प्राकृतिक खींच की टावर एक प्रकार का हीट एक्सचेंजर होता है जो पानी को हवा से सीधे संपर्क में लाकर ठंडा करता है। यह ऊर्जा संयंत्रों, तेल शोधन संयंत्रों, पेट्रोकेमिकल संयंत्रों और प्राकृतिक गैस संयंत्रों में परिपथित पानी से अतिरिक्त गर्मी को निकालने के लिए उपयोग किया जाता है। प्राकृतिक खींच की टावर बिना पंखों या अन्य यांत्रिक उपकरणों के एक घनत्व के अंतर के आधार पर हवा की परिपथन प्रदान करने के सिद्धांत पर निर्भर करती है, जो टावर के अंदर गर्म और गीली हवा और टावर के बाहर की ठंडी और सूखी हवा के बीच होता है।
प्राकृतिक खींच की टावर का मूल कार्य निम्नलिखित आरेख में दर्शाया गया है:
प्राकृतिक खींच की टावर के मुख्य घटक हैं:
गर्म पानी का इनलेट: यह टावर के शीर्ष पर सिस्टम या कंडेंसर से गर्म पानी प्रवेश करता है। गर्म पानी का इनलेट फिल मटेरियल पर पानी को स्प्रे करने वाले नोज़ल्स से जुड़ा होता है।
फिल मटेरियल: यह एक छिद्रदार सामग्री है जो पानी और हवा के बीच ऊष्मा स्थानांतरण के लिए एक बड़ा सतह क्षेत्र प्रदान करती है। फिल मटेरियल लकड़ी, प्लास्टिक, धातु या सिरामिक से बना हो सकता है। फिल मटेरियल को स्प्लैश बार्स, ग्रिड्स या फिल्म पैक्स जैसे विभिन्न तरीकों से व्यवस्थित किया जा सकता है।
ठंडा पानी का बेसिन: यह टावर के निचले हिस्से में ठंडा पानी एकत्रित होता है। ठंडा पानी का बेसिन एक ड्रेन वाल्व और एक पंप होता है जो पानी को सिस्टम या कंडेंसर में वापस चलाता है।
हवा का इनलेट: यह टावर के आधार पर ताजा हवा प्रवेश करती है। हवा का इनलेट टावर के डिजाइन पर निर्भर करके खोला या बंद किया जा सकता है।
हवा का आउटलेट: यह टावर के शीर्ष पर गर्म और गीली हवा निकलती है। हवा का आउटलेट हवा की प्रवाह को बढ़ाने के लिए एक डिफ्यूजर या एक स्टैक हो सकता है।
प्राकृतिक खींच की टावर में पानी को ठंडा करने की प्रक्रिया में दो मुख्य तंत्र होते हैं: संज्ञानात्मक ऊष्मा स्थानांतरण और गुप्त ऊष्मा स्थानांतरण।
संज्ञानात्मक ऊष्मा स्थानांतरण: इसमें गर्म पानी से ठंडी हवा में ऊष्मा सीधे संपर्क से स्थानांतरित होती है। परिणामस्वरूप, दोनों द्रव्यों का तापमान बदलता है, लेकिन उनकी अवस्था नहीं। संज्ञानात्मक ऊष्मा स्थानांतरण तापमान अंतर, प्रवाह दर और संपर्क सतह के क्षेत्र पर निर्भर करता है।
गुप्त ऊष्मा स्थानांतरण: इसमें गर्म पानी से ठंडी हवा में वाष्पीकरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरित होती है। परिणामस्वरूप, कुछ पानी तरल से वाष्प में अवस्था बदलता है, जबकि इसके आसपास से ऊष्मा अवशोषित करता है। गुप्त ऊष्मा स्थानांतरण आर्द्रता अनुपात, वाष्प दबाव और द्रव्य स्थानांतरण गुणांक पर निर्भर करता है।
संज्ञानात्मक और गुप्त ऊष्मा स्थानांतरण का संयोजन पानी को ठंडा करता है और हवा को गर्म करता है। ठंडा पानी ठंडा पानी के बेसिन में नीचे गिरता है, जबकि गर्म हवा श्यानता के कारण आउटलेट तक ऊपर उठती है। श्यानता प्रभाव नई ताजा हवा को इनलेट पर खींचता है, जिससे ठंडा करने की एक निरंतर चक्र बनती है।
प्राकृतिक खींच की टावर को उनकी व्यवस्था के आधार पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
विपरीत प्रवाह प्राकृतिक खींच की टावर: इन टावरों में, पानी नीचे की ओर और हवा ऊपर की ओर विपरीत दिशाओं में प्रवाहित होती है। इससे तापमान अंतर अधिक होता है और ठंडा करने की दक्षता अधिक होती है। हालाँकि, ये टावर अधिक ऊंचाई और अधिक स्प्रे नोज़ल्स की आवश्यकता होती है तुलनात्मक प्रवाह टावरों की तुलना में।
तुलनात्मक प्रवाह प्राकृतिक खींच की टावर: इन टावरों में, पानी नीचे की ओर और हवा लंबवत दिशाओं में प्रवाहित होती है। इससे अधिक ऊंचाई और अधिक स्प्रे नोज़ल्स की आवश्यकता नहीं होती विपरीत प्रवाह टावरों की तुलना में। हालाँकि, ये टावर विपरीत प्रवाह टावरों की तुलना में तापमान अंतर और ठंडा करने की दक्षता कम होती है।
निम्नलिखित सारणी में प्रत्येक प्रकार के कुछ फायदे और नुकसान सारांशित किए गए हैं:
प्रकार |
फायदे |
नुकसान |
विपरीत प्रवाह |
अधिक तापमान अंतर अधिक ठंडा करने की दक्षता बेहतर पानी का वितरण जमने की कम संभावना |
अधिक ऊंचाई अधिक लागत अधिक स्प्रे नोज़ल्स अधिक विलायकी की संभावना |
| तुलनात्मक प्रवाह | कम ऊंचाई कम लागत कम स्प्रे नोज़ल्स अधिक विलायकी की कम संभावना | कम तापमान अंतर कम ठंडा करने की दक्षता गरीब तरह से पानी का वितरण जमने की अधिक संभावना |
निम्नलिखित आकृति विपरीत प्रवाह और तुलनात्मक प्रवाह प्राकृतिक खींच की टावर के बीच का अंतर दर्शाती है:
