برج خنک کننده 
________________________________________
دراکثر کارخانجات کوچک و بزرگ یکی از مهمترین و اساسی ترین دستگاهها می توان انواع برجهای خنک کننده را نام برد.
برجهای خنک کننده علاوه بر آب به منظور خنک کردن سیالاتی دیگر در صورت لزوم مورد استفاده واقع می شود.
با توجه به اینکه برجهای خنک کننده معمولاًً حجیم می باشند و بعلت پاشیدن آب در محیط اطراف خود و خرابی تجهیزات آن را معمولاًٌ در انتهای فرایند نصب می کنند.
اگراز وسایل برجهای خنک کننده صرف نظر نشود برای ساخت برج تکنولوژی بالایی نیاز نیست همانطور که در ایران در حال حاضر ساخت این برجها در حد وسیعی صورت می گیرد .برجها با توجه به شرایط فیزیکی و شیمیایی خاص خود دچار مشکلاتی می شوند ولی معمولاٌ زمانی لازم است تا این مشکلات برج را از کار بیاندازد طولانی است.،ولی عملاٌ اجتناب ناپذیر است.
در این مجمعه تا سر حد امکان سعی شده است که دیدی نسبتاً کلی راجع به برج به خواننده منتقل شود و تا حد امکان از جزییات مربوط به برجهای خنک کننده توضیح لازم داده شده باشد.

 

پیشگفتار :
برج خنک کننده دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیع تماس آب با هوا تبخیر را 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.

 

برجهای خنک کننده

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 :
TE=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
T :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 .

انواع سیستمهای خنك كننده : 
الف: سیستم های خنك كننده تر:        WET COOLING  SYSTEM
1-سیستم خنك كنندة باز 
2-سیستم خنك كنندة بسته 
3-سیستم خنك كننده تركیبی
ب: سیستم های خنك كننده خشك :         DRY COOLING SYSTEM
1-سیستم خنك كننده خشك مستقیم
2-سیستم خنك كننده خشك غیر مستقیم
3-سیستم خنك كننده تركیبی

1-سیستم خنك كنندة باز              ONCE THROUGH SYSTEM
در محیطی كه آب فراوان است محل های نزدیك دریا یا رودخانه آب را به وسیله پمپ از یك طرف وارد سیستم های مبدل حرارتی (HEAT EXHCANGERS) نموده و از طرف دیگر خارج می گردد. آب درمحل عبور خود با جسم داغ تبادل گرما كرده و دوباره وارد رودخانه یا دریا می گردد.
بنابراین آب گرفته شده از دریا مجددا به دریا باز می گردد و عمل تبخیر بر روی آن صورت نمی گیرد یعنی آب دارای مواد حل شده و معلق ثابتی است لذا ایجاد رسوب بر روی لوله های كندانسور نمی نماید اما به دلیل داشتن مواد معلق زیاد باعث خوردگی از نوع سائیدگی (ERROSION CORROSION) می گردد برای جلوگیری از سائیدگی درون لوله باید در داخل لوله های خنك كننده با ایجاد محافظ كه با تزریق سولفات آهن FESO4 محقق می گردد اقدام نموده و سپس توسط گلوله های اسفنجی كه به وسیله پمپ در داخل لوله ها ارسال می شود قطر مورد دلخواه استاندارد را در آن ایجاد و زیادی آن را كنده و از محیط خارج كرد.

-2در مناطق كم آب ، آبی كه به عنوان واسطه حرارتی در سیستم ها عمل می كند حرارت را جذب كرده ، دور ریخته نمی شود ، بلكه مجدااز آن استفاده می نمایند. بنابراین آب را وارد سیستمی به نام برج های خنك كننده (COOLING TOWER) كرده و پس از سرد شدن مجدا وارد مبدل های حرارتی می نمایند. 

3)سیستم خنك كنندة تركیبی بازو بسته (COMBINTION COOLING SYSTEM)
این سیستم بیشتر درمحیط هایی كه در فصل تابستان سطح آب رودخانه پایین آمده و برج با كمبود تغذیه مواجه می شود استفاده می شود . 

