Industrijska oprema i sustavi komfora javnih zgrada proizvode veliku količinu topline, koja se mora neprekidno raspršiti zbog učinkovitosti proizvodnih procesa i klimatskih postrojenja. Prijenos topline u atmosferu se postiže izmjenjivačima topline. Rashladni toranj - jedan od tih uređaja, koji se temelji na jednostavnom načelu hlađenja isparavanjem vode i protoka umjetnog vjetra.
- Povijest i evolucija uređaja
- Načelo rada i primjene
- Osnovni tipovi
- Konstruktivna raznolikost
- S prisilnim nacrtom
Povijest i evolucija uređaja
Tehnologija isparavajućeg hlađenja koristi se od davnina kada su se rijeke, mora, jezera i ribnjaci koristili kao izvor rashladne tekućine. Uz ograničenu proizvodnu aktivnost u proteklim stoljećima i višak prirodnih resursa, voda se koristila samo u režimu istosmjerne struje s povratom u rezervoar bez obrade. Primjer za to mogu biti prvi rashladni tornjevi u posudama za paru, koji koriste morsku vodu za hlađenje kondenzatora motora.
U budućnosti, zbog toplinskog zagađenja okoliša, izravno ispuštanje vode u izvor postaje sve neprikladnije za okoliš. Prije vraćanja u spremnik treba ga ohladiti ili ponovno upotrijebiti.
U izgradnji objekata s visokim stupnjem proizvodnje topline, kao što su elektrane, topografska razmatranjauvijek uzete u obzir. Smješteni su u neposrednoj blizini rezervoara ili su stvorili umjetno maksimalno područje da bi mogli skladištiti, recirkulirati i hladiti velike količine vode. Kako bi se smanjilo vodeno zrcalo ili učinkovitije korištenje postojećih na takvim objektima, počeli smo uvoditi sustave za prskanje.
Sljedeći logičan korak u razvoju sustava izmjene topline bio je otkriće da vertikalna disperzija od vrha prema dolje s velike visine omogućuje značajnije snižavanje temperature tekućine. Ubrzo nakon toga, na promjeni vjetra i propuha, stvorenih u prvim uređajima, strujanje zraka došlo je posebno dizajnirano za ove aerodinamički oblikovane ventilatore. Bolje razumijevanje mehanike i hidrodinamike vodenog hlađenja dovelo je do uključivanja barijera u konstrukciju koje usporavaju protok tekućine i osiguravaju veći kontakt vode i zraka za dodatno hlađenje.Zbog vertikalne orijentacije potrebne za razmjenu topline s atmosferom, površina u projekciji na tlu smanjila se na tisuću puta u usporedbi s rezervoarom. U današnje vrijeme razvoj ovakvog dizajna hladnjaka za rashladnu vodu provodi se primjenom suvremenih materijala i uvođenjem principa modularnosti u instalacijama.
Načelo rada i primjene
Rashladni toranj (ili helikopter, kako se pogrešno naziva) je izmjenjivač topline koji se koristi za prijenos tehnološkog otpada otpada u atmosferu hlađenjem protoka radne tvaritekućina. Vrsta rasipanja topline u većini tih uređaja naziva se isparavanjem, budući da se većina troši na isparavanje u struji pokretnog zraka, čime se hladi ostatak tekućine. Toplina koja se prenosi na zrak koji se kreće, zajedno s potonjim, ulazi u atmosferu.
Prijenos topline rashladnog sredstvaosigurava značajna smanjenja temperaturekoja se ne mogu postići za zračno hlađenje ili suhe izmjenjivače topline kao što je grijač automobila, pa se tornjevi za isparavanje smatraju najučinkovitijim sustavima za uklanjanje velikih količina topline. Nakon hlađenja, voda se vraća iz rashladnog tornja za ponovnu uporabu bez dijela koji je izgubljen u obliku pare i kapanja, zbog čega je za održavanje radnog ciklusa potrebno dodati određenu količinu tekućine u sustav.
