Description
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THÁP GIẢI NHIỆT
Đó là một câu hỏi phổ biến trong giai đoạn thiết kế ban đầu của các hệ thống cơ khí lớn: “Thiết bị làm mát vòng hở hay vòng kín phù hợp hơn cho dự án này?”
Khi nói đến công nghệ loại bỏ nhiệt hiện đại, cả thiết bị làm mát vòng hở và vòng kín đều mang lại một loạt lợi thế khác biệt cho kỹ sư, người lắp đặt và chủ sở hữu tòa nhà. Nhu cầu làm mát cụ thể của ứng dụng, cùng với các thông số vật lý của vị trí lắp đặt, cân nhắc ngân sách và mục tiêu môi trường cuối cùng sẽ xác định loại hệ thống phù hợp nhất và được chỉ định.
1. Tháp giải nhiệt hở, Tháp giải nhiệt kín hoặc lai giữa hai loại
1.1. Tháp giải nhiệt hở
Trong các tháp giải nhiệt mạch hở, có sự tiếp xúc trực tiếp giữa nước và không khí để làm mát.
Tháp giải nhiệt hở là một bộ trao đổi nhiệt để làm mát nước sử dụng tiếp xúc trực tiếp với không khí. Sự truyền nhiệt diễn ra một phần nhờ sự trao đổi nhiệt giữa không khí và nước, nhưng chủ yếu nhờ sự bay hơi của một lượng nhỏ nước cần làm mát. Điều này sẽ cho phép làm mát xuống nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh.
Nguyên lý hoạt động tháp giải nhiệt hở
- Nước cần giải nhiệt sẽ được dẫn lên phần trên của tháp giải nhiệt.
- Các vòi (A) phân phối nước qua đệm tháp (B).
- Nước sẽ được trải thành một lớp màng mỏng và đều trên bề mặt giá thể nhờ hình dạng của nó. Điều này sẽ dẫn đến bề mặt tiếp xúc (bề mặt trao đổi nhiệt) rất lớn.
- Quạt thổi hoặc hút (tùy thuộc vào loại quạt) không khí xung quanh qua lớp giá thể. Không khí này sẽ làm mát nước theo 2 cách khác nhau. Một phần nhiệt sẽ được loại bỏ do sự đối lưu (sự tiếp xúc giữa nước nóng và không khí lạnh hơn), nhưng phần làm mát chính sẽ là do bay hơi.
- Không khí lúc này đã bão hòa độ ẩm sẽ thoát ra ngoài qua phần bên trên tháp.
- Nước đã được làm nguội sẽ được tập trung về bồn (C) để có thể tái sử dụng trong quá trình sản xuất.
- Bộ khử nước phía trên tháp giải nhiệt đảm bảo rằng giọt nước không rời khỏi tháp giải nhiệt (tiết kiệm nước).
1.2. Tháp giải nhiệt kín
Không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa nước để làm mát và không khí bên trong các tháp giải nhiệt mạch kín, tuy nhiên, một bộ trao đổi nhiệt bổ sung được sử dụng. Tháp giải nhiệt với bộ trao đổi nhiệt đường ống và tấm cũng tồn tại.
Tháp giải nhiệt là một bộ trao đổi nhiệt sử dụng tiếp xúc trực tiếp với không khí để làm mát nước. Quá trình trao đổi nhiệt xảy ra một phần thông qua trao đổi nhiệt giữa không khí và nước, nhưng chủ yếu thông qua sự bay hơi của một lượng nhỏ nước cần được làm mát. Điều này sẽ cho phép hạ nhiệt xuống nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ xung quanh.
Khi nước cần làm mát không thể tiếp xúc với không khí (ví dụ như trong ngành thực phẩm) thì cần sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt.
Bộ trao đổi nhiệt tách nước quy trình cần được làm mát khỏi “nước bay hơi” của tháp giải nhiệt. Điều này sẽ tránh tiếp xúc giữa nước xử lý và không khí.
Trong tháp giải nhiệt mạch hở, không cần thiết phải sử dụng chất chống đóng băng, việc sử dụng chất chống đóng băng trong tháp giải nhiệt kín có thể cần thiết.
Nguyên lý hoạt động tháp giải nhiệt kín
- Nước xử lý cần làm mát sẽ được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt (A). Bộ trao đổi nhiệt này bao gồm các tấm thép không gỉ và được đặt bên cạnh tháp giải nhiệt trong một phòng liền kề riêng biệt.
- Bên trong bộ trao đổi nhiệt, nhiệt của nước từ phía quy trình được truyền đến nước làm mát ở phía tháp giải nhiệt.
- Nước quy trình hiện được làm mát trở lại và có thể được tái sử dụng làm nước làm mát trong quy trình. Do đó, nước làm mát lưu thông trong một mạch kín giữa người tiêu dùng (máy sản xuất, bình ngưng, v.v.) và bộ trao đổi nhiệt.