انواع سیستم های خنك كننده تر: 
الف: استخرهای خنك كن: 
استخرهای خنك كن ساده ترین سیستم های خنك كننده با ابعاد زیاد بوده كه آب گرم توسط لوله ای وارد آن شده و در اثر تماس با هوای محیط حرارت خود را از دست داده و آب خنك كننده از بالاترین قسمت استخر به سیستم مبدل حرارتی برگشت داده می شود با این عمل زمان ماندن آب در استخر زیاد شده ، در نتیجه آب زمان  بیشتری را در معرض هوا قرار می گیرد و لذا تبادل حرارتی بهتر صورت می گیرد و همچنین ممكن است آب گرم به صورت آب پاش و قطره قطره وارد استخر گردد. با این عمل سطح برخورد آب گرم با هوای محیط درزمان ریزش زیاد شده و قسمتی از آب در اثر برخورد با هوا تبخیر شده و در اثر این عمل بقیه آب در حال ریزش خنك می گردد و در نتیجه راندمان آن از استخر اولیه بهتر است. در چنین سیستم هایی بایستی در طراحی حصارهایی جهت جلوگیری از انتقال آب به وسیله باد در نظر گرفته شود ، در بعضی از سیستم های قدیمی كه حصار در طراحی بكار گرفته نشده است ، صدمات زیادی به سیستم هایی كه در جوار استخر قرار گرفته اند وارد كرده است. تجربه ثابت كرده است كه وقتی رطوبت هوای ساكن دریك نقطه افزایش یابد آب كمتر تبخیر شده و در نتیجه آب گرمی كه از سیستم مبدل حرارتی جهت خنك شدن وارد محیطی كه دارای هوای مرطوب است گردیده و دیرتر خنك می شود ،نتیجه انكه اگر هوا از طریقی به حركت درآورد تا هوای خشك جانشین هوای مرطوب شود، راندمان سیستم خنك كننده به مراتب افزایش می یابد. 
ب)برجهای با كوران طبیعی :
هوا به طور افقی یا به طرف بالا متناسب با جهت ریزش آب جریان یافته و حرارت را از آب می گیرد . در این سیستم وقتی كه آب گرم وارد برج می گردد ، محیط داخل برج گرم شده در نتیجه حجم هوای داخل آن افزایش می یابد و رقیق می گردد كه در این صورت هوای محیط بیرونی برج با فشار حدود یك اتمسفر موجب جریان خود به خودی در اثر اختلاف فشار هوای داخل برج و هوای بیرون برج می گردد . یك نوع از برج فاقد (PACKING) بوده و فقط تعداد زیادی سوراخ های پخش كن آب تعبیه شده است . نوع دیگر آن دارای بند و بست های چوبی یا پلاستیكی بوده كه راندمان بهتری را به وجود می آورند .در ضمن این برجها خیلی بلند و باریك بوده و پمپ هایی با فشار زیاد جهت پمپاژ آب در بالای برج مورد استفاده قرار می گیرد . افت  دمای آب بستگی به سرعت وجهت جركت باد دارد . لذا برج ها باید در محلی احداث گردند كه مانعی در جهت وزش باد وجود نداشته باشد . برجهایی با كشش طبیعی هذلولی یا تنوره ای موجود است كه جریان هوا در جهت عكس جریان آب به طرف شبكه های چوبی در برج حركت كرده و باعث خنك شدن آب می گردد، این برج ها در آب و هوای خشك وگرم مورد استفاده قرار نمی گیرند، زیرا درجه حرارت آب ورودی به برج باید از درجه هوای محیط بیشتر باشد. 
ج)برج ها با كوران القائی: 
در این نوع برجها هوا توسط بادبزنی كه در برج قرار گرفته برقرار می شود . در برج ها با كشش مكانیكی پمپ ها با فشار كم مورد نیاز است و برای  احداث آن تشخیص جهت باد اجباری نیست. 
انواع برجها با كشش مكانیكی : 
1)برج های دمنده : (FORCE DRAFT COOLING TOWER)
در این نوع برجهای خنك كننده بادبزن های مكانیكی (فن ها) جریان هوا را در برج برقرار می كنند محل آن ها در قسمت ورودی هوا و در سطح زمین بر روی بتن استقرار یافته اند لذا لرزش آنها به حداقل می رسد.این فن ها هوا  را به درون برج و سرتاسر بند و بست ها هدایت می كنند ولی هوا به طور یكنواخت در آن پخش نمی گردد و اطراف  برج های خنك كننده دمنده كاملا بسته است. 
مزایای برج های خنك كننده دمنده : 
1-تعمیر فن های آن راحت تر است. 
2-فن ها در مجاورت هوای گرم قرار نمی گیرند. 
3-سهولت و كم خرج بودن نصب آن . 
2)برج های مكنده : (INDUCEDDRAFT COOLING TOWER)
در این نوع برجها بادبزن ها در محل خروجی هوا از برج قرار گرفته اند و محل آن ها معمولا در بالای برج ها در بعضی مواقع در طرفین برج می باشد و هوا به طور یكنواخت در داخل برج پخش می شود . 
مزایای برج های مكنده : 
1-لوله ها كمتر در معرض باران و برف و تگرگ قرار دارند. 
2-امكان مكیدن هوای گرم خروجی به داخل كمتر است. 
3-درجه حرارت سیال خروجی از تیوپ ها نزدیكتر به درجه حرارت هوای ورودی میشود.

