En kjøletårn er et enhet som avleder unyttig varme til atmosfæren ved å kjøle en kjølevæskestrøm, vanligvis en vannstrøm, til en lavere temperatur. Kjøletårn brukes bredt i industriprosesser som krever fjerning av varme, som kraftgenerering, kjøling, luftkondisjonering og kjemisk behandling. Kjøletårn kan deles inn i ulike typer basert på luftstrøm, vannstrøm, varmeoverføringsmetode og form. Noen vanlige typer kjøletårn er naturlig trak, tvinget trak, indusert trak, motstrøms, tværstrøms og vått/tørt.
For å forstå design, drift, ytelse og vedlikehold av kjøletårn, er det essensielt å være kjent med noen av de vanligste termene som brukes i kjøletårnindustrien.
Denne artikkelen vil forklare de grunnleggende konseptene og definisjonene av kjøletårnterminologi, samt gi noen eksempler og formler for beregning.
En BTU (britisk termisk enhet) er en enhet for varmeenergi som defineres som mengden varme som trengs for å øke temperaturen på én pund vann med én grad Fahrenheit i området fra 32°F til 212°F. BTU brukes ofte for å måle varmelasten eller varmeoverføringsraten i kjøletårn.
En tonn er en evaporativ kjølemåleenhet som tilsvarer 15 000 BTU per time for kjøletårn. Den representerer mengden varme som kan fjernes ved å fordamp en tonn vann ved 12 000 BTU per time. En tonn er også en enhet for kjøleytelse som tilsvarer 12 000 BTU per time.
En varmelast er mengden varme som må fjernes fra det sirkulerende vannet i kjøletårnsystemet.
Den bestemmes av prosessens varmelast og vannsirkulasjonsraten. Varmelasten kan beregnes ved følgende formel:
Der,
Q = Varmelast i BTU/t
m = Massestrøm av vann i lb/t
Cp = Spesifikk varmekapasitet av vann i BTU/lb°F
ΔT = Temperaturforskjell mellom varmt og kaldt vann i °F
Varmelasten er en viktig parameter for å bestemme størrelsen og kostnaden av kjøletårnet. En høyere varmelast krever et større kjøletårn med mer luft- og vannstrøm.
En kjøleområde er forskjellen i temperatur mellom det varme vannet som kommer inn i tårnet og det kalde vannet som forlater tårnet.
Den angir hvor mye varme som overføres fra vannet til luften i kjøletårnet. En høyere kjøleområde betyr en høyere varmeoverføringsrate og bedre kjøletårnytelse. Kjøleområdet kan beregnes ved:
Der,
R = Kjøleområde i °F
Th = Temperatur på varmt vann i °F
Tc = Temperatur på kaldt vann i °F
Kjøleområdet bestemmes av prosessen, ikke av kjøletårnet. Derfor er det en funksjon av prosessens varmelast og vannsirkulasjonsraten.
En næringsgrad er forskjellen mellom kaldt vannstemperaturen og fuktet temperatur (våttermometer) av luften.
Den angir hvor nær kaldt vannstemperaturen kan komme fuktet temperaturen, som er den laveste mulige temperaturen vann kan oppnå gjennom fordamping. En lavere næringsgrad betyr en lavere kaldt vannstemperatur og bedre kjøletårnytelse. Næringsgraden kan beregnes ved:
Der,
A = Næringsgrad i °F
Tc = Temperatur på kaldt vann i °F
Tw = Fuktet temperatur (våttermometer) av luften i °F
Næringsgraden er en av de viktigste parametrene for å bestemme kostnaden og størrelsen på kjøletårnet. Den bestemmer også den laveste mulige kaldt vannstemperaturen som kan oppnås av kjøletårnet. Normalt er en næringsgrad på 2,8°F det produsenter kan garantere.
Fuktet temperatur (våttermometer) er den laveste temperaturen vann kan oppnå gjennom fordamping.
