Tháp giải nhiệt là gì? cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Một tháp làm mát là một thiết bị từ chối nhiệt mà từ chối lãng phí nhiệt cho bầu không khí thông qua việc làm mát của một dòng nước đến một nhiệt độ thấp hơn. Tháp giải nhiệt có thể sử dụng sự bay hơi của nước để loại bỏ nhiệt quá trình và làm mát chất lỏng làm việc đến gần nhiệt độ không khí bầu ướt hoặc trong trường hợp tháp giải nhiệt khô mạch kín , chỉ dựa vào không khí để làm mát chất lỏng làm việc gần nhiệt độ không khí khô .

Các ứng dụng phổ biến bao gồm làm mát nước tuần hoàn được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu , hóa dầu và các nhà máy hóa chất khác , nhà máy nhiệt điện , nhà máy điện hạt nhân và hệ thống HVAC cho các tòa nhà làm mát. Việc phân loại dựa trên loại cảm ứng không khí vào tháp: các loại tháp giải nhiệt chính là dự thảo tự nhiên và tháp giải nhiệt cảm ứng .

Tháp giải nhiệt có kích thước khác nhau từ các đơn vị nhỏ trên mái nhà đến các cấu trúc hyperboloid rất lớn (như trong hình ảnh liền kề) có thể cao tới 200 mét (660 ft) và đường kính 100 mét (330 ft), hoặc các cấu trúc hình chữ nhật có thể cao hơn 40 mét (130 ft) và dài 80 mét (260 ft). Các tháp làm mát hyperboloid thường được liên kết với các nhà máy điện hạt nhân , mặc dù chúng cũng được sử dụng trong một số nhà máy đốt than và ở một mức độ nào đó trong một số nhà máy hóa chất lớn và công nghiệp khác. Mặc dù những tòa tháp lớn này rất nổi bật, nhưng phần lớn các thap giai nhiet nhỏ hơn nhiều, bao gồm nhiều đơn vị được lắp đặt trên hoặc gần các tòa nhà để thải nhiệt từ điều hòa .

Lịch sử tháp giải nhiệt

Thap giai nhiet nuoc có nguồn gốc từ thế kỷ 19 thông qua việc phát triển các bình ngưng để sử dụng với động cơ hơi nước . [2] Bình ngưng sử dụng nước tương đối mát, thông qua nhiều phương tiện khác nhau, để ngưng tụ hơi nước thoát ra từ các xi lanh hoặc tua bin. Điều này làm giảm áp suất ngược , từ đó làm giảm mức tiêu thụ hơi, và do đó tiêu thụ nhiên liệu, đồng thời tăng công suất và tái chế nước lò hơi. [3] Tuy nhiên, các bình ngưng đòi hỏi một nguồn cung cấp nước làm mát dồi dào, mà không có chúng là không thực tế. [4] [5]Việc tiêu thụ nước làm mát của các nhà máy điện và chế biến nội địa được ước tính sẽ làm giảm khả năng cung cấp điện cho phần lớn các nhà máy nhiệt điện vào năm 2040. [6] Mặc dù việc sử dụng nước không phải là vấn đề với động cơ hàng hải , nhưng nó tạo thành một hạn chế đáng kể cho nhiều hệ thống trên đất liền.

Vào đầu thế kỷ 20, một số phương pháp tái chế nước làm mát đã được sử dụng ở những khu vực thiếu nguồn cung cấp nước đã được thiết lập, cũng như tại các khu vực đô thị nơi nguồn nước của thành phố có thể không được cung cấp đủ; đáng tin cậy trong thời gian nhu cầu; hoặc đủ khác để đáp ứng nhu cầu làm mát. [2] [5] Ở những khu vực có đất sẵn có, các hệ thống có dạng ao làm mát ; ở những khu vực có diện tích đất hạn chế, như ở thành phố, chúng có dạng tháp giải nhiệt. [4] [7]

Những tòa tháp ban đầu này được đặt ở trên nóc tòa nhà hoặc dưới dạng các cấu trúc đứng tự do, được cung cấp không khí bởi quạt hoặc dựa vào luồng không khí tự nhiên. [4] [7] Một cuốn sách giáo khoa kỹ thuật của Mỹ từ năm 1911 đã mô tả một thiết kế là “vỏ hình tròn hoặc hình chữ nhật của tấm ánh sáng có hiệu lực, một ống khói được rút ngắn theo chiều dọc (cao 20 đến 40 ft) và mở rộng ra rất nhiều. trên cùng là một tập hợp các máng phân phối, trong đó nước từ bình ngưng phải được bơm, từ đó, nó chảy xuống trên “thảm” làm bằng những thanh gỗ hoặc màn hình dây dệt, lấp đầy không gian trong tháp. ” [7]