ب:سیستم های خنك كننده خشك :(DRY COOLING SYSTEM)
امروزه ساخت این برج ها به سه دلیل رواج پیدا كرده است : 
1-چون در این برج ها آب تبخیر نمی شود و نیاز به اب افزایشی ندارد، در محل هایی كه آب كافی ندارند به كار می رود . 
2-به دلیل آنكه برج دارای محیط بسته است موجب آلودگی محیط زیست نمی گردد. 
3-در محیط هایی سرد به كار بردن برج تر مشكلات عدیده ای را سبب می شود كه ترجیحا از برج خشك استفاده می شود .

مواد به كار رفته در ساختمان برج ها :
الف)چوب:
چوب هایی كه در برج ها  به كار برده می شوند شامل: (RED WOOD) نوعی چوب اروپایی می باشد كه از درخت ماموت به دست می آید و نوع دیگر چوب قرمز مایل به زردی است كه از درخت همیشه بهار كه در غرب آمریكا می روید تهیه می شود و به DOUGLAS معروف است البته امزوزه از انواع چوب هایی كه در جنگلهای هند نیز  می روید می توان استفاده كرد. چوب ها به صورت الوار مورد مصرف می باشد و در ساختمان چوب موادی مانند سلولز، همی سلولز، لیكنین و مواد استخراجی نظیر اسید چرب ، قطران، اسید استیك، وكربنات وجود دارد و با توجه به اینكه این چوب ها درمحیط آبی كار می كنند، جهت حفاظت آنهادر مقابل ورم كردن، حملة میكرو ارگانیزم ها و غیره بایستی آنها را توسط بعضی از مواد شیمیایی اشباع نمود . مثلا بعضی از چوب ها را در داخل  مایعاتی نظیر كرومات های سدیم یا پتاسیم غرق كرده و ان را در داخل تانك های تحت فشار 10-7 اتمسفر قرار داده و این مواد به داخل مغز چوب نفوذ كرده و یك لایه نیز سطح خارجی آن را می پوشاند ولی چوب های برج  های خنك كن را بیشتر توسط كروزوت و مازوت اشباع می نمایند و هر چه مقدار ماده كروزوت بیشتر باشد عمل اشباع مرغوبتر است . برج هایی كه از چوب ساخته شده اند نگهداری بدنة آنها در زمان توقف به خصوص در فصل تابستان حائز اهمیت می باشد زیرا گرمای زیادی باعث ترك خوردگی چوبها می شود بنابراین آب پاشی قسمت چوبی برج ضروری است. 
البته در طراحی برای بعضی از برج ها پمپی جهت پاشش آب در نظر گرفته می شود كه در زمان توقف برج وارد سرویس شده و آب را به بدنه برج تزریق می كند. اگر پاشش اب در هوای گرم صورت نگیرد با توجه به اینكه چوب های آغشته به كروزوت و مازوت (كه  هر دو از جنس روغن) هستند و تنورة برج كه در بالاترین ارتفاع برج قرار گرفته كه فن