Què és una torre de refredament a corrent natural?

Una torre de refrigeració d'escorregament natural és un tipus d'intercanviador de calor que refreda l'aigua per contacte directe amb l'aire. Es fa servir en centrals elèctriques, refineries de petroli, plantes petroquímiques i plantes de gas natural per eliminar el calor excés del sistema de circulació d'aigua. Una torre de refrigeració d'escorregament natural es basa en el principi de la corrent convectiva per proporcionar la circulació d'aire, sense necessitat de ventiladors o altres dispositius mecànics. La corrent d'aire està impulsada per la diferència de densitat entre l'aire calent i humit dins de la torre i l'aire ambient més fred i sec fora de la torre.

Com funciona una torre de refrigeració d'escorregament natural?

El principi bàsic de funcionament d'una torre de refrigeració d'escorregament natural es il·lustra en el següent diagrama:

Els components principals d'una torre de refrigeració d'escorregament natural són:

• Entrada d'aigua calenta: Això és on entra l'aigua calenta del sistema o condensador a la torre pel capdamunt. L'entrada d'aigua calenta està connectada a una sèrie de boquilles que aspergeixen l'aigua sobre el material de reompliment.

• Material de reompliment: Aquest és un material porós que proporciona una gran àrea superficial per al transferència de calor entre l'aigua i l'aire. El material de reompliment pot ser de fusta, plàstic, metall o ceràmica. El material de reompliment es pot disposar de diferents maneres, com barres de salpicadura, grilles o paquets de pel·lícula.

• Basseta d'aigua freda: Això és on es recullen l'aigua refredada a la base de la torre. La basseta d'aigua freda té una válvula de purgament i un bomba que recircula l'aigua de tornada al sistema o condensador.

• Entrada d'aire: Això és on entra l'aire fresc a la torre a la base. L'entrada d'aire es pot obrir o tancar, depenent del disseny de la torre.

• Sortida d'aire: Això és on surt l'aire calent i humit de la torre pel capdamunt. La sortida d'aire pot tenir un difusor o un campanar per augmentar la corrent d'aire.

El procés de refredament de l'aigua en una torre de refrigeració d'escorregament natural implica dos mecanismes principals: la transferència de calor sensible i la transferència de calor latent.

• Transferència de calor sensible: Això és quan el calor es transmet de l'aigua calenta a l'aire fred per contacte directe. Com a resultat, la temperatura de tots dos fluids canvia, però no la seva fase. La transferència de calor sensible depèn de factors com la diferència de temperatura, la velocitat de flux i l'àrea superficial de contacte.

• Transferència de calor latent: Això és quan el calor es transmet de l'aigua calenta a l'aire fred per evaporació. Com a resultat, una part de l'aigua canvia de fase de líquid a vapor, mentre absorbeix calor del seu entorn. La transferència de calor latent depèn de factors com la relació d'humitat, la pressió de vapor i el coeficient de transferència de massa.

La combinació de la transferència de calor sensible i latent refreda l'aigua i escalfa l'aire. L'aigua refredada cau a la basseta d'aigua freda, mentre que l'aire escalfat ascendeix a la sortida d'aire degut a la flotabilitat. L'efecte de flotabilitat crea un escorregament natural que atrau més aire fresc a la entrada d'aire, creant un cicle continu de refredament.

Quins són els tipus de torres de refrigeració d'escorregament natural?

Les torres de refrigeració d'escorregament natural es poden classificar en dos tipus segons la seva configuració:

• Torres de refrigeració d'escorregament natural en contrafluix: En aquestes torres, l'aigua flueix cap avall, i l'aire flueix cap amunt en direccions oposades. Això permet una major diferència de temperatura i una major eficiència de refredament. No obstant això, aquestes torres requereixen més alçada i més boquilles de pulverització que les torres en flux creuat.

• Torres de refrigeració d'escorregament natural en flux creuat: En aquestes torres, l'aigua flueix cap avall, i l'aire flueix horitzontalment en direccions perpendiculars. Això permet una menor alçada i menys boquilles de pulverització que les torres en contrafluix. No obstant això, aquestes torres tenen una menor diferència de temperatura i una menor eficiència de refredament que les torres en contrafluix.

La següent taula resumeix algunes de les avantatges i desavantatges de cada tipus:

| Flux creuat | Menor alçada Menor cost Menys boquilles de pulverització Menys propensa a la formació de càlculs | Menor diferència de temperatura Menor eficiència de refredament Pobra distribució de l'aigua Més propensa a la congelació |

La següent figura mostra la diferència entre les torres de refrigeració d'escorregament natural en contrafluix i en flux creuat:

Quines són les aplicacions de les torres de refrigeració d'escorregament natural?

Les torres de refrigeració d'escorregament natural són generalment preferides per a aplicacions que requereixen:

• Capacitat de refredament gran i constant durant molts anys

• Costs operatius i de manteniment baixos

• Nivell baix de soroll i consum d'energia

• Alta resistència a les càrregues eòliques i la corrosió

Alguns exemples d'aplicacions que utilitzen torres de refrigeració d'escorregament natural són:

• Centrals tèrmiques que utilitzen carbó, petroli, gas o combustible nuclear per generar electricitat

• Refineries de petroli que processen petroli brut en diversos productes com gasolina, dièsel, combustible per a aeroplanes, etc.

• Plantes petroquímiques que produeixen qüímics a partir de matèries primeres de petroli o gas natural

• Plantes de gas natural que processen gas natural en gas natural liquefit (GNL), gas natural comprimit (GNC) o altres productes

Quins són els avantatges i desavantatges de les torres de refrigeració d'escorregament natural?

Alguns dels avantatges de les torres de refrigeració d'escorregament natural són:

• No requereixen ventiladors ni altres dispositius mecànics per induir la corrent d'aire, el que afegeix energia i redueix el soroll

• Tenen costos operatius i de manteniment baixos, ja que tenen menys parts mòbils i menys desgast

• Tenen baixes pèrdues del sistema, ja que perd menys del 1% del flux total d'aigua a causa de l'evaporació

• Tenen una gran capacitat de refredament, ja que poden gestionar enormes quantitats de flux d'aigua

• No tenen recirculació d'aire, ja que tenen una sortida de campanar alta que evita que l'aire calent reingressi a la torre

Alguns dels desavantatges de les torres de refrigeració d'escorregament natural són:

Propina