Một tháp giải nhiệt hyperboloid được cấp bằng sáng chế bởi các kỹ sư người Hà Lan Frederik van Iterson và Gerard Kuypers vào năm 1918. [8] Tháp giải nhiệt hyperboloid đầu tiên được xây dựng vào năm 1918 gần Heerlen . Những cái đầu tiên ở Vương quốc Anh được chế tạo vào năm 1924 tại nhà máy điện Lister Drive ở Liverpool , Anh, để làm mát nước được sử dụng tại một nhà máy điện đốt than.

Phân loại tháp giải nhiệt

Phân loại theo hình dáng thiết kế của tháp giải nhiệt:Chúng ta có thể phân loại tháp làm mát nước dựa trên những tiêu chí nào? Có bao nhiêu loại tháp giải nhiệt nước trên thị trường hiện nay? Sau đây là một số thông tin cơ bản về các cách phân loại thiết bị làm mát này, hy vọng sẽ hữu ích với quý khách.

Theo thiết kế bên ngoài, chúng ta có thể phân chia tháp giải nhiệt nước công nghiệp thành 2 loại là tháp giải nhiệt tròn và tháp giải nhiệt vuông.

Tháp giải nhiệt tròn: là loại tháp được thiết kế theo hình tròn, sử dụng phổ biến trong các nhà máy sản xuất điều hòa không khí, công nghiệp đông lạnh hoặc ngành ép nhựa,…  Tháp có độ bền cơ học cao, chống ăn mòn và gỉ sét tốt, có khả năng chống chịu tốt trước điều kiện môi trường khắc nghiệt. Đồng thời, tháp hạ nhiệt tròn cũng có thể lắp đặt dễ dàng và giá thành phải chăng.

Tháp giải nhiệt vuông và tháp giải nhiệt tròn

Tháp giải nhiệt vuông: được thiết kế theo cấu trúc hình vuông, đơn giản và thuận tiện khi lắp ráp tại các công trường. Các tháp hạ nhiệt dạng vuông cũng có thể liên kết với nhau để tạo thành một tổ hợp cho hiệu suất làm mát nước cao hơn, đảm bảo yêu cầu giải nhiệt của các nhà xưởng sản xuất. Tháp vuông của các thương hiệu uy tín như tháp giải nhiệt Tashin, tháp giải nhiệt Liang Chi chủ yếu được dùng cho ngành sản xuất thực phẩm, dược phẩm, điện tử,…

Phân loại tháp giải nhiệt theo cơ chế sử dụng nguồn nước:

Theo cách sử dụng nguồn nước làm mát, chúng ta có thể phân loại tháp giải nhiệt cooling tower thành tháp giải nhiệt không tuần hoàn, tháp giải nhiệt tuần hoàn kín và tháp giải nhiệt tuần hoàn hở.

Tháp giải nhiệt không tuần hoàn: thiết bị thường lấy nước từ những nơi có trữ lượng dồi dào như sông, hồ vì tháp được thiết kế không tái sử dụng nước làm mát nên cần nguồn nước rẻ để tiết kiệm chi phí. Nước đầu vào cho tháp cũng thường phải xử lý để chống cáu cặn và vi sinh.

Tháp giải nhiệt tuần hoàn kín: là loại tháp hạ nhiệt không loại bỏ nguồn nước sau khi làm mát mà luôn giữ một lượng nước cố định trong đường ống. Thiết bị cũng cần tới các giải pháp chống ăn mòn và ngừa vi sinh để luôn hoạt động ổn định và bền bỉ cùng thời gian.

Tháp giải nhiệt tuần hoàn hở: là loại tháp giải nhiệt công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Với thiết bị này, nước tuần hoàn bị hao hụt do bay hơi sẽ liên tục được cấp bù bằng một lượng tương đương nên chất lượng nước sẽ thay đổi liên tục. Vì tháp dạng hở nên người dùng cần thường xuyên theo dõi, kiểm soát và vệ sinh, bảo dưỡng cho thiết bị.