در آن نصب گردیده نقش دودكش را بازی می كند. كوچكترین جرقه آتش می تواند برج عظیمی را در مدت 15-10 دقیقه به آتش كشیده و جز ستون های بتونی و آهنی چیزی در برج باقی نگذارد، لازم به تذكر است كه وقتی باكتری های بی هوازی در لجن های حوضچه ته برج رشد می كنند مواد الی را به گاز متان ، آب و انرژی تجزیه می كنند. 
گازمتان متصاعد شده همراه با انزژی حرارتی حاصل شده در شرایط گرمای  تابستان خود به خود باعث شعله ور شدن برج خنك كننده می گردد كه افراد نا آگاه ممكن است آتش سوزی را عمدی تلقی كنند  در حالی كه عامل اصلی میكروارگانیزم ها هستند. 
علت اینكه در برج های خنك كننده چوبی PH آب برج را بایستی بین 8-7.5 تنظیم كرد این است كه در PH بالای 8 ماده (LIGNIN SULPHONATE) حاصل شده و از ساختمان چوب جدا می گردد و چون این ماده رشته های سلولز چوب را به هم محكم كند  با حل شدن آن مقاومت چوب از بین رفته و چوب پوسته پوسته شده و از ساختمان برج جدا می گردد. 
علت به كار بردن چوب در برج ها را می توان به شكل پذیری، عایق بودن ،ارزانی ، دردسترس بودن وتر شدن آن ربط داد. 
ب:آلومینیم: 
آلومینیم آندی شده در برج های خنك كننده مورد استفاده قرار می گیرد . آلومینیم میل تركیبی شدیدی با اكسیژن داشته و تولید اكسید آلومینیم می نماید كه در شرایط 1 اتمسفر بسیار مقاوم است. 
زیرا اكسید آلومینیم دارای خلل و فرج بسیار ریز بوده و از نفوذ اكسیژن كاملا ممانعت به عمل می آورد . به همین دلیل میزان خوردگی آلومینیوم به مرور زمان به شدت كاهش می یابد. 
از آنجا كه آلومینیوم یك فلز آمفوتر است در PH=4 خورده شده ، در PH=6 خوردگی آن كاهش می یابد و مجدد در PH=9 خوردگی دوباره شدت پیدا می كند. 
بنابراین برجهایی كه از آلومینیوم تهیه شده اند باید PH=6.5-7.5 و آب آنها بدون یون باشد و تزریق اكسیژن جهت فیلم AL2O3 مورد استفاده قرار گیرد. 
عمده ترین خوردگی كه در آلومینیوم حاصل می شود خوردگی حفره ای (PITTING)    می باشد به طوری كه اگر آلومینیوم در محلولی كه حاوی بیش از 150PPM كلرو قرار بگیرد به راحتی دچار خوردگی حفره ای می گردد. همچنین آلومینیوم در محلول حاوی یون های مس، به راحتی مورد هجوم خوردگی  حفره ای واقع می شود . آلومینیوم در تماس با مس، برنج، برنز، در الكترولیت های مناسب نیز خورده می شود. 

