Uma torre de resfriamento é um dispositivo que rejeita o calor residual para a atmosfera através do resfriamento de um fluxo de refrigerante, geralmente uma corrente de água, a uma temperatura mais baixa. As torres de resfriamento são amplamente utilizadas em processos industriais que requerem a remoção de calor, como geração de energia, refrigeração, ar condicionado e processamento químico. As torres de resfriamento podem ser classificadas em diferentes tipos com base no seu fluxo de ar, fluxo de água, método de transferência de calor e forma. Alguns tipos comuns de torres de resfriamento são natural draft, forced draft, induced draft, contrafluxo, crossflow e úmido/seco.
Para entender o design, operação, desempenho e manutenção das torres de resfriamento, é essencial estar familiarizado com alguns dos termos comumente usados na indústria de torres de resfriamento.
Este artigo explicará os conceitos básicos e definições da terminologia de torres de resfriamento, bem como fornecerá alguns exemplos e fórmulas para cálculo.
Um BTU (Unidade Térmica Britânica) é uma unidade de energia térmica que é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma libra de água em um grau Fahrenheit na faixa de 32°F a 212°F. O BTU é frequentemente usado para medir a carga térmica ou a taxa de transferência de calor das torres de resfriamento.
Uma tonelada é uma métrica de resfriamento evaporativo que é equivalente a 15.000 BTUs por hora para torres de resfriamento. Representa a quantidade de calor que pode ser removida pela evaporação de uma tonelada de água a 12.000 BTUs por hora. Uma tonelada também é uma unidade de capacidade de refrigeração que é igual a 12.000 BTUs por hora.
A carga térmica é a quantidade de calor que precisa ser removida da água circulante no sistema da torre de resfriamento.
Ela é determinada pela carga térmica do processo e pela taxa de fluxo de água circulante. A carga térmica pode ser calculada pela seguinte fórmula:
Onde,
Q = Carga térmica em BTU/hr
m = Taxa de fluxo de massa de água em lb/hr
Cp = Calor específico da água em BTU/lb°F
ΔT = Diferença de temperatura entre a água quente e a água fria em °F
A carga térmica é um parâmetro importante na determinação do tamanho e custo da torre de resfriamento. Uma carga térmica maior requer uma torre de resfriamento maior com mais fluxo de ar e água.
A faixa de resfriamento é a diferença de temperatura entre a água quente que entra na torre e a água fria que sai da torre.
Indica quanto calor é transferido da água para o ar na torre de resfriamento. Uma faixa de resfriamento maior significa uma taxa de transferência de calor maior e um melhor desempenho da torre de resfriamento. A faixa de resfriamento pode ser calculada por:
Onde,
R = Faixa de resfriamento em °F
Th = Temperatura da água quente em °F
Tc = Temperatura da água fria em °F
A faixa de resfriamento é determinada pelo processo e não pela torre de resfriamento. Portanto, é uma função da carga térmica do processo e da taxa de fluxo de água circulante.
A aproximação é a diferença entre a temperatura da água fria e a temperatura de bulbo molhado do ar.
Indica quão perto a temperatura da água fria pode se aproximar da temperatura de bulbo molhado, que é a temperatura mais baixa que a água pode atingir por evaporação. Uma aproximação menor significa uma temperatura de água fria mais baixa e um melhor desempenho da torre de resfriamento. A aproximação pode ser calculada por:
Onde,
A = Aproximação em °F
Tc = Temperatura da água fria em °F
Tw = Temperatura de bulbo molhado do ar em °F
A aproximação é um dos parâmetros mais importantes na decisão do custo e tamanho da torre de resfriamento. Também decide a temperatura mínima possível da água fria que pode ser alcançada pela torre de resfriamento. Normalmente, uma aproximação de 2,8°F é o que os fabricantes podem garantir.
A temperatura de bulbo molhado é a temperatura mais baixa que a água pode atingir por evaporação.