Phân loại tháp giải nhiệt nước theo nguyên lý hoạt động:

Dựa trên nguyên lý hoạt động, chúng ta có thể chia tháp hạ nhiệt thành tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên và tháp giải nhiệt đối lưu cơ học.

Tổng quan về tháp giải nhiệt công nghiệp

Tháp giải nhiệt là một bộ trao đổi nhiệt chuyên dụng , được tìm thấy trong nhiều ngành công nghiệp như nhà máy điện, chế biến hóa chất, lọc dầu, nhà máy thép, đốt rác thải và toàn bộ các công ty sản xuất, nơi cần làm mát quá trình.

Tháp giải nhiệt sử dụng quá trình bay hơi tự nhiên để trao đổi nhiệt thải được tạo ra từ các quy trình công nghiệp để lấy nước làm mát sau đó được tái sử dụng lại. Điều này được thực hiện bằng cách buộc không khí (thường thông qua quạt làm mát ) và nước, để tiếp xúc với nhau.

Nói một cách đơn giản nhất, một tháp giải nhiệt tuân theo các bước sau để trao đổi nhiệt trong nước:

  1. Nước ấm từ các quy trình công nghiệp, thường là bình ngưng điều hòa không khí , được bơm vào tháp giải nhiệt thông qua các đường ống.
  2. Sau đó, nước được phun lên bề mặt trao đổi nhiệt (làm đầy) để tối đa hóa sự tiếp xúc với không khí.
  3. Nước sau đó được tiếp xúc với không khí đang được kéo qua tháp bằng một quạt điều khiển động cơ điện.
  4. Khi nước và không khí gặp một lượng nhỏ nước bay hơi, tạo ra một hành động làm mát.
  5. Nước làm mát còn lại thu thập trong lưu vực tháp, sau đó nó được bơm trở lại thiết bị xử lý, lặp lại vòng lặp, để sử dụng càng nhiều nước càng tốt.


Tháp giải nhiệt khác nhau về kích thước và thiết kế và được phân loại theo loại dự thảo (tự nhiên hoặc cơ học) và theo hướng không khí (dòng chảy ngược hoặc dòng chảy ngang). Tuy nhiên, tất cả đều có cùng chức năng chính – trao đổi nhiệt – lý tưởng nhất, theo cách hiệu quả nhất.

Không chỉ có luật để cải thiện hiệu quả sử dụng nước, mà nhu cầu giảm chi phí và tiêu thụ năng lượng cũng có nghĩa là các tháp giải nhiệt cần phải hoạt động hiệu quả nhất có thể.

Do đó, chúng tôi đã xác định được 3 sự cố phổ biến nhất của tháp giải nhiệt và cách khắc phục chúng.

  1. Ăn mòn
  2. Thu nhỏ
  3. Tiếng ồn
Ăn mòn tháp giải nhiệt Howden

Điều gì gây ra sự ăn mòn trong tháp giải nhiệt?

Theo thời gian, nước sẽ ăn mòn bất cứ thứ gì. Kết hợp điều đó với các hóa chất công nghiệp không ngừng, và sự ăn mòn trở thành mối quan tâm rất thực tế đối với các tháp giải nhiệt.

Ăn mòn được gây ra bởi sự kết hợp và phản ứng của không khí, natri và các thành phần hóa học khác được tìm thấy trong nguồn nước. Phản ứng hóa học này gây ra sự phá hủy hoặc mất kim loại trong tháp giải nhiệt.

Nếu không đặt các biện pháp phòng ngừa để giảm ăn mòn, nó có thể đe dọa đến sự an toàn và hiệu quả của toàn bộ quá trình làm mát, làm tăng chi phí năng lượng. Nếu ăn mòn quản lý để tiến xa hơn nữa, nó có thể gây ra thiệt hại hoặc phá hủy các thiết bị trong tòa tháp và dẫn đến những hỏng hóc nguy hiểm và sửa chữa tốn kém.

May mắn thay, có một số giải pháp để ngăn chặn hoặc ít nhất là hạn chế ăn mòn trong tháp giải nhiệt của bạn.

  • Sửa chữa mọi hư hỏng đã được thực hiện
  • Tiến hành bảo dưỡng đúng cách và thường xuyên
  • Kiểm tra thường xuyên khuôn khổ
  • Giải quyết bất kỳ vấn đề nhỏ nào khi chúng phát sinh
  • Ngăn chặn sự ăn mòn và mất kim loại hơn nữa bằng cách sử dụng vật liệu chống ăn mòn nếu có thể. giải pháp sơn polymer

Điều gì gây ra quy mô trong tháp giải nhiệt?