پ:فولاد نرم گالوانیزه : 
جنس این فلزها از استیل بوده و دارای پوششی از روی است . روی تحت اثر عوامل محیطی اكسید شده و فیلم نرم و چسبنده ای كه در آب های یك اتمسفر غیر قابل حل  می باشد بر روی آن ایجاد می شود . روی دارای انرژی پتانسیل بیشتری از فولاد است و لذا باعث محافظت كاتدیك می گردد. معمولا عمر فین تیوب هایی كه در برج به كار برده می شود به عوامل زیر بستگی دارد . 
1-ضخامت لایه روی 
2-تركیبات هوای محیط صنعتی 
3-زمان
در مدار آب و بخار برج های فولادی اگر از تشكیل یون         Fe  جلوگیری یا به حداقل برسد از به وجود آمدن یون های Fee     جلوگیری می شود. برج هایی كه آب تغذیه آنها بیش از 150PPM كلرو داشته باشد برای مصرف فولاد مناسب نبوده و دچار خوردگی می گردد. فولاد نرم جهت لوله های آب و یا فن های برج مورد استفاده قرار می گیرند . و دچار خوردگی می شوند. 
ت:پلاستیك 
در ساختمان برخی از برج ها به خصوص بند و بست های برج از انواع مختلف پلاستیك استفاده می شود نظیر برج های خنك كننده HAMON كه فقط دارای شبكه های پلاستیكی است و قسمت بالای آن از یك ردیف ایرانیت های بازیابی آب توسط هوا ساخته شده است . برج های خنك كننده ایستگاه های تقویت گاز بیشتر از این نمونه هستند. 


ساختمان برج های خنك كننده : 
برج های خنك كننده از قسمت های زیر تشكیل شده اند :
1-حوضچه های بتنی (BASIN)
حوضچه كه در كف برج قرار گرفته و آب پس از خنك شدن در آن جمع شده و كسری آب برج (MAKE UP) نیز در آن تزریق می گردد .در بعضی از سیستم ها مواد ممانعت كننده (INHIBITOR) هم در این ناحیه به برج اضافه می شود . در بعضی از برج ها شیر تخلیه در كف حوضچه قرار گرفته و به صورت سیفونه مواد معلق ومواد محلول را از برج به بیرون حوضچه تخلیه می كند. حوضچه برج بهترین جا جهت ایجاد میكروارگانیزم های هوازی و بی هوازی ولجن به شمار می رود و وقتی كه برج مدتی از مدار خارج شده باشد بوی تعفن  از آن به مشام خواهد رسید . در حوضچه های خیلی عمیق  نظیر حوضچه های برج های خنك كننده نیروگاه پس از متوقف نمودن واحد جهت تعمیر سریعا با یك پمپ لجن كش مبادرت به خروج لجن های كف برج نموده  و پمپ های گردش C.W.P (CIRCULATING WATER PUMP) آب خنك شدة برج را وارد مبدل های حرارتی می كنند چون این پمپ ها تولید جریان متلاطم می كنند بعد از این پمپ ها محل تزریق مواد شیمیایی به آب برج می باشد به همین دلیل (TURBELANCE) بهترین جا جهت كم كردن مواد معلق و C.D.S نیز بعد از این پمپ ها  می باشد. 
در بعضی از برج ها خنك كنندة شیر تخلیه را از آب خروجی مبدل های حرارتی می گیرند تا رسوب و موادمعلق حاصل وارد برج نگردد. این طرح چندان مناسب به نظر نمی رسد زیرا بلودان بایستی از آب قبل از ورود به مبدل گرفته شده تادر اثر درجه حرارت رسوب در آن ایجاد نشود . 
2-لوله ها : آب سرد حوضچه برج را به وسیله C.W.P ها به مبدل های حرارتی و آب گرم شده را از مبدل های حرارتی به توزیع كننده آب در برج انتقال می دهند. 
3-توزیع كننده : آب برگشتی از مبدلهای حرارتی از بالا وارد برج گشته از آنجا به چند شاخه تقسیم و به وسیله باز نمودن ولو مربوطه به توزیع كننده آب وارد حوضچه فوقانی برج می گردد. 
4-حوضچه های فوقانی برج كه معمولا از تخته های الوار ساخته شده و دارای سوراخ های بی شماری بوده كه در درون آن پلاستیك های پروانه ای شكل تعبیه شده است تا پخش آب روی بند و بست ها ی داخل برج به نحو مطلوب انجام شود این حوضچه به علت قرار گرفتن در معرض هوا نقش یك استخر خنك كننده را ایفا می كند. 
راههای مختلف جهت پخش آب بر روی بندوبست های درون برج وجود دارد . 
شامل :
الف:استفاده از سرپوش ها كه آب را در جهت مختلف از بالا به پایین یا بالعكس در روی بند و بست های برج پخش می كنند. 
ب:استفاده از لوله های سوراخ دار. 
پ:استفاده از تانكهای سوراخ دار پخش كن آب .
5:ستون های برج .(COLUMN) 
ستون ها آهنی یا بتونی بوده باعث محكم نگاه داشتن بندو بست های برج و ساختار برج  می گردند. تسمه ها نیز در ساختمان برج به كار گرفته می شود كه ستون های آهنی و غیره را مستحكم می نمایند.  
6-بادگیرها (LOUVER)
بادگیرها از تخته یا ایرانیت یا غیره بوده كه به صورت مورب در قسمت های خارجی برج قرار گرفته واز این طریق است كه نسبت  آب به هوا كه بایستی بین 5/1-75/0 باشد برقرار می گردد. به عبارت دیگر نفوذ هوا به داخل برج توسط بادگیرها انجام پذیر بوده كه با تنظیم زاویة آن ها می توان نفوذ هوا در داخل برج را كنترل نمود. 

