Sự truyền nhiệt trong hệ thống tháp làm mát nước

Chức năng của bất kỳ công nghệ làm mát nào là truyền nhiệt thải từ tuabin ra môi trường một cách hiệu quả nhất có thể. Trong hệ thống làm mát nước, việc loại bỏ nhiệt từ tháp làm mát chủ yếu là do sự bay hơi, hoặc nhiệt tiềm ẩn của nước vào không khí xung quanh và chịu trách nhiệm cho khoảng 80% công suất làm mát của tháp. Sự truyền nhiệt trong hệ thống tháp làm mát nước hợp lý, kết quả từ sự tiếp xúc trực tiếp giữa nước ấm và môi trường xung quanh mát hơn, cung cấp 20 % còn lại. Trong một tháp đối lưu tự nhiên hoặc cơ học, sự truyền nhiệt tiềm ẩn và hợp lý phải được tối đa hóa để đạt được công suất làm mát đầy đủ với tốc độ hiệu quả kinh tế nhất. Hệ thống làm mát khô, không sử dụng nước làm môi trường làm mát và thay vào đó chỉ dựa vào sự truyền nhiệt hợp lý.

Bởi vì các tháp làm mát nước chủ yếu dựa vào sự bay hơi, hiệu quả tổng thể của chúng bị chi phối bởi sự khác biệt giữa nhiệt độ nước tuần hoàn trong tháp và nhiệt độ bầu nước của bầu không khí xung quanh. Nhiệt độ bầu trời nước đo nhiệt độ không khí xung quanh và độ ẩm tương đối của khí quyển xung quanh. Bằng cách tính đến mức bão hòa của khí quyển, nhiệt độ bầu trời nước thể hiện khả năng làm mát bổ sung có thể được khai thác bởi các tháp làm mát nước thông qua bay hơi. Do đó, tháp làm mát nước hoạt động hiệu quả nhất trong môi trường có độ ẩm tương đối thấp và bầu không khí xung quanh có thể thích ứng nhanh hơn với sự mất nhiệt bay hơi. Điều này không ngăn cản việc sử dụng chúng trong môi trường ẩm nước hơn.

Sự truyền nhiệt trong hệ thống tháp làm mát nước

I. Thiết kế và cấu hình chung

Tháp làm mát nước được thiết kế với các vật liệu làm đầy thúc đẩy truyền nhiệt bằng cách tối đa hóa sự tiếp xúc giữa một thể tích nước và không khí chảy qua hệ thống. Khối đệm giúp phân chia nước thành ra các giọt nhỏ hơn bằng cách phá vỡ dòng chảy xếp tầng của nước từ trên xuống dưới. Làm đầy màng hút nước thành các tấm mỏng dần dần khi nó chảy xuống dưới. Mỗi phương pháp làm tăng tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích của nước, từ đó tối đa hóa tiềm năng truyền nhiệt.

Tốc độ truyền nhiệt cũng bị ảnh hưởng bởi hướng nước không khí tương đối bên trong cấu trúc tháp. Các tháp làm mát đặt khối đệm dọc theo chu vi bên trong của cấu trúc bao quanh một cột trung tâm trống, với nước được phân phối qua khối đệm bởi một hệ thống dòng chảy trọng lực. Không khí được hút theo chiều ngang qua vùng mưa trước khi thoát ra theo chiều dọc qua quạt. Các tháp đối lưu sắp xếp vật liệu lấp đầy trong toàn bộ cấu trúc và sử dụng vòi phun có áp suất để phân phối nước đều qua khối đệm. Không khí được hút theo chiều dọc qua tháp đối diện trực tiếp với nước rơi.

>> Đọc tiếp bài viết: Phương pháp bảo dưỡng tháp giải nhiệt công nghiệp hiệu quả

Tháp đối lưu thường hiệu quả hơn tháp dòng chảy chéo vì chúng có xu hướng cung cấp sự tương tác lớn hơn giữa không khí và nước trong một không gian nhất định. Để đạt được cùng một mức độ làm mát, một tháp dòng chảy chéo sẽ lớn hơn một chút hoặc yêu cầu nhiều ô riêng lẻ hơn, do đó làm tăng chi phí xây dựng ban đầu và dấu chân tổng thể của tháp. Tháp đối lưu yêu cầu công suất bơm lớn hơn một chút vì thiết kế, nhưng bất kỳ sự gia tăng chi phí nào cũng được coi là không đáng kể và không lớn hơn những lợi thế mà chúng mang lại so với thiết kế dòng chảy chéo.

