Co je věž chladicí přirozenou konvekcí?

Přirozeně vytápěná chladicí věž je typ výměníku tepla, který ochlazuje vodu přímým kontaktovým stykem s vzduchem. Je používán v elektrárnách, rafineriích ropy, petrochemických závodech a závodech pro zpracování zemního plynu k odstranění přebytku tepla z oběžné vodní soustavy. Přirozeně vytápěná chladicí věž se spoléhá na princip konvektivního toku k poskytnutí cirkulace vzduchu bez potřeby ventilátorů nebo jiných mechanických zařízení. Tok vzduchu je poháněn rozdílem hustot mezi teplým a vlhkým vzduchem uvnitř věže a chladnějším a sušším okolním vzduchem mimo věž.

Jak funguje přirozeně vytápěná chladicí věž?

Základní princip fungování přirozeně vytápěné chladicí věže je znázorněn následujícím diagramem:

Hlavní komponenty přirozeně vytápěné chladicí věže jsou:

• Vstup horké vody: Toto je místo, kde horká voda z systému nebo kondenzátoru vstupuje do věže nahoře. Vstup horké vody je spojen s řadou trysk, které vodu spršují nad naplňovacím materiálem.

• Naplňovací materiál: Toto je porézní materiál, který poskytuje velkou povrchovou plochu pro přenos tepla mezi vodou a vzduchem. Naplňovací materiál může být vyroben z dřeva, plastu, kovu nebo keramiky. Naplňovací materiál může být uspořádán různými způsoby, jako jsou rozmělněné pruty, mřížky nebo filmové balíčky.

• Chladný vodní nádrž: Toto je místo, kde se ochlazená voda shromažďuje v dolní části věže. Chladná vodní nádrž má odpadovou ventilu a čerpadlo, které vodu recirkuluje zpět do systému nebo kondenzátoru.

• Vstup vzduchu: Toto je místo, kde čerstvý vzduch vstupuje do věže v základně. Vstup vzduchu může být otevřen nebo uzavřen, v závislosti na konstrukci věže.

• Výstup vzduchu: Toto je místo, kde teplý a vlhký vzduch opouští věž nahoře. Výstup vzduchu může mít difuzor nebo komín pro zlepšení toky vzduchu.

Proces ochlazování vody v přirozeně vytápěné chladicí věži zahrnuje dvě hlavní mechanismy: senzibilní přenos tepla a latentní přenos tepla.

• Senzibilní přenos tepla: Toto je přenos tepla z horké vody do studeného vzduchu přímým kontaktem. V důsledku toho se teplota obou tekutin změní, ale jejich fáze ne. Senzibilní přenos tepla závisí na faktorech, jako je rozdíl teplot, průtok a povrchová plocha kontaktu.

• Latentní přenos tepla: Toto je přenos tepla z horké vody do studeného vzduchu vypařováním. V důsledku toho se část vody změní z kapalné fáze na páru, přičemž pohlcuje teplo ze svého okolí. Latentní přenos tepla závisí na faktorech, jako je poměr vlhkosti, parní tlak a koeficient přenosu hmoty.

Kombinace senzibilního a latentního přenosu tepla ochlazuje vodu a zahřívá vzduch. Ochlazená voda padá dolů do chladné vodní nádrže, zatímco zahřátý vzduch stoupá nahoru k výstupu vzduchu kvůli vznášivosti. Efekt vznášivosti vytváří přirozený proud, který nasává více čerstvého vzduchu na vstup vzduchu, což vytváří neustálý cyklus ochlazování.

Jaké jsou typy přirozeně vytápěných chladicích věží?

Přirozeně vytápěné chladicí věže lze klasifikovat do dvou typů podle jejich konfigurace:

• Protiproudové přirozeně vytápěné chladicí věže: V těchto věžích voda teče dolů a vzduch stoupá směrem nahoru v opačných směrech. To umožňuje vyšší rozdíl teplot a vyšší efektivitu ochlazování. Nicméně, tyto věže vyžadují větší výšku a více trysk než příčně proudící věže.

• Příčně proudící přirozeně vytápěné chladicí věže: V těchto věžích voda teče dolů a vzduch horizontálně v kolmých směrech. To umožňuje nižší výšku a méně trysk než protiproudové věže. Nicméně, tyto věže mají nižší rozdíl teplot a nižší efektivitu ochlazování než protiproudové věže.

Následující tabulka shrnuje některé výhody a nevýhody každého typu:

| Příčně proudící | Nižší výška Nižší cena Méně trysk Méně náchylné ke zkamenění | Nižší rozdíl teplot Nižší efektivita ochlazování Horší distribuce vody Více náchylné k zamrzání |

Následující obrázek ukazuje rozdíl mezi protiproudovými a příčně proudícími přirozeně vytápěnými chladicími věžemi:

Jaké jsou aplikace přirozeně vytápěných chladicích věží?

Přirozeně vytápěné chladicí věže jsou obecně preferovány pro aplikace, které vyžadují:

• Velkou a konstantní chladicí kapacitu po mnoho let

• Nízké provozní a údržbářské náklady

• Nízkou hladinu hluku a spotřebu energie

• Vysokou odolnost vůči větrným zatížením a korozi

Některé příklady aplikací, které využívají přirozeně vytápěné chladicí věže, jsou:

• Termoel