'n Natuurlike toevloei koeltoring is 'n tipe hitte-uitwisselaar wat water afkoel deur direkte kontak met lug. Dit word gebruik in kragstasies, olie-verfyningsaanlegte, petrokemiese aanlegte en natuurlike gasaanlegte om oormaatse hitte uit die sirkulerende watersisteem te verwyder. 'n Natuurlike toevloei koeltoring berus op die beginsel van konveksie om lugverspreiding te verskaf, sonder die nodigheid vir waaie of ander meganiese toestelle. Die lugvloei word gedryf deur die digtheidverskil tussen die warm en nat lug binne in die toring en die kouer en droër omgewingslug buite die toring.
Die basiese werkprinsip van 'n natuurlike toevloei koeltoring word in die volgende diagram geïllustreer:
Die hoofkomponente van 'n natuurlike toevloei koeltoring is:
Warm water inlaat: Hier waar die warm water van die sisteem of kondenseerder die toring bo-aan binnegaan. Die warm water inlaat is verbonden aan 'n reeks spuitmondjies wat die water oor die vulmateriaal spui.
Vulmateriaal: Dit is 'n porose materiaal wat 'n groot oppervlak bied vir hitte-oordrag tussen die water en die lug. Die vulmateriaal kan gemaak word van hout, plastiek, metaal, of keramiek. Die vulmateriaal kan op verskillende maniere gerangskik word, soos plensbalks, roosters, of filmpakke.
Koue water bekken: Hier waar die afgekoelde water by die onderkant van die toring saamloop. Die koue water bekken het 'n afvoerkraan en 'n pomp wat die water terug na die sisteem of kondenseerder sirkuleer.
Lug inlaat: Hier waar die verse lug die toring by die basis binnegaan. Die lug inlaat kan oop of toe wees, afhangende van die ontwerp van die toring.
Lug uitlaat: Hier waar die warm en nat lug die toring bo-aan verlaat. Die lug uitlaat kan 'n diffuser of 'n skoot hê om die lugvloei te versterk.
Die proses van waterafkoeling in 'n natuurlike toevloei koeltoring behels twee hoof-mekanismes: sinetiese hitte-oordrag en latent hitte-oordrag.
Sinetiese hitte-oordrag: Dit is wanneer hitte oorgedra word van die warm water na die koue lug deur direkte kontak. As gevolg hiervan verander die temperatuur van albei vloeistowwe, maar nie hul fase nie. Die sinetiese hitte-oordrag hang af van faktore soos die temperatuurverskil, die vlootempo, en die kontakoppervlak.
Latente hitte-oordrag: Dit is wanneer hitte oorgedra word van die warm water na die koue lug deur verdamping. As gevolg hiervan verander sommige van die water sy fase van vloeistof na damp, terwyl dit hitte van sy omgewing absorbeer. Die latente hitte-oordrag hang af van faktore soos die lugvochtigheidsverhouding, die dampdruk, en die massa-oordragskoëffisiënt.
Die kombinasie van sinetiese en latente hitte-oordrag koel die water af en verhit die lug. Die afgekoelde water val af na die koue water bekken, terwyl die verhitte lug as gevolg van opstuwing opkyk na die lug uitlaat. Die opstuwing-effek skep 'n natuurlike toevloei wat meer verse lug by die lug inlaat trek, wat 'n voortdurende siklus van afkoeling skep.
Natuurlike toevloei koeltorings kan ingedeel word in twee tipes op grond van hul konfigurasie:
Tegelykloop natuurlike toevloei koeltorings: In hierdie torings vloei die water afwaarts, en die lug opwaarts in teenoorgestelde rigtings. Dit maak 'n hoër temperatuurverskil en 'n hoër afkoelingsdoeltreffendheid moontlik. Hierdie torings vereis egter meer hoogte en meer spuitmondjies as dwarsloop torings.
Dwarsloop natuurlike toevloei koeltorings: In hierdie torings vloei die water afwaarts, en die lug horisontaal in loodregte rigtings. Dit maak 'n laer hoogte en minder spuitmondjies moontlik as tegelykloop torings. Hierdie torings het egter 'n laer temperatuurverskil en 'n laer afkoelingsdoeltreffendheid as tegelykloop torings.
Die volgende tabel som sommige van die voordele en nadele van elke tipe op:
Tipe |
Voordelige |
Nadele |
Tegelykloop |
Hoër temperatuurverskil Hoër afkoelingsdoeltreffendheid Beter waterverdeling Minder vatbaar vir bevrie |
Hoër hoogte Hoër koste Meer spuitmondjies Minder vatbaar vir skaalvorming |
| Dwarsloop | Laer hoogte Laer koste Minder spuitmondjies Minder vatbaar vir skaalvorming | Laer temperatuurverskil Laer afkoelingsdoeltreffendheid Swakker waterverdeling Minder vatbaar vir bevrie |
Die volgende figuur wys die verskil tussen tegelykloop en dwarsloop natuurlike toevloei koeltorings:
Natuurlike toevloei koeltorings word algemeen verkiest vir toepassings wat vereis:
Groot en konstante afkoelingskapasiteit oor baie jare
Laag bedryfs- en instandhoudingskoste
Laag geraasvlak en kragverbruik
Hoë weerstand teen windlaste en korrosie
Sommige voorbeelde van toepassings wat natuurlike toevloei koeltorings gebruik, is:
Termiese kragstasies wat steenkool, olie, gas, of kernbrandstof gebruik om elektrisiteit te genereer
Olie-verfyningsaanlegte wat rau-olie verwerk tot verskeie produkte soos petrol, diesel, vliegtuigbrandstof, ens.
Petrokemiese aanlegte wat chemikalieë vervaardig van petroleum of natuurlike gasvoorsieninge
Natuurlike gasaanlegte wat natuurlike gas verwerk tot vloeibare natuurlike gas (LNG), gekomprimeerde natuurlike gas (CNG), of ander produkte
Sommige van die voordelige van natuurlike toevloei koeltorings is:
Hulle vereis geen waaie of ander meganiese toestelle om lugvloei te veroorsaak, wat krag bespaar en geraas verminder
Hulle het lae bedryfs- en instandhoudingskoste, omdat hulle minder bewegende dele en minder slys het
Hulle het lae stelselverlies, omdat hulle minder as 1% van die totale waterstroom verloor deur verdamping
Hulle het 'n groot afkoelingskapasiteit, omdat hulle groot hoeveelhede waterstroom kan hanteer
Hulle het geen lugresirkulasie, omdat hulle 'n hoë skoot uitlaat het wat verhoed dat die warm lug die toring weer binnegaan
Sommige van die nadele van natuurlike toevloei koeltorings is:
Hulle vereis 'n groot aanvanklike kapitaalinvestering, omdat hulle duur is om te bou en te installeer
