自然対流冷却塔とは何ですか

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自然通風冷却塔は、水と空気の直接接触によって水を冷却する熱交換器の一種です。発電所、石油精製所、石油化学プラント、天然ガスプラントで使用され、循環水システムから余分な熱を取り除きます。自然通風冷却塔は、ファンやその他の機械装置を使用せずに、対流流動の原理を利用して空気の循環を提供します。塔内の暖かく湿った空気と塔外の冷たく乾燥した大気との密度差によって空気の流れが生じます。

自然通風冷却塔の仕組み

以下の図に示すように、自然通風冷却塔の基本的な動作原理は次の通りです：

自然通風冷却塔の主な構成要素は以下の通りです：

温水入口：これはシステムまたは凝縮器からの温水が塔の上部に流入する場所です。温水入口は、フィルマテリアル上に水を散布する一連のノズルに接続されています。
フィルマテリアル：これは水と空気との間の熱伝導のために大きな表面積を提供する多孔性材料です。フィルマテリアルは木、プラスチック、金属、セラミックスなどで作られることができます。フィルマテリアルは、スプラッシュバー、グリッド、フィルムパックなど、さまざまな方法で配置できます。
冷水貯水槽：これは冷却された水が塔の底部に集まる場所です。冷水貯水槽には排水弁とポンプがあり、水をシステムまたは凝縮器に戻すために再循環します。
空気入口：これは新鮮な空気が塔の基部から入る場所です。空気入口は、塔の設計に応じて開けたり閉めたりすることができます。
空気出口：これは暖かく湿った空気が塔の上部から出る場所です。空気出口には、空気の流れを強化するためのディフューザーやスタックがあります。

自然通風冷却塔での水の冷却プロセスには、感覚熱伝達と潜在熱伝達という2つの主要なメカニズムが含まれます。

感覚熱伝達：これは、熱が温水から冷たい空気へ直接接触によって移されるときのことです。結果として、両方の流体の温度が変化しますが、相は変わりません。感覚熱伝達は、温度差、流量、接触面積などの要因に依存します。
潜在熱伝達：これは、熱が蒸発によって温水から冷たい空気へ移されるときのことです。結果として、一部の水が液体から蒸気に相変化し、周囲から熱を吸収します。潜在熱伝達は、湿度比、蒸気圧、質量伝達係数などの要因に依存します。

感覚熱伝達と潜在熱伝達の組み合わせにより、水が冷却され、空気が加熱されます。冷却された水は冷水貯水槽に落下し、浮力により暖まった空気は空気出口に向かって上昇します。浮力効果により、空気入口からより多くの新鮮な空気が引き込まれ、冷却の連続的なサイクルが生じます。

自然通風冷却塔の種類

自然通風冷却塔は、構成に基づいて2つのタイプに分類されます：

逆流自然通風冷却塔：これらの塔では、水が下向きに流れ、空気が反対方向に上向きに流れます。これにより、温度差が大きくなり、冷却効率が高まります。しかし、これらの塔はクロスフロータワーよりも高い高さと多数の散布ノズルが必要です。
横流自然通風冷却塔：これらの塔では、水が下向きに流れ、空気が直角方向に水平に流れます。これにより、逆流タワーに比べて低い高さと少ない散布ノズルで済みます。ただし、これらの塔は逆流タワーに比べて温度差が小さく、冷却効率も低くなります。

以下は、各タイプの長所と短所をまとめた表です：

タイプ	利点	欠点
逆流	高い温度差高い冷却効率水の均等な分布冷凍への耐性が高い	高い高さ高いコスト多数の散布ノズルスケーリングへの耐性が低い