Tháp giải nhiệt là thiết bị loại bỏ nhiệt thải ra không khí thông qua việc làm mát dòng chất làm mát, thường là nước, đến nhiệt độ thấp hơn. Tháp giải nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các quy trình công nghiệp yêu cầu loại bỏ nhiệt, như phát điện, làm lạnh, điều hòa không khí và xử lý hóa học. Tháp giải nhiệt có thể được phân loại dựa trên luồng không khí, luồng nước, phương pháp truyền nhiệt và hình dạng. Một số loại tháp giải nhiệt phổ biến bao gồm tự nhiên, cưỡng bức, hút cưỡng bức, đối lưu, chéo lưu và ướt/khô.
Để hiểu về thiết kế, vận hành, hiệu suất và bảo trì của tháp giải nhiệt, cần phải quen thuộc với một số thuật ngữ thường được sử dụng trong ngành tháp giải nhiệt.
Bài viết này sẽ giải thích các khái niệm cơ bản và định nghĩa của thuật ngữ tháp giải nhiệt, cũng như cung cấp một số ví dụ và công thức tính toán.
BTU (Đơn vị Nhiệt Anh) là đơn vị năng lượng nhiệt được định nghĩa là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của một pound nước lên một độ Fahrenheit trong phạm vi từ 32°F đến 212°F. BTU thường được sử dụng để đo tải nhiệt hoặc tốc độ truyền nhiệt của tháp giải nhiệt.
Tấn là đơn vị làm mát bằng hơi nước tương đương với 15.000 BTU mỗi giờ cho tháp giải nhiệt. Nó đại diện cho lượng nhiệt có thể được loại bỏ bằng cách bay hơi một tấn nước ở 12.000 BTU mỗi giờ. Tấn cũng là đơn vị công suất làm lạnh bằng 12.000 BTU mỗi giờ.
Tải nhiệt là lượng nhiệt cần được loại bỏ khỏi nước tuần hoàn trong hệ thống tháp giải nhiệt.
Nó được xác định bởi tải nhiệt của quá trình và lưu lượng nước tuần hoàn. Tải nhiệt có thể được tính bằng công thức sau:
Trong đó,
Q = Tải nhiệt theo BTU/giờ
m = Lưu lượng khối lượng nước theo lb/giờ
Cp = Năng lượng riêng của nước theo BTU/lb°F
ΔT = Hiệu nhiệt độ giữa nước nóng và nước lạnh theo °F
Tải nhiệt là một tham số quan trọng trong việc xác định kích thước và chi phí của tháp giải nhiệt. Tải nhiệt cao hơn đòi hỏi tháp giải nhiệt lớn hơn với lưu lượng không khí và nước nhiều hơn.
Khoảng làm mát là sự khác biệt về nhiệt độ giữa nước nóng vào tháp và nước lạnh ra tháp.
Nó chỉ mức độ nhiệt được chuyển từ nước sang không khí trong tháp giải nhiệt. Khoảng làm mát cao hơn có nghĩa là tốc độ truyền nhiệt cao hơn và hiệu suất tháp giải nhiệt tốt hơn. Khoảng làm mát có thể được tính bằng:
Trong đó,
R = Khoảng làm mát theo °F
Th = Nhiệt độ nước nóng theo °F
Tc = Nhiệt độ nước lạnh theo °F
Khoảng làm mát được xác định bởi quá trình, không phải bởi tháp giải nhiệt. Do đó, nó là hàm của tải nhiệt của quá trình và lưu lượng nước tuần hoàn.
Approach là sự khác biệt giữa nhiệt độ nước lạnh và nhiệt độ ẩm của không khí.
Nó chỉ mức độ mà nhiệt độ nước lạnh có thể tiếp cận nhiệt độ ẩm, đây là nhiệt độ thấp nhất mà nước có thể đạt được bằng cách bay hơi. Approach thấp hơn có nghĩa là nhiệt độ nước lạnh thấp hơn và hiệu suất tháp giải nhiệt tốt hơn. Approach có thể được tính bằng:
Trong đó,
A = Approach theo °F
Tc = Nhiệt độ nước lạnh theo °F
Tw = Nhiệt độ ẩm của không khí theo °F
Approach là một trong những tham số quan trọng nhất trong việc quyết định chi phí và kích thước của tháp giải nhiệt. Nó cũng quyết định nhiệt độ nước lạnh tối thiểu có thể đạt được bởi tháp giải nhiệt. Thông thường, approach là 2.8°F là điều mà các nhà sản xuất có thể đảm bảo.
Nhiệt độ ẩm là nhiệt độ thấp nhất mà nước có thể đạt được bằng cách bay hơi.
