Hvad er en naturligt trukket køletårn?

En naturlig trækulningstårn er en type varmeveksler, der afkøler vand ved direkte kontakt med luft. Det anvendes i kraftværker, raffinaderier, petrokemiske anlæg og naturgasanlæg for at fjerne overskudsvarme fra det cirkulerende vandsystem. Et naturligt trækulningstårn bygger på princippet om konvektionsstrømning for at give luftcirkulation uden brug af ventilatorer eller andre mekaniske enheder. Luftstrømmen drevet af densitetsforskellen mellem det varme og fugtige indeluft og den kølige og tørre omgivelser.

Hvordan fungerer et naturligt trækulningstårn?

Den grundlæggende arbejdsmåde for et naturligt trækulningstårn er illustreret i følgende diagram:

De hovedkomponenter i et naturligt trækulningstårn er:

• Indgang for varmt vand: Dette er, hvor det varme vand fra systemet eller kondensator kommer ind i tårnet øverst. Indgangen for varmt vand er forbundet til en række nozzles, der sprøjter vand over fyldmaterialerne.

• Fyldmateriale: Dette er et porøst materiale, der giver en stor overflade for varmeoverførsel mellem vandet og luften. Fyldmaterialet kan være lavet af træ, plastik, metal eller keramik. Fyldmaterialet kan arrangeres på forskellige måder, som splash staver, gitter eller film packs.

• Koldtvandsbassin: Dette er, hvor det afkølede vand samles nederst i tårnet. Koldtvandsbassinet har en slukkeventil og en pumpe, der recirkulerer vandet tilbage til systemet eller kondensator.

• Luftindgang: Dette er, hvor frisk luft kommer ind i tårnet nederst. Luftindgangen kan åbnes eller lukkes, afhængigt af tårnets design.

• Luftudgang: Dette er, hvor det varme og fugtige luft udløber tårnet øverst. Luftudgangen kan have en diffusor eller en skorsten for at forbedre luftstrømmen.

Processen med at afkøle vand i et naturligt trækulningstårn involverer to hovedmekanismer: sensibel varmeoverførsel og latent varmeoverførsel.

• Sensibel varmeoverførsel: Dette er, når varme overføres fra det varme vand til den kolde luft ved direkte kontakt. Som resultat ændrer både væskernes temperatur, men ikke deres fase. Sensibel varmeoverførsel afhænger af faktorer som temperaturforskellen, strømningshastigheden og kontaktfladen.

• Latent varmeoverførsel: Dette er, når varme overføres fra det varme vand til den kolde luft ved fordampning. Som resultat skifter en del af vandet sin fase fra væske til damp, mens det absorberer varme fra omgivelserne. Latent varmeoverførsel afhænger af faktorer som fugtighedsforhold, damptryk og massetransferkoefficient.

Kombinationen af sensibel og latent varmeoverførsel afkøler vandet og opvarmer luften. Det afkølede vand falder ned i koldtvandsbassinet, mens den opvarmede luft stiger op til luftudgangen på grund af flydningseffekten. Flydningseffekten skaber et naturligt træk, der trækker mere frisk luft ind i luftindgangen, hvilket skaber en kontinuerlig cyklus af afkøling.

Hvilke typer af naturlige trækulningstårne findes der?

Naturlige trækulningstårne kan inddeles i to typer baseret på deres konfiguration:

• Motstrøms naturlige trækulningstårne: I disse tårne flyder vand nedad, og luft flyder opad i modsatte retninger. Dette tillader en højere temperaturforskel og en højere afkølingsvirksomhed. Dog kræver disse tårne mere højde og flere spraynozzles end tværstrøms tårne.

• Tværstrøms naturlige trækulningstårne: I disse tårne flyder vand nedad, og luft flyder vandret i vinkelrette retninger. Dette tillader en lavere højde og færre spraynozzles end motstrøms tårne. Dog har disse tårne en lavere temperaturforskel og en lavere afkølingsvirksomhed end motstrøms tårne.

Følgende tabel summerer nogle af fordelene og ulemperne ved hver type:

| Tværstrøms | Lavere højde Lavere omkostninger Færre spraynozzles Minder om scaling | Lavere temperaturforskel Lavere afkølingsvirksomhed Dårligere fordeling af vand Minder om frysende |

Følgende figur viser forskellen mellem motstrøms og tværstrøms naturlige trækulningstårne:

Hvilke anvendelser har naturlige trækulningstårne?

Naturlige trækulningstårne foretrækkes generelt for anvendelser, der kræver:

• Stor og konstant afkølingskapacitet over mange år

• Lave drifts- og vedligeholdelsesomkostninger

• Lav støjniveau og strømforsyning

• Høj modstandsdygtighed mod vindbelastning og korrosion

Nogle eksempler på anvendelser, der bruger naturlige trækulningstårne, er:

• Termiske kraftværker, der bruger kul, olie, gas eller nuklear brændsel til at producere elektricitet

• Raffinaderier, der behandler råolie til forskellige produkter som benzin, diesel, jetbrændstof osv.

• Petrokemiske anlæg, der producerer kemikalier fra petroleum eller naturgas råmaterialer

• Naturgasanlæg, der behandler naturgas til flydende naturgas (LNG), komprimeret naturgas (CNG) eller andre produkter

Hvilke fordele og ulemper har naturlige trækulningstårne?

Nogle af fordelene ved naturlige trækulningstårne er:

• De kræver ikke ventilatorer eller andre mekaniske enheder for at inducere luftstrøm, hvilket sparer strøm og reducerer støj

• De har lave drifts- og vedligeholdelsesomkostninger, da de har færre bevægelige dele og mindre slid

• De har lave systemtab, da de mister mindre end 1% af den totale vandstrøm på grund af fordampning

• De har en stor afkølingskapacitet, da de kan håndtere store mængder vandstrøm

• De har ingen recirkulation af luft, da de har en høj udgang, der forhindrer, at den varme luft genindgår i tårnet

Nogle af ulemperne ved naturlige trækulningstårne er:

• De kræver et stort initielt kapitalinvestering, da de er dyre at konstruere og installere