Tháp làm mát nước làm giảm nhiệt độ của nước tuần hoàn

II. Tháp làm mát nước

Về lý thuyết, một tháp làm mát nước có thể làm giảm nhiệt độ của nước tuần hoàn xuống nhiệt độ bầu nước xung quanh nếu đạt được sự bay hơi đủ. Tuy nhiên, trong ứng dụng thực tế, điều này là không khả thi do khả năng giảm dần của tháp để tạo ra sự bay hơi trong nước tuần hoàn khi nhiệt độ giảm. Một tháp làm mát nước được thiết kế để đạt được nhiệt độ bầu nước xung quanh sẽ cần phải cực kỳ lớn để đạt được sự tương tác không khí-nước mong muốn nhằm tạo điều kiện cho sự bay hơi cần thiết. Thay vào đó, việc thiết kế tháp làm mát nước dựa trên nhiệt độ "tiếp cận", đó là sự chênh lệch giữa nhiệt độ của nước thoát ra khỏi tháp làm mát và nhiệt độ bầu nước xung quanh.

Nhiệt độ tiếp cận rất quan trọng để ước tính kích thước và chi phí tổng thể của tháp làm mát, và được cố định trước khi thiết kế dựa trên các điều kiện môi trường xung quanh và công suất làm mát mong muốn. Thông lệ công nghiệp phổ biến không yêu cầu thiết kế tháp giải nhiệt nước với nhiệt độ tiếp cận nhỏ hơn 5ºF. Nói chung, khi nhiệt độ bầu ướt giảm, nhiệt độ tiếp cận có thể đạt được về mặt kinh tế sẽ tăng lên. Một thực tiễn ngành được chấp nhận là bắt đầu với nhiệt độ tiếp cận là 10ºF và điều chỉnh tăng lên nếu các điều kiện cụ thể của địa điểm đảm bảo.

Tháp làm mát nước cho hệ thống vận hành máy móc luôn là ưu tiên

III. Tháp làm mát khô

Hệ thống làm mát khô chỉ dựa vào bức xạ và đối lưu để loại bỏ nhiệt từ chu trình hơi. Hiệu quả tổng thể của chúng phần lớn bị chi phối bởi nhiệt độ khô của bầu khí quyển xung quanh. Nhiệt độ bầu khô đồng nghĩa với nhiệt độ thường được gọi là "nhiệt độ không khí" và được đo bằng nhiệt kế tiếp xúc tự do với không khí nhưng được che chắn khỏi bất kỳ nguồn bức xạ nào (ánh sáng mặt trời) hoặc ngưng tụ hơi ẩm. Ngoại trừ khi độ ẩm tương đối là 100% và điểm sương bằng nhiệt độ không khí, nhiệt độ bầu khô sẽ luôn cao hơn nhiệt độ bầu ướt tương ứng.

Giống như các hệ thống nước, các hệ thống khô cũng bị hạn chế về mức độ gần như chúng có thể đến gần đúng với biến làm mát chi phối ( bóng đèn khô ). Khi một hệ thống khô tiếp cận bóng đèn khô, hiệu quả của hệ thống giảm đáng kể và đòi hỏi diện tích bề mặt làm mát ngày càng lớn hơn để đạt được mức tăng công suất làm mát nhỏ dần dần. Chi phí cũng sẽ tăng đáng kể khi hệ thống và nhu cầu hoạt động liên quan của nó tăng lên, làm cho lợi nhuận giảm dần của một hệ thống lớn được thiết kế để tối đa hóa công suất làm mát lý thuyết không thể chấp nhận được về mặt kinh tế. Liên hệ đến 0907 667 318 để được biết thêm nhiều thông tin chi tiết về tháp làm mát.