Что такое естественная тяга охлаждающей башни?

Естественная сквозная вентиляционная башня — это тип теплообменника, который охлаждает воду путем прямого контакта с воздухом. Она используется на электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах, нефтехимических предприятиях и газовых установках для удаления избыточного тепла из циркулирующей системы воды. Естественная сквозная вентиляционная башня работает на принципе конвективного потока, обеспечивая циркуляцию воздуха без необходимости использования вентиляторов или других механических устройств. Поток воздуха создается за счет разницы плотности между теплым и влажным воздухом внутри башни и холодным и сухим окружающим воздухом снаружи башни.

Как работает естественная сквозная вентиляционная башня?

Основной принцип работы естественной сквозной вентиляционной башни показан на следующей схеме:

Основные компоненты естественной сквозной вентиляционной башни:

• Вход горячей воды: Это место, где горячая вода из системы или конденсатора поступает в башню сверху. Вход горячей воды соединен с рядом форсунок, которые распыляют воду над наполнительным материалом.

• Наполнительный материал: Это пористый материал, который обеспечивает большую площадь поверхности для передачи тепла между водой и воздухом. Наполнительный материал может быть изготовлен из дерева, пластика, металла или керамики. Наполнительный материал может быть устроен различными способами, такими как плоские решетки, сетки или пленочные пакеты.

• Резервуар для холодной воды: Это место, где охлажденная вода собирается внизу башни. Резервуар для холодной воды имеет сливной клапан и насос, который рециркулирует воду обратно в систему или конденсатор.

• Воздушный вход: Это место, где свежий воздух поступает в башню снизу. Воздушный вход может быть открыт или закрыт, в зависимости от конструкции башни.

• Воздушный выход: Это место, где теплый и влажный воздух выходит из башни сверху. Воздушный выход может иметь диффузор или ствол для усиления потока воздуха.

Процесс охлаждения воды в естественной сквозной вентиляционной башне включает два основных механизма: передачу явного тепла и передачу скрытого тепла.

• Передача явного тепла: Это происходит, когда тепло передается от горячей воды к холодному воздуху при прямом контакте. В результате температура обоих жидкостей изменяется, но их фаза остается неизменной. Передача явного тепла зависит от таких факторов, как разница температур, скорость потока и площадь поверхности контакта.

• Передача скрытого тепла: Это происходит, когда тепло передается от горячей воды к холодному воздуху путем испарения. В результате часть воды меняет свою фазу с жидкости на пар, поглощая тепло из окружающей среды. Передача скрытого тепла зависит от таких факторов, как отношение влажности, давление пара и коэффициент массопереноса.

Сочетание передачи явного и скрытого тепла охлаждает воду и нагревает воздух. Охлажденная вода опускается в резервуар для холодной воды, а нагретый воздух поднимается к воздушному выходу благодаря эффекту плавучести. Эффект плавучести создает естественный тяговый поток, который притягивает больше свежего воздуха через воздушный вход, создавая непрерывный цикл охлаждения.

Какие существуют типы естественных сквозных вентиляционных башен?

Естественные сквозные вентиляционные башни можно классифицировать на два типа в зависимости от их конфигурации:

• Противоточные естественные сквозные вентиляционные башни: В этих башнях вода движется вниз, а воздух движется вверх в противоположных направлениях. Это позволяет достичь более высокой разницы температур и более высокой эффективности охлаждения. Однако эти башни требуют большей высоты и большего количества форсунок, чем поперечные башни.

• Поперечные естественные сквозные вентиляционные башни: В этих башнях вода движется вниз, а воздух движется горизонтально в перпендикулярных направлениях. Это позволяет достичь меньшей высоты и меньшего количества форсунок, чем в противоточных башнях. Однако эти башни имеют меньшую разницу температур и меньшую эффективность охлаждения, чем противоточные башни.

В следующей таблице приведены некоторые преимущества и недостатки каждого типа:

| Поперечный | Меньшая высота Низкая стоимость Меньше форсунок Меньше подвержены образованию накипи | Меньшая разница температур Низкая эффективность охлаждения Худшее распределение воды Более подвержены замерзанию |

На следующем рисунке показана разница между противоточными и поперечными естественными сквозными вентиляционными башнями:

Какие области применения имеют естественные сквозные вентиляционные башни?

Естественные сквозные вентиляционные башни обычно предпочтительны для применений, которые требуют:

• Большой и постоянной мощности охлаждения на протяжении многих лет

• Низких эксплуатационных иmaintenance costs

• Низкого уровня шума и потребления энергии

• Высокой устойчивости к ветровым нагрузкам и коррозии

Некоторые примеры областей применения, где используются естественные сквозные вентиляционные башни, включают:

• Тепловые электростанции, использующие уголь, нефть, газ или ядерное топливо для производства электроэнергии

• Нефтеперерабатывающие заводы, перерабатывающие сырую нефть в различные продукты, такие как бензин, дизельное топливо, авиационное топливо и т.д.

• Нефтехимические заводы, производящие химикаты из нефтяного или природного газового сырья

• Установки по переработке природного газа, производящие сжиженный природный газ (СПГ), сжатый природный газ (СУГ) или другие продукты

Какие преимущества и недостатки имеют естественные сквозные вентиляционные башни?

Некоторые преимущества естественных сквозных вентиляционных башен:

• Они не требуют вентиляторов или других механических устройств для создания потока воздуха, что экономит энергию и снижает уровень шума

• Они имеют низкие эксплуатационные и maintenance costs, поскольку имеют меньше движущихся частей и меньший износ

• Они имеют низкие потери системы, так как теряют менее 1% общего расхода воды из-за испарения

• Они имеют большую мощность охлаждения, так как могут обрабатывать огромные объемы потока воды

• У них нет рециркуляции воздуха, так как они имеют высокий выходной ствол, который предотвращает повторное попадание теплого воздуха в башню

Н