Objekt rashladnog tornja, njegova namjena i načelo djelovanja ovise o mnogim čimbenicima. Glavni zadatak ovog ili onog konstrukta - osigurati maksimalnu ekonomsku i energetsku učinkovitost sustava koji trebaju hlađenje. Mogu varirati veličinom i uređajem ovisno o opterećenju pri prijenosu topline i relativnoj vlažnosti zraka okoline. Većina tržišnih prezentacija i operativnih uređajamože se podijeliti u dvije klase prema njihovoj svrsi :
- industrijski;
- namijenjeni su za sustave grijanja, ventilacije i klimatizacije.
Prvi su dizajnirani za uklanjanje velike količine topline iz zagrijanih materijala, strojeva iliproizvodni procesi. Najveći rashladni tornjevi koriste se za raspršivanje u kalorije okoliša apsorbirane u sustavima za hlađenje cirkulacijom vodena takvim postrojenjima kao što je to slučaj s :
- elektrane;
- rafinerije;
- kemijska postrojenja.
Rashladne kule za klimatska postrojenja namijenjene su uklanjanju viška topline iz strojeva za hlađenje i kondenzatora toplinske crpke.
U pravilu se u industrijskim i javnim zgradama koriste kao ekološki prihvatljivi uređaji koji mogu na najučinkovitiji način sniziti temperaturu tople vode. Postavljanje sličnih jedinica na krovu pomaže u izbjegavanju zagađenja bukom u urbanoj sredini.
Rashladni toranj - što je to? Kako radi ventilatorski hladnjak?
Osnovne vrste
Rashladne kule se mogu klasificirati ovisno o projektu, obliku, kapacitetu, namjeni.
Na temelju toga razlikovati :
- ravan ili otvoren;
- neizravno (zatvoreno);
- suha.
Izravna rashladna tekućina je u izravnom dodiru s zrakom. Zagrijana voda prolazi kroz sustav za navodnjavanje u nepropusnom slučaju, vlažeći punilo koje osigurava veliku površinu njegovog kontakta s zrakom. Hladi se isparavanjem, skuplja se u spremniku koji se nalazi ispod punila. Odatle vodaponovno se stavlja u proces apsorpcije topline. Zagrijani i ovlaženi zrak ispušta se u atmosferu na dovoljnoj udaljenosti od ulazne točke kako bi se spriječio njegov povratak u rashladni toranj.
Neizravni izravni kontakt između rashladnog sredstva i zraka se eliminira. Ovaj tip rashladnog tornja sastoji se od dvije konture - otvorene i zatvorene. Zatvoreno povezano s proizvodnim procesom, au njemu teče tekućina koja zahtijeva hlađenje. Onaj koji radi odvođenje topline je otvoren. Izmjena topline se događa pri prolasku kroz cjevasti izmjenjivač topline u prisutnosti tekućeg procesa hlađenja isparavanjem s dodirom zagrijanog zraka i rashladne vode.
Kod svih ostalih neizravnih hladnjaka slični su ravnim linijama. Jedina razlika je u tome što ohlađena tekućina ne dolazi u kontakt s atmosferom ili recirkulacijskom vodom isparivača.
Postoje i suhi hladnjaci, čije se načelo temelji na konvektivnom hlađenju strujanja zraka koje pumpaju ventilatori na radijatorima izmjenjivača topline. Za razliku od mokrih, isparavanje se ne koristi u suhim rashladnim tornjevima, ali ih je moguće opcionalno opremiti i navodnjavanjem. Ova vrsta opreme se uglavnom koristi za hlađenje procesnih tekućina i u većini slučajeva zahtijevaju poduzeća, jer stvara veliku buku.
rashladni toranj
Konstruktivna raznolikost
Velika većina rashladnih tornjeva radi na miješanju vode i zraka. Glavni zadatak dizajnera -Proces obraditi tako da se osigura kontakt tekućine s zrakom na maksimalnoj površini. Organizirajući svoje tokove, oni se mogu podijeliti na prirodne i prisilne.
Atmosferske kule . To su velike strukture koje se mogu naći na području CHP-a. Za njihove kule karakterizira cilindrična izvedba sa širokom bazom, koja se sužava u sredini i povećava grlo u gornjem dijelu. Geometrijska figura, blizu oblika takvih rashladnih tornjeva, naziva se parabolični hiperboloid. Odgovori na pitanje zašto arhitekti i inženjeri prave rashladne tornjeve mogu pomoći u razumijevanju aerodinamičkih procesa koji se odvijaju u tornju.
