Una torre de refredament és un dispositiu que regeix el calor residu a l'atmosfera mitjançant el refredament d'un flux de refrigerant, sovint aigua, a una temperatura més baixa. Les torres de refredament s'utilitzen àmpliament en processos industrials que requereixen la eliminació de calor, com la generació d'energia, la refrigeração, la climatització i el processament químic. Les torres de refredament es poden classificar en diferents tipus segons el flux d'aire, el flux d'aigua, el mètode de transferència de calor i la forma. Alguns tipus comuns de torres de refredament són de corrent natural, de corrent forçada, de corrent induïda, de contracorrent, de currentralitzat i humides/secas.
Per entendre el disseny, funcionament, rendiment i manteniment de les torres de refredament, és essencial estar familiaritzat amb alguns dels termes més utilitzats en aquesta indústria.
Aquest article explicarà els conceptes bàsics i definicions de la terminologia de les torres de refredament, així com proporcionarà exemples i fórmules per al càlcul.
Un BTU (Unitat Tèrmica Britànica) és una unitat d'energia tèrmica que es defineix com la quantitat de calor necessària per augmentar la temperatura d'una lb d'aigua en un grau Fahrenheit en el rang de 32°F a 212°F. El BTU sovint s'utilitza per mesurar la càrrega de calor o la taxa de transferència de calor de les torres de refredament.
Una tonelada és una mètrica de refredament evaporatiu que és equivalent a 15.000 BTUs per hora per a les torres de refredament. Representa la quantitat de calor que es pot eliminar per evaporació d'una tonelada d'aigua a 12.000 BTUs per hora. Una tonelada també és una unitat de capacitat de refrigeração que és igual a 12.000 BTUs per hora.
Una càrrega de calor és la quantitat de calor que cal eliminar de l'aigua en circulació dins del sistema de la torre de refredament.
Es determina pel càrrega de calor del procés i la taxa de flux d'aigua en circulació. La càrrega de calor es pot calcular amb la següent fórmula:
On,
Q = Càrrega de calor en BTU/hora
m = Taxa de flux de massa d'aigua en lb/hora
Cp = Calor específica de l'aigua en BTU/lb°F
ΔT = Diferència de temperatura entre l'aigua calenta i l'aigua freda en °F
La càrrega de calor és un paràmetre important en la determinació de la mida i el cost de la torre de refredament. Una càrrega de calor més alta requereix una torre de refredament més gran amb més flux d'aire i d'aigua.
El rang de refredament és la diferència de temperatura entre l'aigua calenta que entra a la torre i l'aigua freda que surt de la torre.
Indica la quantitat de calor que es transmet de l'aigua a l'aire dins de la torre de refredament. Un rang de refredament més alt significa una taxa de transferència de calor més alta i un millor rendiment de la torre de refredament. El rang de refredament es pot calcular amb:
On,
R = Rang de refredament en °F
Th = Temperatura de l'aigua calenta en °F
Tc = Temperatura de l'aigua freda en °F
El rang de refredament està determinat pel procés i no per la torre de refredament. Així, és una funció de la càrrega de calor del procés i la taxa de flux d'aigua en circulació.
L'acostament és la diferència entre la temperatura de l'aigua freda i la temperatura de bul·la humida de l'aire.
Indica la proximitat de la temperatura de l'aigua freda a la temperatura de bul·la humida, que és la temperatura més baixa que l'aigua pot assolir per evaporació. Un acostament més baix significa una temperatura de l'aigua freda més baixa i un millor rendiment de la torre de refredament. L'acostament es pot calcular amb:
On,
A = Acostament en °F
Tc = Temperatura de l'aigua freda en °F
Tw = Temperatura de bul·la humida de l'aire en °F
L'acostament és un dels paràmetres més importants en la decisió del cost i la mida de la torre de refredament. També decideix la temperatura mínima possible de l'aigua freda que es pot assolir amb la torre de refredament. Normalment, un acostament de 2.8°F és el que els fabricants poden garantir.
