
Priročna vodna kula je vrsta toplinskega zamenjalnika, ki hladilno vodo direktno stika s zrakom. Uporabljajo jo v elektrarnah, naftnih rafinerijah, petrokemijskih tovarnah in plinarnih tovarnah za odstranitev prekomerne toplote iz cirkulirnega vodnega sistema. Priročna vodna kula se oslanja na načelo konvektivnega pretoka, da zagotovi cirkulacijo zraka, brez potrebe po ventilatorjih ali drugih mehanskih napravah. Pretok zraka je posredovan razliko gostote med toplim in vlagnim zrakom znotraj kule in hladnejšim in suhejšim okoljskim zrakom zunaj kule.
Osnovni princip delovanja priročne vodne kule je prikazan v naslednjem diagramu:
Glavne komponente priročne vodne kule so:
Vhod tople vode: Tukaj vstopi voda iz sistema ali kondenzatorja v vrh kule. Vhod tople vode je povezan z serijo dušikov, ki vodo sprskajo preko polninskega materiala.
Polninski material: To je porozni material, ki zagotavlja veliko površino za toplinski prenos med vodo in zrakom. Polninski material lahko izdelamo iz lesa, plastike, kovine ali keramike. Polninski material lahko postavimo na različne načine, kot so špranci, mreže ali filmni paketi.
Sodelnice hladne vode: Tukaj se v spodnjem delu kule zbirajo ohlajena voda. Sodelnice hladne vode ima odvodni ventil in črpalko, ki vodo ponovno cirkulira nazaj v sistem ali kondenzator.
Vhod zraka: Tukaj vstopi svež zrak v kulo pri podlagi. Vhod zraka se lahko odpre ali zapre, glede na dizajn kule.
Izhod zraka: Tukaj izstopi topel in vlagen zrak iz vrha kule. Izhod zraka lahko ima difuzor ali dimnik, da izboljša pretok zraka.
Postopek hlađenja vode v priročni vodni kuli vključuje dva glavna mehanizma: prenos senzibilne toplote in prenos latentne toplote.
Prenos senzibilne toplote: To je, ko se toplota prenaša iz tople vode v hladnega zraka z neposrednim stikom. Kot rezultat, temperatura obeh tekočin se spremeni, a ne njihova faza. Prenos senzibilne toplote je odvisen od dejavnikov, kot so razlika temperature, pretok in površina stika.
Prenos latentne toplote: To je, ko se toplota prenaša iz tople vode v hladnega zraka z isparitvijo. Kot rezultat, del vode spremeni svojo fazo iz tekoče v pare, medtem ko absorbuje toploto iz svojega okolja. Prenos latentne toplote je odvisen od dejavnikov, kot so razmerje vlage, tlak para in koeficient prenosa mase.
Združevanje prenosa senzibilne in latentne toplote ohladi vodo in segreja zrak. Ohlajena voda pada v sodelnice hladne vode, medtem ko segrejen zrak stane zaradi vzgonosti do izhoda zraka. Efekt vzgonosti ustvari priročni tok, ki vpiše več svežega zraka na vhodu zraka, kar ustvarja nenehen cikel hlađenja.
Priročne vodne kule lahko razdelimo na dva tipa glede na njihovo konfiguracijo:
Kontrafluentne priročne vodne kule: V teh kulah voda teče navzdol, zrak pa navzgor v nasprotnih smerih. To omogoča višjo temperaturno razliko in višjo učinkovitost hlađenja. Vendar te kule zahtevajo večjo višino in več dušikov kot križne kulige.
Križne priročne vodne kule: V teh kulah voda teče navzdol, zrak pa vodoravno v pravokotnih smerih. To omogoča manjšo višino in manj dušikov kot kontrafluentne kule. Vendar te kule imajo nižjo temperaturno razliko in nižjo učinkovitost hlađenja kot kontrafluentne kule.
Naslednja tabela povzroča nekatere prednosti in slabosti vsakega tipa:
Tipe |
Prednosti |
Slabosti |
Kontrafluentne |
Višja temperaturna razlika Višja učinkovitost hlađenja Boljša distribucija vode Manj občutljive na zamrznjanje |
Višja višina Višja cena Več dušikov Več občutljivih na nastanek kamnov |
| Križne | Nižja višina Nižja cena Manj dušikov Manj občutljive na nastanek kamnov | Nižja temperaturna razlika Nižja učinkovitost hlađenja Slabša distribucija vode Več občutljivih na zamrznjanje |
Naslednji prikaz razkriva razliko med kontrafluentnimi in križnimi priročnimi vodnimi kulami:
Priročne vodne kule so običajno preferirane za primere, ki zahtevajo:
Veliko in stalno hlađenje več let
Nizke operacijske in vzdrževalne stroške
Nizek raven hrupa in poraba energije
Visoka odpornost na vetrne obremenitve in korozijo
Ne