7-تخته های بازیابی آب : (DRIFT ELIMINATOR)
بازیاب آب از تخته یا ایرانیت یا آزبست یا غیره است كه جلوی فرار آب توسط هوا را گرفته و مانع خارج شدن آب از برج می گردد. هر گاه ریزش قطعات آب در برج خنك كننده پدید آید نشانگر خرابی بازیاب یا تغییر زاویه آنها می باشد. 
در بعضی از برجهای مكنده ودر تمام برجهای دمنده تخته های بازیابی آب در بالای برج قرار گرفته است ولی در برج های مكنده بزرگ به ازاء هر ردیف از تخته های پخش كننده یك ردیف تخته بازیابی قرار گرفته است . 

8-تخته های پخش كننده آب : 
الف: SPLASH PACKING و SPLASH BAR كه آب را به صورت قطره درآورده و از سرعت سقوط آب جلوگیری می كنند یعنی زمان برخورد آب با هوا زیاد شده و در نتیجه آب بهتر خنك می شود و به عبارت دیگر هر چه سرعت سقوط آب كمتر شود برخورد آب  با هوای ورودی بیشتر می شود. 
ب:FILM PACKING: سطح وسیعی ازآب را روی تیغه ها به وجود می آورند به شرح زیر : 
1-GRID PACKING سری هایی از شبكه های چوبی كه بوده توزیع آب را بر عهده دارند . 
2-RANDOM PACKING تخته های نامنظمی هستند كه با ایجاد مقاومت در مقابل جریان هوا آب را خنك می كنند. 
3-PLATE TYPE FILM PACKING از صفحات پلاستیكی چین دار تشكیل  شده اند با زاویه كمتر از 90 درجه ، كمتر از سطح افق در داخل برج قرار گرفته اند و  چین هایی روی این صفحات پلاستیكی در برج های HAMUN زیاد مورد استفاده قرار می گیرند و در برخی از برج های   HAMUN تیغه های بازیابی آ ب را نیز از جنس پلاستیك تهیه نموده اند . 

