحشو في داخل البرج:


الشكل (1-3) طريقة تصميم الحشو

فائدة المكعبات الخشبية (الحشو):

أ‌- تكسير عمود الماء (الرشاشات) وهذه تمكن الهواء من ملامسة اكبر قدر من الذرات.
ب-زيادة السطح المبتل( أي نشر الماء على اكبر قدر من المساحات ).
ج- تمكين الماء من اخذ وقت كاف للانتقال من أعلى البرج إلى اسفل وبذلك يعطيه فرصة اكبر ليبرد.

تتحكم في أداء برج التبريد نفس العوامل التي تؤثر في تبخر الماء في الهواء وهي:

1- سرعة الهواء خلال البرج .
2- مساحة الماء السطحية المعرضة لكل وحدة حجميه من الهواء وطول مدة تعرضها .
3- متوسط الفرق بين ضغط البخار في الهواء والماء في البرج .
4- اتجاه انسياب الهواء بالنسبة للسطح المعرض من الماء .


يشمل السطح المعرض للماء على ما يلي :
1. سطح الماء الموجود في حوض البرج .
2. جميع الأسطح المبتلة في البرج .
3. جميع أسطح قطرات الماء المتساقطة خلال البرج .



سعة برج التبريد cooling tower capacity :
سعة أي برج معناها كمية الحرارة التي يطردها سائل التبريد أو التي ينبغي أن يطردها سائل التبريد .
وكمية الحرارة التي ينبغي أن يطردها سائل التبريد هي كمية الحرارة التي يمتصها المبخر +كمية الحرارة الناتجة عن شغل الضاغط.
ويلاحظ أن درجة الحرارة النهائية للماء عند حوض برج التبريد تتوقف على ارتفاع هذا البرج بفرض أن سرعة الرياح ثابتة .
كما إن الماء الخارج من المكثف يبرد عادة إلى درجة تقترب من درجة الحرارة المبتلة للهواء الداخل للبرج ولكنها لا تصل إلى هذه الدرجة كما هو موضح بالشكل (2-3).


الشكل (2-3) علاقة بين درجات الحرارة للماء والهواء


وتصل هذه الدرجة عادة إلى درجة أعلى من درجة الحرارة المبتلة للهواء الخارجي بقدر يتراوح من 5-10فْ متوقفة على سعة البرج وكمية المياه وطريقة تصميم البرج.

فمثلا يمكننا أن نعطي كمية حرارة إلى كمية من الماء ويمكن أن نعطي نفس كمية الحرارة إلى كمية مضاعفة من الماء ولكن سيكون الفرق بين درجتي حرارة الدخول والخروج من الأولى ضعف الثانية ففي تلك التي تستخدم فيها كمية مياه اكبر سيكون الفرق بين درجتي الحرارة اصغر وبالتالي تكون درجة الحرارة النهائية للماء عند حوض البرج اقرب إلى درجة الحرارة المبتلة للهواء الداخل منها لو استخدمنا كمية من الماء نصف الكمية الأولى ولهذا السبب يتضح لنا لماذا نستخدم المياه ذات الكمية الكبيرة في برج التبريد .

عوامل اختيار أبراج التبريد:
1- سعة برج التبريد المطلوبة.
2- درجة الحرارة بالترمومتر المبتل للتصميم .
3- درجة حرارة الماء المطلوبة عند الخروج عن برج التبريد . ( درجة حرارة الماء عند الدخول للمكثف أو الاقتراب للبرج ) .
أو : .....
1- معدل التدفق المطلوب على البرج ( لتر / ث ) .
2- درجة الحرارة بالترمومتر المبتل للتصميم .
3- درجتي حرارة المطلوبتين عند الدخول للبرج والخروج منه ( مدى تبريد البرج والاقتراب منه ) .


الحمل الحراري لبرج التبريد :
يحسب الحمل الحراري لبرج التبريد من المعادلة التالية :
Qct = M˙w . CP . ( Tin – Tout )
حيث :
M˙w : تدفق الماء المراد تبريده بـ kg/sec .
CP : الحرارة النوعية للماء.
Tin : درجة حرارة الماء الداخل للبرج.
Tou t : درجة حرارة الماء الخارج من البرج.

إن كمية الحرارة التي يفقدها الماء المطلوب تبريده يكتسبها ماء التبخر في البرج ، فإذا كانت كتلة الماء المبخرة في البرج (M˙) فإن الحمل الحراري للبرج ايضا يمكن حسابه من المعادلة التالية :
Qct = M˙ . L.H

حيث :
L.H : الحرارة الكامنة لتبخر الماء وتساوي 550 kcal/kg .

