Wat is een natuurlijke trek koeltoren?

Een natuurlijke trekkoelingstoren is een type warmtewisselaar dat water afkoelt door direct contact met lucht. Het wordt gebruikt in energiecentrales, olieaffinagerijen, petrochemische fabrieken en aardgasinstallaties om overtollige warmte uit het circulerende watersysteem te verwijderen. Een natuurlijke trekkoelingstoren werkt op basis van de principes van convectieve stroming om luchtcirculatie te creëren, zonder behoefte aan ventilatoren of andere mechanische apparaten. De luchtstroom wordt gedreven door het dichtheidverschil tussen de warme en vochtige lucht binnen de toren en de koelere en drogere omgevingslucht buiten de toren.

Hoe werkt een natuurlijke trekkoelingstoren?

Het basiswerkingsprincipe van een natuurlijke trekkoelingstoren wordt geïllustreerd in de volgende diagram:

De belangrijkste componenten van een natuurlijke trekkoelingstoren zijn:

• Inkomend heet water: Dit is waar het hete water van het systeem of de condensor de toren binnengaat bovenaan. De inkomende hete waterleiding is verbonden met een reeks spuitkoppen die het water over het vullingsmateriaal sproeien.

• Vullingsmateriaal: Dit is een poreus materiaal dat een groot oppervlak biedt voor warmtewisseling tussen het water en de lucht. Het vullingsmateriaal kan gemaakt zijn van hout, plastic, metaal of keramiek. Het vullingsmateriaal kan op verschillende manieren gerangschikt worden, zoals spattenbalken, roosters of filmverpakkingen.

• Koudwaterbekken: Dit is waar het gekoelde water zich verzamelt onderaan de toren. Het koudwaterbekken heeft een afvoerklep en een pomp die het water terug naar het systeem of de condensor recirculeert.

• Luchtingang: Dit is waar de verse lucht de toren binnengaat aan de basis. De luchtingang kan open of gesloten zijn, afhankelijk van het ontwerp van de toren.

• Luchtuitgang: Dit is waar de warme en vochtige lucht de toren verlaat bovenaan. De luchtuitgang kan een diffuser of een schoorsteen hebben om de luchtstroom te versterken.

Het proces van waterkoeling in een natuurlijke trekkoelingstoren bestaat uit twee hoofdmechanismen: zintuiglijke warmtewisseling en latente warmtewisseling.

• Zintuiglijke warmtewisseling: Dit is wanneer warmte wordt overgedragen van het hete water naar de koude lucht door direct contact. Hierdoor verandert de temperatuur van beide vloeistoffen, maar niet hun fase. De zintuiglijke warmtewisseling hangt af van factoren zoals het temperatuurverschil, de stroomsnelheid en het contactoppervlak.

• Latente warmtewisseling: Dit is wanneer warmte wordt overgedragen van het hete water naar de koude lucht door verdamping. Hierdoor verandert een deel van het water van vloeibare naar gasfase, terwijl het warmte absorbeert uit zijn omgeving. De latente warmtewisseling hangt af van factoren zoals de vochtigheidsratio, de dampdruk en de massaoverdrachtscoëfficiënt.

De combinatie van zintuiglijke en latente warmtewisseling koelt het water af en verhit de lucht. Het gekoelde water valt naar beneden in het koudwaterbekken, terwijl de verhitte lucht door zweefkracht naar boven stijgt naar de luchtuitgang. Het zweefeffect creëert een natuurlijke trek die meer verse lucht trekt bij de luchtingang, waardoor er een continue cyclus van koeling ontstaat.

Welke soorten natuurlijke trekkoelingstorens zijn er?

Natuurlijke trekkoelingstorens kunnen ingedeeld worden in twee types op basis van hun configuratie:

• Tegenstroom natuurlijke trekkoelingstorens: In deze torens stroomt het water naar beneden, en de lucht stroomt naar boven in tegengestelde richtingen. Dit stelt een hoger temperatuurverschil en een hogere koelrendement toe. Deze torens vereisen echter meer hoogte en meer spuitkoppen dan kruisstroomtorens.

• Kruisstroom natuurlijke trekkoelingstorens: In deze torens stroomt het water naar beneden, en de lucht stroomt horizontaal in loodrechte richtingen. Dit stelt een lagere hoogte en minder spuitkoppen toe dan tegenstroomtorens. Deze torens hebben echter een lager temperatuurverschil en een lager koelrendement dan tegenstroomtorens.

De volgende tabel vat enkele van de voordelen en nadelen van elk type samen:

| Kruisstroom | Lagere hoogte Lagere kosten Minder spuitkoppen Minder gevoelig voor aanslag | Lager temperatuurverschil Lager koelrendement Slechtere waterverdeling Meer gevoelig voor bevriezing |

De volgende figuur toont het verschil tussen tegenstroom en kruisstroom natuurlijke trekkoelingstorens:

Welke toepassingen hebben natuurlijke trekkoelingstorens?

Natuurlijke trekkoelingstorens worden in het algemeen voorkeur gegeven voor toepassingen die vereisen:

• Grote en constante koelcapaciteit over vele jaren

• Lage operationele en onderhoudskosten

• Lage geluidsniveaus en energieverbruik

• Hoog weerstand tegen windbelasting en corrosie

Enkele voorbeelden van toepassingen die gebruik maken van natuurlijke trekkoelingstorens zijn:

• Thermische energiecentrales die steenkool, olie, gas of kernbrandstof gebruiken om elektriciteit op te wekken

• Olieaffinagerijen die ruwe olie verwerken tot verschillende producten zoals benzine, diesel, kerosine, enz.

• Petrochemische fabrieken die chemicaliën produceren uit aardolie of aardgas als grondstoffen

• Aardgasinstallaties die aardgas verwerken tot vloeibaar aardgas (LNG), gecomprimeerd aardgas (CNG) of andere producten

Wat zijn de voordelen en nadelen van natuurlijke trekkoelingstorens?

Enkele van de voordelen van natuurlijke trekkoelingstorens zijn:

• Ze vereisen geen ventilatoren of andere mechanische apparaten om luchtstroom te veroorzaken, wat energie bespaart en het geluidsniveau verlaagt

• Ze hebben lage operationele en onderhoudskosten, omdat ze minder bewegende delen hebben en minder slijtage ervaren

• Ze hebben lage systeemverliezen, omdat ze minder dan 1% van de totale waterstroom verliezen door verdamping

• Ze hebben een grote koelcapaciteit, omdat ze enorme hoeveelheden waterstroom kunnen hanteren

• Ze hebben geen luchtrecirculatie, omdat ze een hoge schoorsteen hebben die voorkomt dat de warme lucht de toren opnieuw binnengaat

Enkele van de nadelen van natuurlijke trekkoelingstorens zijn:

• Ze vereisen een grote initiële kapitaalinvestering, omdat ze duur zijn om te bouwen en te installeren

• Ze vereisen een groot oppervlak, omdat ze een brede basis en een grote hoogte hebben

• Het is moeilijk om vergunningen te krijgen, omdat ze een negatieve esthetische invloed hebben op de lokale omgeving

• Steun ons​