Une tour de refroidissement est un dispositif qui rejette la chaleur inutile dans l'atmosphère en refroidissant un flux de fluide de refroidissement, généralement un flux d'eau, à une température plus basse. Les tours de refroidissement sont largement utilisées dans les processus industriels nécessitant un rejet de chaleur, tels que la production d'énergie, la réfrigération, la climatisation et le traitement chimique. Les tours de refroidissement peuvent être classées en différents types en fonction de leur flux d'air, de leur flux d'eau, de leur méthode de transfert de chaleur et de leur forme. Certains types courants de tours de refroidissement sont à tirage naturel, à tirage forcé, à tirage induit, à contre-courant, à courant croisé et humides/sèches.
Pour comprendre la conception, le fonctionnement, les performances et l'entretien des tours de refroidissement, il est essentiel de se familiariser avec certains termes couramment utilisés dans l'industrie des tours de refroidissement.
Cet article expliquera les concepts de base et les définitions de la terminologie des tours de refroidissement, ainsi que fournira quelques exemples et formules de calcul.
Un BTU (British Thermal Unit) est une unité d'énergie thermique définie comme la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d'une livre d'eau d'un degré Fahrenheit dans la plage de 32°F à 212°F. Le BTU est souvent utilisé pour mesurer la charge thermique ou le taux de transfert de chaleur des tours de refroidissement.
Une tonne est une métrique de refroidissement évaporatif équivalente à 15 000 BTU par heure pour les tours de refroidissement. Elle représente la quantité de chaleur qui peut être retirée en évaporant une tonne d'eau à 12 000 BTU par heure. Une tonne est également une unité de capacité de réfrigération égale à 12 000 BTU par heure.
Une charge thermique est la quantité de chaleur qui doit être retirée de l'eau circulant dans le système de tour de refroidissement.
Elle est déterminée par la charge thermique du processus et le débit d'eau circulant. La charge thermique peut être calculée par la formule suivante :
Où,
Q = Charge thermique en BTU/h
m = Débit massique de l'eau en lb/h
Cp = Chaleur spécifique de l'eau en BTU/lb°F
ΔT = Différence de température entre l'eau chaude et l'eau froide en °F
La charge thermique est un paramètre important pour déterminer la taille et le coût de la tour de refroidissement. Une charge thermique plus élevée nécessite une tour de refroidissement plus grande avec un plus grand débit d'air et d'eau.
Une plage de refroidissement est la différence de température entre l'eau chaude entrant dans la tour et l'eau froide sortant de la tour.
Elle indique la quantité de chaleur transférée de l'eau à l'air dans la tour de refroidissement. Une plage de refroidissement plus élevée signifie un taux de transfert de chaleur plus élevé et une meilleure performance de la tour de refroidissement. La plage de refroidissement peut être calculée par :
Où,
R = Plage de refroidissement en °F
Th = Température de l'eau chaude en °F
Tc = Température de l'eau froide en °F
La plage de refroidissement est déterminée par le processus et non par la tour de refroidissement. Ainsi, elle est une fonction de la charge thermique du processus et du débit d'eau circulant.
Un approche est la différence entre la température de l'eau froide et la température de bulbe humide de l'air.
Il indique à quelle proximité la température de l'eau froide peut s'approcher de la température de bulbe humide, qui est la température minimale que l'eau peut atteindre par évaporation. Un approche plus faible signifie une température d'eau froide plus basse et une meilleure performance de la tour de refroidissement. L'approche peut être calculée par :
Où,
A = Approche en °F
Tc = Température de l'eau froide en °F
Tw = Température de bulbe humide de l'air en °F
L'approche est l'un des paramètres les plus importants pour décider du coût et de la taille de la tour de refroidissement. Il détermine également la température minimale d'eau froide qui peut être atteinte par la tour de refroidissement. Généralement, un approche de 2,8°F est ce que les fabricants peuvent garantir.
Une température de bulbe humide est la température la plus basse que l'eau peut atteindre par évaporation.