عوامل موثر در خنك كردن برجهای خنك كننده به شرح زیر است:
1-سطح تماس آب و هوا 
راندمان برج ها را با تبدیل هر چه بیشتر آب به قطرات ریز آب و سطح تماس بیشتر آب با هوا افزایش می دهند. 
2-سرعت آب: 
اگر سرعت آب را بتوان كاهش داد تا با هوای بیشتری در تماس قرار گیرد، راندمان خنك كننده افزایش پیدا می كند . این عمل توسط تخته های پخش كننده آب عملی می شود نقش مجموعه این تخته ها اعم از SPLASH BARیا FILM PACKING  و غیره در  برج های خنك كننده جلوگیری از سرعت ریزش آب است. 
در چنین شرایطی آب با هوا تماس بیشتری داشته و در نتیجه تبادل حرارتی آن بیشتر  می شود و بر این اساس در طراحی ها در محیطی كه درجه حرارت آب خروجی از برج و درجه حرارت هوای ورودی به برج نزدیك باشد ارتفاع برج را بلندتر اختیار كرده تا از سرعت سقوط آب كاسته شود تا آب در نتیجه تماس با هوا خنك گردد. در چنین وضعیت قیمتهای برج ها حدود 700-60 درصد بیشتر از برج هایی است كه در محیطی   قرارگرفته اند كه اختلاف درجه حرارت آبی خروجی از برج ودرجه حرارت هوای ورودی به برج زیاد می باشد. 
3-سرعت جریان هوا :
اگر سرعت دمیدن هوا در داخل برج زیاد باشد مقداری از آب را همراه خود برده و اگر سرعت كم باشد آب را به خوبی خنك نمی كند. معمولا نسبت L/G یعنی نسبت آب به هوا را در برجهای خنك كننده حدود 5/1 –75/0 پاوند در ساعت در نظر می گیرند. 
تنظیم سرعت هوا در داخل برج به وسیله بادگیرها (LOUVERS) كه می توان زاویه آنها را كم یا زیاد نموده و همچنین توسط تغییر زاویه پره های فن دمنده یا مكنده هوا  انجام  می گیرد.
4-اختلاف درجه حرارت آب خروجی و هوای ورودی . 
5-رطوبت هوا هر چه بیشتر باشد راندمان خنك شدن برج پایین می آید . 
6-روش پخش آب 
نقش شیمیست در قسمت آب :
آب مورد استفاده برای سیستم های خنك كننده از جمله نیازهای عمدة بسیاری از صنایع است و لذا تصفیه و تهیه آب مطابق استاندارد برای هر واحدی از جمله نیازها در صنایع می باشد. با همه تدابیر به كار گرفته شده در تصفیه آب ها و به دست آوردن آب مورد نیاز در صورت عدم كنترل پیامدهایی از قبیل چهار مورد ذكر شده زیر را دنبال دارد . 
1-خوردگی (CORROSION) و فرسایش.
2-تشكیل رسوب (SCALE)
3-مشكلات ناشی از تشكیل میكروارگانیزم ها. 
4-تجمع لجن ها (FOULING)
برای جلوگیری از این پیامدها و مشكلات به خصوص خوردگی و رسوب دهی باید تا حد ممكن از سختی آب مورد استفاده در برجهای خنك كننده و سایر قسمت ها كاسته  شود . 

سختی آب و انواع آن: 
آبی كه شامل املاح كلسیم و منیزیم و آهن باشد راآب سخت می گویند. 

انواع سختی : 

الف)سختی موقت كه شامل سختی بی كربنات می باشد كه در اثر درجه حرارت از آب جدا شده و به صورت رسوب بر روی جداره می نشیند. 
ب)سختی دائم كه شامل كلرور و سولفات های كلسیم ومنیزیم می باشد كه در اثر درجه حرارت از بین رفته اما در دیگ های بخار كه آب در آنها بخار شده و یون های كلسیم و منیزیم با آنیون های فوق به حالت اشباع می رسند وتولید رسوب سر نیزه ای CaSo4  می كنند كه در صورت گرم شدن بیش از حد فلز رسوبات مذكور داخل شبكه های فلزی شده و باعث از بین بردن آن می گردد. 
ج)سختی كلسیم CAH (CAL CIUM HARD NESS) كه مربوط به سختی كلسیم موجودر در آب است . 
د)سختی TH (TOTAL HARDNESS) به مجموع سختی كلسیم و منیزیم گفته میشود. 
رشد میكروارگانیسم ها در سیستم برج های خنك كننده : 
1)آب برج دارای حرارت مطلوب جهت رشد میكروارگانیسم ها وموجودات آبزی است. یعنی در حد درجه حرارت مزوفیلیك و مناسب ترین درجه حرارت برای رشد این موجودات می باشد. 
2)برجهای خنك كن در مقابل نور خورشید ، هوا و آب قرار گرفته است ، كه این عوامل را مثلث تكثیر می گویند. 
3)مواد فسفاته تزریق شده در برج و نیز مواد معدنی و آلی دیگر نیز دارای غذای مناسبی برای موجودات در آب برج است . جنس محیط كاملا جهت رشد و نمو آنها آماده است . به خصوص در فصل تابستان رشد میكروارگانیسم ها و جلبك ها مشكلات فوق العاده زیادی را موجب می گردد به طوری كه جلبك ها در بستر فوقانی برجهایی كه بیشتر در معرض نور خورشید قرار دارند از آنچنان رشدی برخوردار هستند كه آن قسمت را به شكل سبز رنگ در می آورند. 