مثال :
يتدفق الماء في برج تبريد بمعدل 2 kg/sec حيث يدخل بدرجة حرارة 36 Cº ويخرج بدرجة حرارة 31 Cº أوجد :
1. الحمل الحراري للبرج .
2. معدل تبخر الماء .
1- Qct = M˙w. CP. (Tin – Tout)
= (2) (1) (36 – 31)
= 10 kcal/sec


2- M = Qct / L.H
= 10 / 550
= 0.018 kg/sec



تركيبه (برج التبريد )

يتكون غلاف البرج الخارجي من المعدن أو ألياف الزجاج أو الاسبستوس أو الخشب أو الخرسانه أو من مجموعة من هذه المواد . ويفضل استعمال اقل المواد عرضه للصدأ لغلاف البرج وللحشوة . يدخل الماء إلى البرج من الأعلى ويوزع خلاله بطرق مختلفة فقد يتم بالرش بوساطة الأحواض المخرمة أو المجاري المحززة في جوانبها أو بطرق أخرى عديدة والغرض من هذا التوزيع واحد وهو تحويل الماء رذاذ ناعم ونشره بالتساوي خلال مقطع البرج .

تحتوي معظم الأبراج كما ذكرنا سابقا على حشوة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو اللدائن أو الخشب الأحمر ، تعمل على تحويل الماء الذي يمر عليها إلى رذاذ عن طريق توفير مساحة سطحية مبتلة كبيرة يساعد على سرعة التبخر . بالإضافة إلى ذلك فإنها تجعل الماء يسير بطريق متعرج مما يزيد من فترة وجوده في تماس مع هواء البرج.

ونظرا لسرعة الهواء العالية داخل البرج تستخدم صفائح إزالة eliminator لاستخلاص قطرات الماء التي قد تنجرف مع تيار الهواء إلى خارج البرج ، ويعتمد كمية الماء المنجرفة على تصميم البرج وسرعة الهواء.


صيانة أبراج التبريد


الصيانة الدورية:

يلزم فحص الأجزاء الميكانيكية شهريا :

1. إذا كانت مراوح البرج من النوع الذي يدار عن طريق أقشطه . فان مقدار شد القشط يجب أن يفحص ويضبط حسب الحاجة .
2. يجب المحافظة على جميع مرابط البرج بحيث تكون مثبتة بشكل جيد.
3. يلزم فحص بلف العوامة ويضبط حسب الحاجة .

يلزم تنظيف برج التبريد ودهانه سنويا :

1. يجب رفع الأوساخ والرواسب الموجودة بالأحواض ومصافي المليء والسحب .
2. يجب كشط وتنظيف ودهان جميع الأسطح المعدنية الخارجية التي يكون قد حدث بها قشور على الأقل مرة كل عام باستعمال دهان بطانة جيد(PRIMER) ثم يغطى السطح الخارجي للبرج بدهان مقاوم للصدا.
3. يجب فحص الجزء الداخلي من البرج . وقم بإصلاح أي تلف بمواد الحشو أو أجزاء الحوض ، وإذا كان من الضروري رفع الحشو ، فانه يجب تركيب الحشو الجديد في المكان الأصلي حتى نحصل على توزيع ماء منتظم .
4. يجب تنظيم ريش المروحة وان تدهن إذا لزم الأمر.
5. إذا كان من الضروري معالجة الماء كيماويا لمنع تكون الأوساخ في دائرة برج التبريد ، فانه يلزم استشارة أخصائي في معالجة الماء .
6. يجب منع نمو العفن داخل برج التبريد الذي يعمل على تخفيض انتقال الحرارة ويسد الدائرة .وتستعمل لذلك مادة ( بنتا كلوروفينوليت الصوديوم) التي لها فعالية قوية لقتل مسببات هذا العفن.


المياه المفقودة في برج التبريد:

هناك ثلاثة مصادر لفقد المياه خلال أبراج التبريد :
1- المياه المتبخرة نتيجة تبريد باقي المياه الساخنة وهي في حدود 1 % من معدل سريان المياه خلال البرج .
2- سحب قطرات المياه ( Water drift) مع الهواء الخارج من البرج .
3- تصفية المياه (Water bleed – off) من قاع البرج للتحكم في نسبة تركيز الأملاح في مياه في حدود 1 % من معدل سريان المياه خلال البرج .

· يجب تعويض برج التبريد بنفس معدل المياه المفقودة ليظل مستوى المياه في حوض البرج ثابت .