Thu nhỏ là lớp phủ mỏng của các khoáng chất hoặc hóa chất không hòa tan bị phá vỡ trong quá trình trao đổi nhiệt và tạo ra các lớp trên bề mặt trao đổi nhiệt của tháp giải nhiệt.

Về cơ bản, lớp phủ co giãn hoặc tích tụ này và cách nhiệt các bề mặt trao đổi nhiệt và ngăn chặn sự truyền nhiệt hiệu quả.

Mở rộng quy mô phải được loại bỏ hoặc nó sẽ làm hỏng đường ống và bề mặt bên trong cũng như làm giảm hiệu quả tổng thể của tháp giải nhiệt và tăng chi phí vận hành và tiêu thụ năng lượng.

Bạn có thể ngăn tỷ lệ trong tháp giải nhiệt của mình bằng cách:

  • Sử dụng lớp phủ ống dẫn cho phép tiếp tục trao đổi nhiệt mà không tạo ra bề mặt nơi tích tụ khoáng chất có thể dính
  • Thường xuyên theo dõi và làm sạch, để loại bỏ tỉ lệ và ngăn ngừa sự tích tụ
  • Theo dõi và điều trị nồng độ canxi trong nước.
Quạt làm mát Howden

Làm thế nào bạn có thể giảm phát thải tiếng ồn tháp giải nhiệt?

Tháp giải nhiệt nước có thể tạo ra mức độ ô nhiễm tiếng ồn cao, phải đối mặt với các quy định và luật lệ nghiêm ngặt về tiếng ồn. Do đó, các công ty phải tuân thủ các quy tắc này và đảm bảo tiếng ồn họ tạo ra là phù hợp.

Điều này có thể khó đối với các ứng dụng nhất định tạo ra tải trọng lớn trong đó việc giảm âm thanh là bắt buộc, ví dụ như các cơ sở y tế, khu dân cư và các tòa nhà văn phòng.

Các nguồn tiếng ồn chính từ các tháp giải nhiệt là như sau:

  • Quạt, động cơ quạt và luồng khí
  • Những giọt nước rơi xuống lòng chảo (Tiếng ồn của thác nước)

Rất may, có các giải pháp kiểm soát tiếng ồn có thể được thực hiện nếu có thể, như sau:

1. Sử dụng quạt làm mát hiệu quả cao cấp

Với thiết kế khí động học phù hợp sử dụng các cấu hình và lưỡi cắt được tối ưu hóa, một quạt tháp giải nhiệt mới sẽ làm giảm tiếng ồn nơi nó được tạo ra, mà không làm giảm hiệu quả của quạt.

2. Xem xét các ổ đĩa hoặc động cơ mới

Điều chỉnh tốc độ quay của quạt với ổ có tần số thay đổi, giảm âm thanh và tiết kiệm năng lượng trong thời gian xuống hoặc nhiệt độ thấp.

3. Thực hiện các giải pháp giảm tiếng ồn

Giảm tiếng ồn tác động của các giọt nước gây ra khi chúng rơi vào lưu vực bằng cách thực hiện thảm giảm tiếng ồn nổi trên bề mặt nước lưu vực. Bề mặt linh hoạt của thảm trở thành điểm va chạm cho các giọt nước trái ngược với bề mặt không linh hoạt của nước có nghĩa là năng lượng âm thanh phát ra sẽ bị giảm.
 

4. Tối ưu hóa thiết kế ban đầu

Xem xét cẩn thận thiết kế ban đầu của thiết bị của bạn để đảm bảo mọi thứ được tối ưu hóa cho kích thước và năng lượng cần thiết, ngăn chặn bất kỳ công suất hoặc tốc độ dư thừa nào được sử dụng, vì cả hai đều là tác nhân gây ra tiếng ồn.

Ngăn chặn sự lan truyền của âm thanh bằng cách thực hiện các bộ giảm thanh hấp thụ, tạo các khe hút gió hoặc xây tường chắn âm thanh. Đây là tất cả các tùy chọn đáng để xem xét nếu không thể sửa đổi hoặc thay thế các nguồn tiếng ồn hoặc công nghệ hiện tại.

Tham khảo:

http://garenaonl.site.pro/tong-quan-ve-thap-giai-nhiet