Hva er en naturlig utdrag køletårn?

En naturlig trakjølingstårn er en type varmesveksler som kjøler vann ved direkte kontakt med luft. Det brukes i kraftverk, oljeraffinerier, petrokjemiske anlegg og naturgassanlegg for å fjerne unødig varme fra sirkulerende vannsystem. Et naturlig trakjølingstårn baserer seg på prinsippet om konveksjonstrøm for å gi luftomsirkulering, uten behov for ventilatorer eller andre mekaniske enheter. Luftstrømmen drevet av tetthetsforskjellen mellom det varme og fuktige luft inne i tårnet og den kjølere og tørre ambientsluften utenfor tårnet.

Hvordan fungerer et naturlig trakjølingstårn?

Den grunnleggende arbeidsprinsippet for et naturlig trakjølingstårn er illustrert i følgende diagram:

De hovedkomponentene i et naturlig trakjølingstårn er:

• Inngang for varmt vann: Dette er der det varme vannet fra systemet eller kondensatoren kommer inn i tårnet øverst. Inngangen for varmt vann er koblet til en rekke sprøyter som sprayer vannet over fyllmateriale.

• Fyllmateriale: Dette er et porøst materiale som gir stor overflate for varmetransfer mellom vannet og luften. Fyllmaterialet kan være laget av tre, plast, metall eller keramikk. Fyllmaterialet kan arrangeres på forskjellige måter, som spredte strenger, rutenett eller filmpakker.

• Kjølevannsbassin: Dette er der det kjølte vannet samles nederst i tårnet. Kjølevannsbassinet har en slukkventil og en pumpe som resirkulerer vannet tilbake til systemet eller kondensatoren.

• Luftinngang: Dette er der den friske luften kommer inn i tårnet nederst. Luftinngangen kan være åpen eller lukket, avhengig av tårnets design.

• Luftutgang: Dette er der den varme og fuktige luften forlater tårnet øverst. Luftutgangen kan ha en diffusor eller en skorsten for å forbedre luftstrømmen.

Prosessene for å kjøle vann i et naturlig trakjølingstårn involverer to hovedmekanismer: sensibel varmetransfer og latent varmetransfer.

• Sensibel varmetransfer: Dette er når varme overføres fra det varme vannet til den kalde luften ved direkte kontakt. Som et resultat endrer både væskens og luftens temperatur, men ikke deres fase. Sensibel varmetransfer avhenger av faktorer som temperaturforskjell, strømningshastighet og kontaktoverflate.

• Latent varmetransfer: Dette er når varme overføres fra det varme vannet til den kalde luften ved fordampning. Som et resultat endrer noen deler av vannet sin fase fra væske til damp, mens det absorberer varme fra omgivelsene. Latent varmetransfer avhenger av faktorer som fuktighetsforhold, damptrykk og massetransferkoeffisient.

Kombinasjonen av sensibel og latent varmetransfer kjøler ned vannet og varmer opp luften. Det kjølte vannet faller ned til kjølevannsbassinet, mens den varme luften stiger opp til luftutgangen på grunn av optrøstningseffekt. Optrøstningseffekten skaper en naturlig trakjøling som trekker inn mer frisk luft ved luftinngangen, og skaper en kontinuerlig syklus av kjøling.

Hva er typer av naturlig trakjølingstårn?

Naturlige trakjølingstårn kan deles inn i to typer basert på deres konfigurasjon:

• Motstrøms naturlige trakjølingstårn: I disse tårnene flyter vann nedover, og luft flyter oppover i motsatt retning. Dette tillater en høyere temperaturforskjell og høyere kjølingseffektivitet. Disse tårnene krever imidlertid mer høyde og flere sprøyter enn tværstrøms tårn.

• Tværstrøms naturlige trakjølingstårn: I disse tårnene flyter vann nedover, og luft flyter horisontalt i perpendikulære retninger. Dette tillater en lavere høyde og færre sprøyter enn motstrøms tårn. Disse tårnene har imidlertid en lavere temperaturforskjell og lavere kjølingseffektivitet enn motstrøms tårn.

Følgende tabell summerer noen av fordelene og ulemperne for hver type:

| Tværstrøms | Lavere høyde Lavere kostnad Færre sprøyter Mindre utsatt for skalling | Lavere temperaturforskjell Lavere kjølingseffektivitet Dårligere distribusjon av vann Mer utsatt for frysing |

Følgende figur viser forskjellen mellom motstrøms og tværstrøms naturlige trakjølingstårn:

Hva er anvendelsene av naturlige trakjølingstårn?

Naturlige trakjølingstårn foretrekkes generelt for anvendelser som krever:

• Stor og konstant kjølingsevne over mange år

• Lav drifts- og vedlikeholdsomkostninger

• Lav støy- og energiforbruk

• Høy motstand mot vindlast og korrosjon

Noen eksempler på anvendelser som bruker naturlige trakjølingstårn er:

• Termiske kraftverk som bruker kull, olje, gass eller nuklear drivstoff for å produsere elektrisitet

• Oljeraffinerier som prosesserer råolje til ulike produkter som bensin, diesel, jetbrenslen osv.

• Petrokjemiske anlegg som produserer kjemikalier fra petroleum eller naturgassråvarer

• Naturgassanlegg som prosesserer naturgass til flytende naturgass (LNG), komprimert naturgass (CNG) eller andre produkter

Hva er fordelene og ulemperne med naturlige trakjølingstårn?

Noen av fordelene med naturlige trakjølingstårn er:

• De krever ikke ventilatorer eller andre mekaniske enheter for å inducere luftstrøm, noe som sparer energi og reduserer støy

• De har lave drifts- og vedlikeholdsomkostninger, da de har færre bevegelige deler og mindre slitasje

• De har lave systemtap, da de mister mindre enn 1% av total vannstrøm på grunn av fordampning

• De har stor kjølingsevne, da de kan håndtere store mengder vannstrøm

• De har ingen luftgenbruk, da de har en høy utslippsåpning som hindrer den varme luften fra å komme tilbake inn i tårnet

Noen av ulemperne med naturlige trakjølingstårn er:

• De krever en stor initiell kapitalinvestering, da de er dyre å bygge og installere

• De krever mye