معالجة مياه برج التبريد:

توجد الكائنات العضوية الحية كالطحالب ( Algae) والبكتريا والفطريات (bacteria and fungi) والكائنات نباتية بكميات متفاوتة ونوعيات مختلفة في جميع مصادر المياه الطبيعية ونتيجة لتعرضها للهواء الجوي فإنها تنمو وتؤدي إلى تقليل كفاءة أبراج التبريد كنتيجة لنمو الطحالب والفطريات على الجدران مما يتعارض مع توزيع المياه،يلزم لنمو الطحالب توافر غاز ثاني أكسيد الكربون الذائب في الماء وكذلك ضوء الشمس وتنشيط الطحالب عادة في أبراج التبريد والمبردات والمرشحات المفتوحة والخزانات .
وتنمو الطحالب عادة في اتجاهات طويلة منبسطة ولذا فان التخلص منها في داخل المواسير بعد نموها قد يسبب حاجزاً لتدفق المياه لذا يجب مقاومتها قبل دخولها إلى المواسير . ينتج عن نمو الطحال والرواسب الرخوة في باطن خزانات المياه وأحواض الترسيب أخطار جسمية على المرشحات والمضخات . كذلك تحول بكتريا أكسدة الكبريت (عنصر الكبريت) الذي يتواجد في المياه الطبيعية إلى حامض الكبريتيك إي يعتبر من أسباب تأكل أبراج التبريد .
ولكن وجود بكتريا النتردة ( nitrifying bacteria) يفيد في أكسدة الشوائب الأمونيومية وتحويلها إلى نترات والتي بدورها تساعد على عمليات الهدم للمواد العضوية التي تدخل إلى دوائر المياه مع مياه التعويض حيث تمد هذه العمليات بالأكسجين اللازم للهدم والأكسدة ويمكن منع نمو الطحالب وذلك بمنع الضوء من الدخول بالإضافة إلى حقن مياه بكميات منتظمة من الكلور ويستفيد جزء كبير من الكلور المحقون في المياه في تنفيذ العمل الذي ينتج عنه التخلص من الأمونيا والمواد العضوية وفي حالة تواجد بكتريا اختزال الكبريتات أو في حالة انسداد فوهات الترذيذ (Spray nozzles) أو تغطيتها بالطحالب فإنه يجب زيادة جرعات الكلور المحقون في مصدر المياه .

للحصول على أداء جيد لبرج التبريد يجب معالجة المياه من :
أ‌- القشور ( Scales)
تنشا القشور نتيجة ترسب المواد الصلبة غير المذابة في المياه على الأسطح الخارجية للأنابيب. العلاج الوحيد لمنع تكون القشور هو تصفية المياه (Blow down) وبالتالي المحافظة على نسبة تركيز مقبولة للمواد الصلبة في المياه الجارية .

ب- الصدأ ( Corrosion)
ينشا الصدأ نتيجة تحلل المعادن بالتفاعلات الكيميائية بين ، الهواء والمعدن الصلبة في المياه الجارية . العلاج الوحيد للصدا هو تحكم في قيمة اس الهيدروجين (PH) وجعله اقل من العدد 7 وبالتالي تصبح المياه الجارية غير حمضية . يتم التحكم بإضافة مواد كيميائية مثل الكرومات ، البولي فوسفات والنيترات للمياه الجارية .

ج- النمو العضوي ( Organic growth)
تغطى الطحالب (Algae) والفطريات (Fungi) للأسطح المبتلة وتتلف خشب الحشو وبالتالي تنخفض السعة التبريدية للبرج. ولعلاج ذلك إضافة مواد كيميائية مثل الكلور للمياه الجارية .
د - الأتربة (Dirt)

مصدر الأتربة هو الهواء المحيط ببرج التبريد . تتجمع الأتربة في قاع البرج على هيئة طين ( Silt) . العلاج الوحيد للأتربة هو وضع فلتر على مداخل الهواء والتنظيف الميكانيكي لقاع برج التبريد .

معالجة مياه أبراج التبريد باستخدام بدائل محلية :

يؤدي تلوث مياه الأبراج بالطحالب إلى نتائج سلبية عديدة أهمها:-


1- أن انسداد حشوات أبرج التبريد بالطحالب يؤدي إلى التقليل من مساحتها السطحية وبالتالي من كفاءتها.
2- أن نمو الطحالب وغزارتها وانسيابها في شبكة دورة الماء المبرد يؤدي إلى انسداد المصافي(filters) المربوطة على الشبكة وبالتالي إلى حدوث خلل في طبيعة عمل الأبراج.
3- أن كثرة الطحالب تؤدي إلى زيادة المحتوى الأكسجيني في مياه البرج مما يسبب في تأثير تآكل على أجزاء البرج.
أما أهم طرق المعالجة التي تجري لأبراج التبريد للتقليل من توليد الطحالب فهي:-
إضافة المواد الكيماوية التي تقتل الطحالب على مياه البرج وبشرط فيها ان تبقي الدالة الحامضية للماء المستخدم في البرج متعادلة كي لا تؤثر سلبيا على هيكل البرج المصنوع غالبا من الحديد القابل للتفاعل مع الحوامض.
إجراء معالجات ميكانيكية على الأبراج وتشمل عمليات تجفيف الأحواض وإزالة الأطيان والطحالب العالقة بالقشط وغسل الحشوات باستمرار بعد تجفيفها وطرح المياه التي تغسل بها الأحواض وحشوات الأبراج خارج البرج ممايؤدي إلى هدر كميات كبيرة من المياه فضلا عن العمل الشاق والمضني لقشط الترسبات هذا إضافة إلى التوقفات الكثيرة ولفترات طويلة لأبراج التبريد لإجراء عمليات الصيانة.
طرح الماء المستخدم واستبداله باستمرار بماء جديد خال من الطحالب وفي هذا هدر كبير في المياه والطاقة لأن كمية الماء تصل في بعض الاحيان إلى مئات الآلاف من الأمتار المكعبة وهي عملية غير اقتصادية.