U atmosferskom (hiperboličkom) tipu rashladnog tornja, para iz vruće vode prirodno se uzdiže prema gore zbog fenomena konvekcije. U pravilu su napravljeni visoki tako da iz unutrašnjosti tornja stvaraju potrebnu gazu i osiguravaju učinkovito raspršivanje pare. Suženje u sredini tornja pomaže da se poveća brzina paralelnih laminarnih potoka bez ikakve povrede.
Gornji dio rashladnog tornja je proširen kako bi se povećalo područje na kojem se odvija miješanje pare s atmosferskim zrakom. To omogućuje učinkovitiji proces hlađenja. Postoji nekoliko drugih uzroka ovog oblika u rashladnim tornjevima. Na primjer, hiperboloidne strukture visokih zgrada vrlo su jake u usporedbi s cilindričnim strukturama, a široka baza vam omogućuje da dobijete dovoljno mjesta za postavljanje opreme.
Rashladni tuneli atmosferskog tipa iznimno su pouzdani i predvidljivi u toplinskoj energijiperformanse. Unatoč relativno visokim troškovima, široko se primjenjuju u područjima proizvodnje električne energije, gdje postoje velika rashladna opterećenja i potražnja za dugim razdobljem amortizacije bez većih popravaka.
Dvosmjerni rashladni toranj za izvješće MS-400AW
S prisilnim nacrtom
Mehanizirani rashladni tornjevi koriste jedan ili više ventilatora kako bi osigurali potrebnu količinu zraka kroz toranj. Tako je izmjena topline unutar njih kontrolirana i stabilnija nego u atmosferskim uvjetima hiperboličkih struktura.
U prisilnim rashladnim tornjevima ventilatori mogu stvoriti dotok zraka iz okoline i služiti kao izvori vuče ispušnih plinova. Prvi su manje stabilni i skloni zaleđivanju. Obično su opremljeni ekonomskim centrifugalnim ventilatorima koji su sposobni djelovati protiv statičkog tlaka i koji se ugrađuju u zasebnim prostorijama. Ventilatori rashladnih tornjeva s mehaniziranim ispuhom djeluju na nekoliko puta većim brzinama nego u ulaznim strujama. To omogućuje učinkovito stvaranje zone smanjenog tlaka, ali nema pouzdanost, jer je teško osigurati nesmetan rad mehanizama pri visokoj vlažnosti.
Postoje i hibridni projekti, koji su tornjevi prirodnog gaza, opremljeni mehanizmima za povećanje protoka zraka. Zadatak takvog dizajna je smanjiti potrebnu snagu za njihovu proizvodnju. Prisilne struje u njima nastaju samo uz nedostatak vuče, na primjer, u vrućini ili ispodvršno vrijeme učitavanja. Takvi rashladni tornjevi nazivaju se ventilatorima s prirodnim propuhom.
Ventilatori u rashladnim tornjevima omogućuju vam stvaranje struja vode i čestica zraka u svim smjerovima.Dvije glavne vrste ovog svojstva podijeljene su :
- tangencijalno;
- su protustrujne.
Prvi zrak prolazi okomito na upadnu tekućinu. Vruća voda se distribuira pod utjecajem gravitacije, što eliminira potrebu za raspršivačem. Učinkovitost i jednostavnost održavanja - glavne prednosti ovog tipa hladnjaka. Rotacijski rashladni tornjevi koriste vertikalno kretanje zraka u kombinaciji sa sustavima za prskanje vode pod visokim tlakom. Takvi projekti, u usporedbi s tangencijalnim, zahtijevaju ventilatore s većom snagom i dodatnim troškovima energije za rad pumpe. Njihovo dostojanstvo su kompaktne dimenzije i visoke performanse.
Pri odlučivanju o uporabi određenog tipa rashladnog tornja, u ovom ili onom slučaju, inženjeri uzimaju u obzir mnoge čimbenike: potrošnju energije, utjecaj na okoliš, troškove ulaganja i operativne troškove, značajke i funkcionalnost.
Unatoč jednostavnosti uređaja, rashladni tornjevi zahtijevaju sveobuhvatan pristup njihovoj primjeni.
Rashladni toranj - što je to? Kako radi industrijski rashladni toranj?
