Een koeltoren is een apparaat dat afvalwarmte naar de atmosfeer afvoert door het koelen van een koelstroom, meestal een waterstroom, tot een lagere temperatuur. Koeltorens worden breed gebruikt in industriële processen die warmteafvoer vereisen, zoals energieopwekking, koeling, airconditioning en chemische verwerking. Koeltorens kunnen worden ingedeeld in verschillende typen op basis van hun luchtstroming, waterstroming, warmtetransfermethode en vorm. Enkele veelvoorkomende types koeltorens zijn natuurlijke trek, gedwongen trek, geïnduceerde trek, tegenstroom, kruisstroom en nat/droog.
Om het ontwerp, de werking, de prestaties en het onderhoud van koeltorens te begrijpen, is het essentieel vertrouwd te zijn met enkele van de in de koeltorenindustrie vaak gebruikte termen.
Dit artikel zal de basisconcepten en definities van koeltorentermen uitleggen, evenals enkele voorbeelden en formules voor berekeningen geven.
Een BTU (British Thermal Unit) is een eenheid van warmte-energie die wordt gedefinieerd als de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van één pond water met één graad Fahrenheit te verhogen in het bereik van 32°F tot 212°F. BTU wordt vaak gebruikt om de warmtelast of de warmtetransferrate van koeltorens te meten.
Een ton is een evaporatieve koelmeter die gelijkstaat aan 15.000 BTU per uur voor koeltorens. Het vertegenwoordigt de hoeveelheid warmte die kan worden verwijderd door één ton water te laten verdampen bij 12.000 BTU per uur. Een ton is ook een eenheid van koelcapaciteit die gelijk is aan 12.000 BTU per uur.
Een warmtelast is de hoeveelheid warmte die moet worden verwijderd uit het circulerende water binnen het koeltorensysteem.
Het wordt bepaald door de proceswarmtelast en de circulerende waterstroom. De warmtelast kan worden berekend met de volgende formule:
Waarbij,
Q = Warmtelast in BTU/uur
m = Massa-debit van water in lb/uur
Cp = Specifieke warmte van het water in BTU/lb°F
ΔT = Temperatuurverschil tussen heet en koud water in °F
De warmtelast is een belangameter bij het bepalen van de grootte en kosten van de koeltoren. Een hogere warmtelast vereist een grotere koeltoren met meer lucht- en waterstroom.
Een koelbereik is het temperatuurverschil tussen het hete water dat de toren binnenkomt en het koude water dat de toren verlaat.
Het geeft aan hoeveel warmte wordt overgebracht van het water naar de lucht in de koeltoren. Een groter koelbereik betekent een hogere warmtetransferrate en betere prestaties van de koeltoren. Het koelbereik kan worden berekend door:
Waarbij,
R = Koelbereik in °F
Th = Temperatuur van het hete water in °F
Tc = Temperatuur van het koude water in °F
Het koelbereik wordt bepaald door het proces en niet door de koeltoren. Dus het is een functie van de proceswarmtelast en de circulerende waterstroom.
Een benadering is het verschil tussen de temperatuur van het koude water en de vochtige-boltemperatuur van de lucht.
Het geeft aan hoe dicht de temperatuur van het koude water de vochtige-boltemperatuur kan benaderen, wat de laagste mogelijke temperatuur is die water kan bereiken door verdamping. Een lagere benadering betekent een lagere temperatuur van het koude water en betere prestaties van de koeltoren. De benadering kan worden berekend door:
Waarbij,
A = Benadering in °F
Tc = Temperatuur van het koude water in °F
Tw = Vochtige-boltemperatuur van de lucht in °F
De benadering is een van de belangrijkste parameters bij het bepalen van de kosten en grootte van de koeltoren. Het bepaalt ook de minst mogelijke temperatuur van het koude water die door de koeltoren kan worden bereikt. Normaal gesproken garanderen fabrikanten een benadering van 2,8°F.
Een vochtige-boltemperatuur is de laagste temperatuur die water kan bereiken door verdamping