استخدام مبادلات أيونية لمعالجة الماء المستخدم في الابراج ولكن هذا لا يمنع من نمو الطحالب لوجود تماس مباشر بين الهواء والماء ولكنه يمنع من حدوث التكلسات.


المادة البديلة ومميزاتها:
إن غياب دراسة سابقة أو طريقة محلية معتمدة للقضاء على الأحياء المائية المترسبة عدا المستوردة سابقا وكذلك عدم توافر البديل المحلي لها أدى إلى البحث عن مواد كيماوية مصنعة محليا ورخيصة الثمن ولاتنطوي على أضرار جانبية على الإنسان والبيئة ولها القدرة على منع نمو وتكاثر هذه الأحياء المائية.
أجريت هذه الدراسة على أبراج تبريد من النوع التبخيري كما تمت مقارنة المادة البديلة مع مادة حمضية كانت تستورد من الخارج واسمها التجاري(Nalco) وتضاف إليها مادة هيدروكسيد البوتاسيوم(KOH) لمعادلتها حامضيا مع قياس الدالة الحامضية لماء البرج وكانت مادة(Nalco) تضاف إلى ماء البرج بواقع 25 لتر/أسبوع وجرت محاولات عديدة لإزالة هذه الكائنات من خلال عمليات القشط والغسل ولفترات عديدة لموسم التشغيل كما أضيف العديد من المواد وغيرها ولكن تأثيرها كان غير ذي فعالية تذكر.
وبعد استخدام إحدى المواد الكيماوية التي تنتج محليا (من قبل وزارة الصناعة والمعادنالاردنية)،وهي مادة هايبوكلورات الصوديوم (Na OCL )،تم التوصل الى التركيز الملائم،وبالحدود التي لا تؤثر سلبيا على هيكلية برج التبريد وأجزائه والحشوات المستخدمة فيه،المصنوعة من صفائح البلاستيك ، والمرتبة على شكل شرائح ، وأخذت عدة عينات من مياه البرج ، وجرى تحليلها بيولوجيا للتعرف على نوع الطحالب النامية فيها.
واستخدمت عدة تراكيز من المادة البديلة وصولا إلى الحد الملائم.وتم اختبارها موقعيا ولمدة عامين(موسمي تشغيل كاملين) ، مع إزالة وقشط الطحالب المتبقية لمعرفة حجم الطحالب المتولدة،وتبين أن إضافة 4 لتر/اسبوعيا لكل حوض هي أفضل نسبة من المادة البديلة.
وجرى فحص المياه بعد كل موسم تشغيل لمعرفة مدى فعالية هذه المادة في الحوض،وكمية تطايرها.وكان الفقد فيها قليل جدا،ويكاد لا يذكر مع ضمان عدم تكاثر الطحالب في الأبراج.
وقد أظهرت المادة البديلة زيادة في كفاءة الابراج بنسبة84% مقارنة بالمادة المستوردة وبنسبة95% مقارنة مع العمليات الميكانيكية (القشط والغسل المستمر) ولما كانت كمية المادة البديلة المضافة قليلة جدا مقارنة بالمادة المستوردة لذا تعتبر هذه الطريقة ذات جدوى اقتصادية فضلا عن التوصل إلى نوع المادة البديلة.
الاستنتاجات:

1- تعتبر المادة البديلة التي تضاف إلى ابراج التبريد وتنتج محليا ذات جدوى.

2- إعتماد الطريقة البديلة للقضاء على الأحياء المائية المترسبة في أحواض أبراج التبريد.
3- تحقيق وفرة في كمية المادة المضافة ذلك إلى أن المادة المستوردة كانت تضاف بواقع 25 لتر/اسبوعيا أما المادة البديلة فانها تضاف بواقع 4لتر/اسبوعيا
4- لا تحتاج المادة البديلة إلى إضافات كيماوية للوصول إلى دالة حامضية متعادلة عند العمل ضمن الحدود والنسب التي تم التوصل إليها.
إمكانية إستخدام المادة البديلة لجميع أنواع أبراج التبريد وهي صالحة للعمل في جميع الظروف المناخية وتعمل لمديات حرارية واسعة. منقوول من منتدى المهندس