خسارتهای حاصل از جلبك ها در برج خنك كننده : 
1-باعث مسدود شدن سوراخ های آب پخش كن بستر فوقانی برج شده و مانع ریزش آب به صورت اسپری روی بند و بست های چوبی می شود و راندمان برج را از نظر خنك كردن آب كم می كند. 
2-جلبك ها قادرند به دیواره چوب ها چسبنده و شیارهای آن را مسدود كنند كه در اثر آن مسیر آب و مسیر هوا در برج تغییر می كند. 
3-جلبك ها به وسیله آب كند شده ، وارد مسیر می گردند و گرفتگی صافی ها و توری های بستر تحتانی برج را سبب شده و كار آبدهی را مختل می نمایند. 
4-جلبك ها قادرند وارد لوله های مبدل ها حرارتی شده و با مواد معلق محصولات ، خوردگی لایه ای در داخل لوله ایجاد می نمایند كه تبادل حرارتی را كم كرده و در نتیجه راندمان سیستم HATE EXCHANGER را كاهش می دهد و اگر این سیستم كندانسور باشد افت خلاء را سبب می شود. 
5-مقدار بیش از حد جلبك ها می تواند بر پره C.W.P (پمپ های گردشی ) چسبیده و باعث افزایش آمپر مورد نیاز پمپ می شود . 
6-جلبك های مرده ممكن است درداخل مبدل های حرارتی جمع شده و منبع تغذیه سایر میكروارگانیزم ها را فراهم كنند و ازاین گذشته با رسوبات ومحصولات خوردگی توام شده و سطح داخلی لوازم را بپوشاند و لذا باعث اختلاف در میزان اكسیژن  درآن قمست شده و تشكیل پیل غلظتی در آن ناحیه را می دهد در نتیجه خوردگی حفره ای را موجب  می شود. 
7-جلبك ها با عمل فتوسنتزی كه انجام می دهند می توانند باعث خوردگی در سیستم گردند . 

 

نگهداری برج های خنك كننده : 
اگر در برج ، آبی كه دارای بیوكربنات كلسیم و منیزیم باشد استفاده كنیم در اثر درجه حرارت به كربنات كلسیم و ئیدوركسید منیزیم غیر محلول تبدیل می شود . 
برای جلوگیری از ایجاد رسوب در جداره لوله های مبدل های حرارتی به آب برج خنك كن اسید سولفوریك تزریق می شود . 
علت تزریق اسید این است كه  اگر بیكربنات های كلسیم و منیزیم در آب وجود داشته باشد آن را به سولفات كلیسم و منیزیم تبدیل می كنند كه در آب برج محلول بوده و در اثر حرارت ایجاد رسوب نمی كند. بدین سان عمل پیشگیری انجام می شود ، یعنی قبل از اینكه بی كربنات ها وارد سیستم مبدل های حرارتی شده و رسوب ایجاد نمایند توسط اسید از مدار خارج می شوند و به صورت سولفات های منیزیم و كلسیم محلول در آب برج  در می آیند . فرضا اگر بر اثر واكنش های انجام شده در برج رسوب در جداره داخلی لوله های مبدل های حرارتی به وجود آمده باشد اسید قدرت انحلال رسوب از سطح داخلی لوله ها را دارد. گاز Co2 حاصل از واكنش اسید ها در برج خنك كننده به وسیله هوا دهی از آن خارج می شود. فشار جزئی هوایی كه از قسمت پایین در خلاف جهت ریزش آب ،با آب برخوردمی كند بیشتر از فشار جزئی گاز حل شده در آب برج بوده و كلیه گازهای محلول در آب را جدا و آزاد می كند پس اسید سولفوریك نقش درمان كننده را بر عهده دارد .