Mặt tháp giải nhiệt
- Sau khi nước làm mát được làm nóng lại đã rời khỏi bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, nó sẽ được dẫn qua đường ống đến phần trên của tháp giải nhiệt, nơi các vòi (B) sẽ phân phối nước trên lớp đệm tháp (C).
- Nước được làm mát rơi qua bao bì và được tập trung trong lưu vực. Đây là nơi nước ngọt sẽ được dẫn trở lại qua bơm tuần hoàn (D) đến bộ trao đổi nhiệt để được tái sử dụng.
- Nước được làm mát bằng không khí do (các) quạt tạo ra theo dòng chảy ngược. Không khí này sẽ nóng lên và bão hòa sau khi tiếp xúc với nước chảy qua bao bì. Không khí cạn kiệt qua đỉnh.
- Bộ khử giọt phía trên vòi đảm bảo rằng giọt nước không rời khỏi tháp giải nhiệt.
3. Bộ làm mát đoạn nhiệt (Bộ trao đổi nhiệt lai)
Bộ làm mát đoạn nhiệt là bộ làm mát bằng chất lỏng. Nhiệt cần loại bỏ được thải ra khô trong suốt cả năm chỉ bằng cách sử dụng không khí xung quanh. Ngay khi nhiệt độ của không khí xung quanh trở nên quá cao, thiết bị này sẽ tự động chuyển sang chế độ ướt và sử dụng thêm hiệu ứng làm mát của nước bay hơi.
4. Các ứng dụng và lợi ích của tháp giải nhiệt vòng hở và vòng kín
Các ứng dụng, lợi ích và cải tiến hiệu quả của tháp giải nhiệt vòng hở và vòng kín. Những cân nhắc khi lựa chọn tháp giải nhiệt vòng hở và vòng kín cũng sẽ được thảo luận.
4.1. Các ứng dụng của tháp giải nhiệt vòng hở và vòng kín bao gồm:
- Nhà máy điện
- nhà máy hóa dầu
- nhà máy lọc dầu
- Nhà máy xử lý khí tự nhiên
- Nhà máy chế biến thực phẩm
- nhà máy bán dẫn
- Máy nén khí làm mát bằng nước
- nhà máy đúc kim loại
- Điện lạnh
- Máy ép nhựa và thổi nhựa
- nhà máy chưng cất
4.2. Lợi ích của Tháp giải nhiệt hở
- Chi phí đầu tư thấp hơn
- Chi phí ban đầu thấp hơn do không có bộ trao đổi nhiệt trung gian
- Mở rộng công suất hệ thống dễ dàng hơn
4.3. Những lợi ích của tháp giải nhiệt vòng kín bao gồm:
- Vòng làm mát không gây ô nhiễm
- Vận hành khô trong mùa đông
- Dễ dàng bảo trì
- Chi phí hệ thống tổng thể thấp hơn
- Giảm thất thoát nước do bay hơi
- Giảm nhu cầu xử lý hóa chất
- Bảo vệ chất lượng của chất lỏng quá trình
- Hoạt động linh hoạt với chi phí ban đầu cao hơn một chút
- They can provide totally dry sensible heat rejection which can extremely lower the overall consumption of water at a project / Chúng có thể cung cấp khả năng loại bỏ nhiệt hợp lý hoàn toàn khô ráo, điều này có thể làm giảm đáng kể mức tiêu thụ nước tổng thể tại một dự án
- Based on the switchover temperatures of a dry bulb, they can be sized for partial load or full design. / Dựa trên nhiệt độ chuyển đổi của bầu khô, chúng có thể được định cỡ cho tải một phần hoặc thiết kế đầy đủ.
4.4. Cải thiện hiệu quả của các tháp vòng lặp mở và vòng lặp khép kín
Để nâng cao hiệu quả của tháp giải nhiệt vòng hở và vòng kín, có thể xem xét những điều sau:
- Lắp đặt một đường ống mới ở nơi cần thiết sẽ giúp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, ngay cả khi đó là một đoạn đường ống mới cần thiết.
- Đảm bảo rằng Hệ thống Tái chế Nước đúng cách: Một tháp giải nhiệt phải được tái chế tới 98% nước. Nếu nó không đáp ứng yêu cầu này, nó phải được bảo dưỡng. Nước tái chế cải thiện hiệu quả sử dụng nước và năng lượng.
- Tăng chu kỳ làm mát: Bạn phải biết số chu kỳ làm mát mà tháp của bạn sử dụng. Nếu các chu kỳ được điều chỉnh từ ba đến sáu, nó có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể về hiệu quả và tiết kiệm được lượng nước sử dụng.
