Що таке вежа з природною тягою?

Природна витяжна охолоджувальна вежа — це вид теплообмінника, який охолоджує воду безпосереднім контактом з повітрям. Вона використовується на електростанціях, нефтепереробних заводах, петрохімічних заводах та заводах з переробки природного газу для вилучення надлишкового тепла з системи циркулюючої води. Природна витяжна охолоджувальна вежа спирається на принцип конвективного потоку для забезпечення циркуляції повітря, без потреби вентиляторів або інших механічних пристроїв. Потік повітря стимулюється різницею щільності між теплим і вологим повітрям всередині вежі та холодним і сухим навколишнім повітрям поза вежею.

Як працює природна витяжна охолоджувальна вежа?

Основний принцип роботи природної витяжної охолоджувальної вежі показаний на наступному діаграмі:

Основні компоненти природної витяжної охолоджувальної вежі:

• Вхід гарячої води: Це місце, де гаряча вода з системи або конденсатора входить до вежі зверху. Вхід гарячої води підʼєднаний до серії форсунок, які розбіжають воду через матеріал заповнення.

• Матеріал заповнення: Це пористий матеріал, який забезпечує велику поверхню для теплообміну між водою і повітрям. Матеріал заповнення може бути зроблений з дерева, пластмаси, металу або кераміки. Матеріал заповнення може бути розташований різними способами, такими як розбіжні рейки, сітки або фільмові пакети.

• Басейн холодної води: Це місце, де охоложена вода збирається у нижній частині вежі. Басейн холодної води має спускний клапан і насос, який циркулює воду назад до системи або конденсатора.

• Вхід повітря: Це місце, де свіже повітря входить до вежі знизу. Вхід повітря може бути відкритий або закритий, залежно від проекту вежі.

• Вихід повітря: Це місце, де тепле і вологе повітря виходить з вежі зверху. Вихід повітря може мати розсіювач або шахту для поліпшення потоку повітря.

Процес охолодження води в природній витяжній охолоджувальній вежі включає два основні механізми: передачу чутливого тепла та передачу латентного тепла.

• Передача чутливого тепла: Це коли тепло передається від гарячої води до холодного повітря безпосереднім контактом. В результаті, температура обох рідин змінюється, але не їх фаза. Передача чутливого тепла залежить від факторів, таких як різниця температур, швидкість потоку та поверхня контакту.

• Передача латентного тепла: Це коли тепло передається від гарячої води до холодного повітря за допомогою испарювання. В результаті, частина води змінює свою фазу з рідини на пар, поглинаючи тепло з оточення. Передача латентного тепла залежить від факторів, таких як співвідношення вологості, тиск пари та коефіцієнт масоперенесення.

Поєднання передачі чутливого та латентного тепла охолоджує воду та нагріває повітря. Охоложена вода опадає до басейну холодної води, а нагріте повітря піднімається до виходу повітря завдяки плавучості. Ефект плавучості створює природну витяжку, яка приваблює більше свіжого повітря на вході, створюючи постійний цикл охолодження.

Які типи природних витяжних охолоджувальних веж існують?

Природні витяжні охолоджувальні вежі можна поділити на два типи залежно від їхньої конфігурації:

• Протипоточні природні витяжні охолоджувальні вежі: У цих вежах вода тече вниз, а повітря — вгору в протилежних напрямках. Це дозволяє досягти більшої різниці температур та більшої ефективності охолодження. Однак, ці вежі потребують більшої висоти та більше форсунк.

• Поперечнопоточні природні витяжні охолоджувальні вежі: У цих вежах вода тече вниз, а повітря — горизонтально в перпендикулярних напрямках. Це дозволяє досягти меншої висоти та менше форсунок, ніж у протипоточних вежах. Однак, ці вежі мають меншу різницю температур та нижчу ефективність охолодження, ніж протипоточні вежі.

Нижче представлена таблиця, яка підсумовує деякі переваги та недоліки кожного типу:

| Поперечнопоточний | Меньша висота Нижчі витрати Меньше форсунк Менш схильні до намагання | Меньша різниця температур Нижча ефективність охолодження Гірше розподілення води Більш схильні до замерзання |

Нижче показано різницю між протипоточними та поперечнопоточними природними витяжними охолоджувальними вежами:

Які застосування мають природні витяжні охолоджувальні вежі?

Природні витяжні охолоджувальні вежі загалом використовуються в застосуваннях, які вимагають:

• Великої та постійної охолоджувальної потужності на протязі багатьох років

• Низьких витрат на експлуатацію та обслуговування

• Низького рівня шуму та споживання енергії

• Високої стійкості до вітрових навантажень та корозії

Деякі приклади застосувань, які використовують природні витяжні охолоджувальні вежі, це:

• Теплові електростанції, які використовують вугілля, нафту, газ або ядерне паливо для виробництва електроенергії

• Нефтепереробні заводи, які переробляють сирову нафту на різні продукти, такі як бензин, дизельне паливо, паливо для реактивних двигунів тощо.

• Петрохімічні заводи, які виробляють хімічні речовини з нафтових або газових первинних ресурсів

• Нагорода