Co to jest wieża chłodnicza naturalnej wentylacji?

Chłodnia naturalnej konwekcji to rodzaj wymiennika ciepła, który chłodzi wodę poprzez bezpośredni kontakt z powietrzem. Jest używana w elektrowniach, rafineriach ropy naftowej, zakładach petrochemicznych i gazowniach do usuwania nadmiaru ciepła z systemu cyrkulacji wody. Chłodnia naturalnej konwekcji opiera się na zasadzie przepływu konwekcyjnego, zapewniając cyrkulację powietrza bez potrzeby użycia wentylatorów lub innych urządzeń mechanicznych. Przepływ powietrza jest napędzany różnicą gęstości między ciepłym i wilgotnym powietrzem wewnątrz wieży a chłodniejszym i suchszym powietrzem zewnętrznym.

Jak działa chłodnia naturalnej konwekcji?

Podstawowy mechanizm działania chłodni naturalnej konwekcji przedstawiony jest na poniższym diagramie:

Główne elementy chłodni naturalnej konwekcji to:

• Wlot ciepłej wody: To miejsce, gdzie ciepła woda z systemu lub kondensatora wchodzi do wieży u jej góry. Wlot ciepłej wody jest połączony z serią dysz, które rozpryskują wodę na materiał napełniający.

• Materiał napełniający: To porowaty materiał, który zapewnia dużą powierzchnię wymiany ciepła między wodą a powietrzem. Materiał napełniający może być wykonany z drewna, tworzywa, metalu lub ceramiki. Materiał napełniający może być ułożony na różne sposoby, takie jak pręty, kraty lub pakiety filmowe.

• Zbiornik zimnej wody: To miejsce, gdzie ochłodzona woda zbiera się u podstawy wieży. Zbiornik zimnej wody ma zawór odlewniczy i pompę, która recyrkuluje wodę z powrotem do systemu lub kondensatora.

• Wlot powietrza: To miejsce, gdzie świeże powietrze wchodzi do wieży u jej podstawy. Wlot powietrza może być otwarty lub zamknięty, w zależności od projektu wieży.

• Wydatek powietrza: To miejsce, gdzie ciepłe i wilgotne powietrze opuszcza wieżę u jej góry. Wydatek powietrza może mieć dyfuzor lub komin, aby zwiększyć przepływ powietrza.

Proces chłodzenia wody w chłodni naturalnej konwekcji obejmuje dwa główne mechanizmy: przepływ ciepła czuciowego i przepływ ciepła skrytego.

• Przepływ ciepła czuciowego: Polega na przekazywaniu ciepła z ciepłej wody do zimnego powietrza poprzez bezpośredni kontakt. W wyniku tego temperatura obu płynów zmienia się, ale nie ich faza. Przepływ ciepła czuciowego zależy od czynników takich jak różnica temperatur, strumień przepływu i powierzchnia kontaktu.

• Przepływ ciepła skrytego: Polega na przekazywaniu ciepła z ciepłej wody do zimnego powietrza poprzez parowanie. W wyniku tego część wody zmienia fazę z ciekłej na gazową, absorbując ciepło ze swojego otoczenia. Przepływ ciepła skrytego zależy od czynników takich jak stosunek wilgotności, ciśnienie pary i współczynnik przepływu masy.

Kombinacja przepływu ciepła czuciowego i skrytego ochładza wodę i nagrzewa powietrze. Ochłodzona woda spada do zbiornika zimnej wody, podczas gdy nagrzane powietrze unosi się do wydatku powietrza dzięki siłom wyporu. Efekt wyporu tworzy naturalny przepływ, który wprowadza więcej świeżego powietrza do wlotu powietrza, tworząc ciągły cykl chłodzenia.

Jakie są typy chłodni naturalnej konwekcji?

Chłodnie naturalnej konwekcji można klasyfikować na dwa typy w zależności od ich konfiguracji:

• Chłodnie kontraprądowe naturalnej konwekcji: W tych wieżach woda spływa w dół, a powietrze płynie w górę w przeciwnych kierunkach. Pozwala to na większą różnicę temperatur i wyższą efektywność chłodzenia. Jednak te wieże wymagają większej wysokości i większej liczby dysz rozpylających niż wieże przepływowe.

• Chłodnie przepływowe naturalnej konwekcji: W tych wieżach woda spływa w dół, a powietrze płynie poziomo w prostopadłych kierunkach. Pozwala to na mniejszą wysokość i mniejszą liczbę dysz rozpylających niż wieże kontraprądowe. Jednak te wieże mają mniejszą różnicę temperatur i niższą efektywność chłodzenia niż wieże kontraprądowe.

Poniższa tabela podsumowuje niektóre zalety i wady każdego typu:

| Przepływowe | Niższa wysokość Niższe koszty Mniej dysz rozpylających Mniej narażone na osadzanie się osadów | Niższa różnica temperatur Niższa efektywność chłodzenia Gorsze rozprowadzenie wody Więcej narażone na zamarzanie |

Poniższy rysunek pokazuje różnicę między chłodniami kontraprądowymi a przepływowymi naturalnej konwekcji:

Jakie są zastosowania chłodni naturalnej konwekcji?

Chłodnie naturalnej konwekcji są ogól