Jak funguje chladicí věž s uzavřeným-okruhem?

Vnitřní uzavřená střední cirkulace: Přenos základního tepelného nosiče

Základní charakteristikou uzavřené chladicí věže je, že chladicí médium (obvykle měkká voda, roztok etylenglykolu nebo speciální teplonosná kapalina) cirkuluje v utěsněné smyčce výměníku bez přímého kontaktu s vnějším vzduchem nebo rozstřikovanou vodou-, což je podstatou „uzavření“.

Během provozu je horké médium, které má být chlazeno (např. vysokoteplotní médium z chladičů nebo průmyslových reaktorů), přiváděno do výměníkových hadů uzavřené chladicí věže pomocí oběhového čerpadla. Médium nepřetržitě proudí uvnitř cívek a přenáší teplo, které nese, na stěny cívek.

Cívky jsou obvykle vyrobeny z nerezové oceli, slitiny titanu nebo slitiny mědi, které mají vynikající tepelnou vodivost a odolnost proti korozi, což umožňuje rychlé vedení tepla z média ke stěnám cívky. Po přenosu tepla se nízkoteplotní médium vrací zpět do chlazeného zařízení přes výstup z cívky, aby pokračovalo v absorbování tepla a vytvořilo nepřetržitou uzavřenou cirkulaci.

Klíčem k tomuto propojení je zachování těsnosti smyčky, aby se zabránilo úniku média nebo infiltraci vzduchu, což by mohlo způsobit zhoršení kvality média a korozi potrubí. Systém je proto obvykle vybaven expanzní nádobou (k vyrovnání kolísání tlaku), doplňovacím čerpadlem (pro doplnění ztrát média) a přesným filtrem (k odstranění nečistot).

Externí sprej a výměna tepla odpařováním: Přenos tepla do atmosféry

Vnější část uzavřené chladicí věže má otevřenou strukturu, která odvádí teplo z výměníků prostřednictvím odpařování rozstřikované vody a konvekce vzduchu-toto je hlavní článek rozptylu tepla, který je rozdělen do dvou kroků: „cirkulace rozstřikované vody“ a „výměna tepla odpařováním + konvekcí“.

Stříkací cirkulace vody

Ve spodní části věže je instalována jímka. Rozprašovací čerpadlo stlačuje chladicí vodu v jímce a rozprašuje ji rovnoměrně na vnější povrch výměníkových cívek přes horní rozprašovací zařízení, čímž vytváří stejnoměrný vodní film. Rozstřikovaná voda se plně dotýká vnějších stěn hadů, absorbuje teplo přenášené stěnami a po zvýšení teploty padá zpět do jímky, čímž je dokončena vnitřní cirkulace rozstřikované vody. Jímka je obvykle vybavena dávkovacím zařízením stabilizátoru kvality vody, aby se zabránilo usazování vodního kamene a růstu mikrobů v postřikové vodě, které by jinak mohly ovlivnit účinnost výměny tepla.

Odpařování + výměna tepla konvekcí

Ve spodní části nebo na boku uzavřené chladicí věže je instalován axiální ventilátor. Když ventilátor pracuje, nasává vzduch o okolní teplotě z vnějšku věže a vzduch prochází vzhůru mezerou mezi spirálami a vodním filmem. V této době dochází ke dvěma typům výměny tepla: za prvé,rozumná výměna tepla-vzduch se přímo dostává do kontaktu s vysokoteplotním{1}}vodním filmem a přenáší teplo prostřednictvím teplotního rozdílu; druhý,latentní výměna tepla-část rozstřikované vody se odpařuje pod proudem vzduchu a absorbuje velké množství latentního výparného tepla (které tvoří 70 % až 80 % celkového odvodu tepla), což rychle snižuje teplotu vnějších stěn spirály.

Ohřátý a zvlhčený vzduch je vypouštěn z horní části věže a odebírá většinu tepla, zatímco neodpařená voda padá zpět do jímky k recyklaci. Malé ztráty odpařováním jsou kompenzovány doplňováním čerstvé vody.

Regulace množství vzduchu a pomocné systémy: Optimalizace provozní účinnosti

Pro přizpůsobení se různým zatížením a podmínkám prostředí jsou uzavřené chladicí věže vybaveny regulací množství vzduchu a pomocnými systémy pro zajištění provozní stability a energetické účinnosti:

Regulace ventilátoru s proměnnou frekvencí: Automaticky upravuje rychlost ventilátoru (nebo počet pracujících ventilátorů) na základě teploty média na výstupu z výměníkových cívek. Když je chladicí zátěž nízká, rychlost ventilátoru se sníží, aby se šetřila energie; když je okolní teplota příliš vysoká (např. v létě), rychlost se zvýší, aby se zvýšil objem vzduchu a zajistil se efekt rozptylu tepla.

Zařízení proti zamrzání-: V chladných oblastech nebo během provozu s nízkou{0}}zátěží v zimě může médium uvnitř cívek zamrznout kvůli nízké teplotě. Systém je vybaven elektrickým trasováním, trasováním páry nebo cirkulačním bypassem pro udržení teploty média nad bodem mrazu; mezitím se rozprašovací systém může přepnout do „suchého provozu“ (zastavení rozstřikování, spoléhání se pouze na konvekci vzduchu pro výměnu tepla), aby se zabránilo poškození věže způsobené zmrzlou rozstřikovanou vodou.

Demister design: V horní části věže je instalován odmlžovač, který dokáže zachytit drobné kapičky vody v rozstřikované vodě (s mírou zachycení přes 99 %). Tím se nejen omezí plýtvání vodou, ale také se zabrání vypouštění kapiček vody se vzduchem, které by mohly způsobit vlhkost nebo korozi v okolním prostředí.

Shrnutí celkového pracovního procesu

Provoz chladicí věže s uzavřeným-okruhem lze shrnout takto: horké médium vstupuje do výměníků → vedení tepla stěnami výměníku → rozstřikovaná voda absorbuje teplo → vzduch se odpařuje a odvádí teplo pryč → ochlazené médium se vrací zpět.

Horké médium proudí v utěsněných spirálách a teplo je přenášeno stěnami spirály do vnějšího rozstřikovaného vodního filmu; vzduch přiváděný ventilátorem se dostává do kontaktu s vodním filmem a odvádí teplo z věže prostřednictvím odpařování a konvekce; ochlazené médium se vrací do zařízení k recyklaci, zatímco postřiková voda opakovaně cirkuluje uvnitř věže s pouze malou ztrátou odpařováním.

Tato konstrukce si zachovává výhodu-vysokého{0}}účinného odvodu tepla odpařováním z otevřených chladicích věží a zároveň zabraňuje kontaminaci a problémům s usazováním vodního kamene způsobeným přímým kontaktem mezi chladicím médiem a vnějším světem, čímž je dosaženo dvojího cíle: „vysoce{1}}účinný odvod tepla + ochrana média“.