Što je kula prirodnog hlađenja?

Prirodno strujanje hlađeći kula je vrsta razmjenjivača topline koja hlađe vodu direktnim kontaktom s zrakom. Koristi se u elektrane, naftne rafinerije, petrokemijske tvornice i plinove za uklanjanje suvišne topline iz cirkulacijskog sustava vode. Prirodno strujanje hlađeća kula oslanja se na princip konvektivnog toka kako bi pružila cirkulaciju zraka, bez potrebe za ventilatorima ili drugim mehaničkim uređajima. Protok zraka pokreće razlika gustoće između topljeg i vlaznog zraka unutar kule i hladnijeg i suhijeg ambijentalnog zraka van kule.

Kako radi prirodno strujanje hlađeća kula?

Osnovni radni princip prirodnog strujanja hlađeće kule ilustriran je u sljedećem dijagramu:

Glavni komponenti prirodnog strujanja hlađeće kule su:

• Ulaz tople vode: Ovdje topla voda iz sustava ili kondenzatora ulazi u kulu na vrhu. Ulaz tople vode povezan je s nizom čavala koja sprskaju vodu preko punog materijala.

• Puni materijal: To je porozni materijal koji pruža veliku površinu za razmjenu topline između vode i zraka. Puni materijal može biti od drva, plastike, metala ili keramike. Puni materijal može biti raspoređen na različite načine, poput šprica, mreža ili film pakovi.

• Spremnik za hladnu vodu: Ovdje se ohlađena voda sakuplja na dnu kule. Spremnik za hladnu vodu ima ventil za ispuštanje i pumpu koja recirkulira vodu natrag u sustav ili kondenzator.

• Ulaz zraka: Ovdje svježi zrak ulazi u kulu na bazi. Ulaz zraka može biti otvoren ili zatvoren, ovisno o dizajnu kule.

• Izlaz zraka: Ovdje topli i vlazni zrak izlazi iz kule na vrhu. Izlaz zraka može imati difuzor ili komin za poboljšanje protoka zraka.

Proces hlađenja vode u prirodnim strujanjem hlađeće kule uključuje dvije glavne mehanizma: smislen transfer topline i latentni transfer topline.

• Smisleni transfer topline: To je kada se toplina prenosi iz tople vode u hladan zrak direktnim kontaktom. Kao rezultat, temperatura oba fluida se mijenja, ali ne njihova faza. Smisleni transfer topline ovisi o faktorima poput temperature razlike, protoka i površine kontakta.

• Latentni transfer topline: To je kada se toplina prenosi iz tople vode u hladan zrak putem isparavanja. Kao rezultat, dio vode mijenja svoju fazu iz tekuće u par, apsorbirajući toplinu iz okruženja. Latentni transfer topline ovisi o faktorima poput omjera vlage, tlaka para i koeficijenta masene razmjene.

Kombinacija smislenog i latentnog prenosa topline ohlađuje vodu i zagrijava zrak. Ohlađena voda pada do spremnika za hladnu vodu, dok zagrijani zrak uspinje do izlaza zraka zbog bujnosti. Efekt bujnosti stvara prirodno strujanje koje privlači više svježeg zraka na ulazu zraka, stvarajući neprekidni ciklus hlađenja.

Koji su tipovi prirodnih strujanja hlađećih kula?

Prirodna strujanja hlađeće kule mogu se klasificirati u dva tipa prema njihovoj konfiguraciji:

• Kontrapotok prirodna strujanja hlađeće kule: U ovim kulama voda teče prema dolje, a zrak teče prema gore u suprotnim smjerovima. To omogućuje veću temperaturnu razliku i veću učinkovitost hlađenja. Međutim, ove kule zahtijevaju više visine i više sprskalica nego poprečne kule.

• Poprečni prirodni strujanja hlađeće kule: U ovim kulama voda teče prema dolje, a zrak teče horizontalno u okomitim smjerovima. To omogućuje nižu visinu i manje sprskalica nego kontrapotok kule. Međutim, ove kule imaju nižu temperaturnu razliku i nižu učinkovitost hlađenja nego kontrapotok kule.

Sljedeća tablica sažima neke prednosti i nedostatke svakog tipa:

| Poprečni | Niža visina Niža cijena Manje sprskalica Manje podložna namaglici | Niža temperaturna razlika Niža učinkovitost hlađenja Loša distribucija vode Više podložna zamrzavanju |

Sljedeća figura prikazuje razliku između kontrapotoka i poprečnih prirodnih strujanja hlađećih kula:

Koji su primjeni prirodnih strujanja hlađećih kula?

Prirodna strujanja hlađeće kule općenito se preferiraju za primjene koje zahtijevaju:

• Veliku i konstantnu kapacitet hlađenja tijekom mnogo godina

• Niske operativne i održavane troškove

• Niske razine buke i potrošnje energije

• Visoku otpornost na opterećenje vetrom i koroziju

Neke primjere primjena koje koriste prirodna strujanja hlađeće kule su:

• Termoelektrane koje koriste ugljen, naftu, plin ili nuklearno gorivo za proizvodnju struje

• Naftne rafinerije procesiraju sirovu naftu u različite proizvode poput benzina, dizela, goriva za avione itd.

• Petrokemijske tvornice proizvode kemikalije iz nafte ili plinskih sirovina

• Plinove tvornice koje procesiraju plin u tekući plin (LNG), stisnuti plin (CNG) ili druge proizvode

Koji su prednosti i nedostaci prirodnih strujanja hlađećih kula?

Neki prednosti prirodnih strujanja hlađećih kula su:

• Ne zahtijevaju ventilatore ili druge mehaničke uređaje za induciranje protoka zraka, što štedi energiju i smanjuje buku

• Imaju niske operativne i održavane troškove, jer imaju manje pokretnih dijelova i manje istraživanja

• Imaju niske gubitke sustava, jer gube manje od 1% ukupnog protoka vode zbog isparavanja

• Imaju veliku kapacitet hlađenja, jer mogu obraditi ogromne količine protoka vode

• Nema recirkulacije zraka, jer imaju visok izlazni komin koji sprečava topli zrak da ponovo uđe u kulu

Neki nedostaci prirodnih strujanja hlađećih kula su:

Podrška​