Probabilmente tutti hanno visto questo tipo di struttura e sai che questa non è affatto una pipa e non ne esce fumo.
Ma guardiamo ancora al principio di funzionamento e alla struttura interna della torre di raffreddamento.
Le torri di raffreddamento sono dispositivi speciali per raffreddare grandi quantità di acqua attraverso un flusso d'aria diretto. Sono anche chiamate torri di raffreddamento: questo sembra più comprensibile.
Questo è uno dei dispositivi più efficaci per il raffreddamento dell'acqua nel riciclaggio dei sistemi di approvvigionamento idrico delle imprese industriali. L'alta torre crea proprio il tiraggio d'aria necessario per raffreddare efficacemente l'acqua circolante. Le torri di scarico vengono utilizzate per creare un tiraggio naturale a causa della differenza di gravità specifica dell'aria che entra nella torre di raffreddamento e dell'aria riscaldata in uscita dalla torre di raffreddamento. Un serbatoio di drenaggio si trova sotto l'irrigatore. L'acqua viene fornita al dispositivo di distribuzione dell'acqua tramite colonne montanti situate al centro della torre di raffreddamento. Grazie all'alta torre, una parte del vapore viene riciclata, mentre l'altra viene portata via dal vento. Per questo motivo, in inverno, nella zona non si formano umidità, nebbia e ghiaccio, sebbene il ghiaccio possa apparire intorno ai dispositivi di irrigazione.
Le torri di raffreddamento sono state utilizzate per estrarre il sale per evaporazione. Attualmente, queste strutture vengono utilizzate per il raffreddamento minore dell'acqua calda. "Minore" significa che dopo la torre di raffreddamento l'acqua non diventa ghiacciata come nel chiller (+7 gradi). La temperatura dell'acqua che entra nella torre di raffreddamento è di circa 40-50 gradi, dopo la torre di raffreddamento - 25-30 gradi (nella migliore delle ipotesi).
La necessità di raffreddare l'acqua calda nasce se è richiesto dal processo tecnologico in produzione o nel caso di acqua di raffreddamento per un chiller con condensatore ad acqua.
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Esistono due tipi di torri di raffreddamento: torri di raffreddamento effettive e torri di raffreddamento a secco ("drycooler").
Centrali termiche, centrali nucleari, imprese industriali consumano un'enorme quantità di acqua industriale, principalmente per il raffreddamento di componenti e assiemi. Naturalmente l'acqua si riscalda. Poiché l'acqua si muove spesso in un circuito chiuso (cioè non scarica nel fiume, ma ritorna per raffreddare le unità), dovrebbe essere raffreddata. Ciò è necessario, prima di tutto, per aumentare l'efficienza di raffreddamento: più fredda è l'acqua, meglio raffredderà l'attrezzatura.
Ai fini del raffreddamento parziale dell'acqua, vengono utilizzate torri di raffreddamento.
Il principio della torre di raffreddamento è abbastanza semplice
Il processo di raffreddamento nelle torri di raffreddamento avviene a causa della parziale evaporazione dell'acqua e dello scambio termico con l'aria. L'acqua nella torre di raffreddamento scorre lungo l'irrigatore e fuoriesce in gocce o in una pellicola sottile. In questo momento, l'aria scorre lungo l'irrigatore. esiste un tale schema: nelle torri di raffreddamento, quando l'1% dell'acqua evapora, la temperatura dell'acqua rimanente diminuisce di 6 C. La perdita di liquido viene reintegrata da una fonte esterna. Inoltre, l'acqua dolce, se necessario, viene elaborata (filtrata).
L'elemento più complesso di una torre di raffreddamento è una torre di scarico, il cui design è determinato principalmente dal materiale con cui è costruita.
L'acqua calda entra nella torre di raffreddamento, dove, a seconda del tipo e del design della torre di raffreddamento, viene raffreddata alla temperatura richiesta. Il raffreddamento dell'acqua può essere effettuato:
- flusso inverso dell'aria atmosferica (torri di raffreddamento del ventilatore);
- a causa dell'irrorazione di acqua calda da parte di ugelli su una speciale riempitrice con un'area sviluppata, sulla quale l'acqua si diffonde in un film sottile e per il suo flusso lento - viene raffreddata (torre, torri di raffreddamento atmosferiche);
- nebulizzazione di acqua in appositi canali e naturale trascinamento dell'aria atmosferica (torri di raffreddamento ad espulsione).
In ogni caso l'acqua viene a contatto con l'aria, alla quale cede parte del suo calore abbassandone la temperatura. Acquisita la temperatura richiesta, l'acqua torna a raffreddare scambiatori di calore o altri dispositivi in cui è necessario abbassare la temperatura.
Tipi di torri di raffreddamento
In base al tipo di impianto di irrigazione, le torri di raffreddamento possono essere suddivise in:
- film;
- gocciolare;
- spray;
- secco.
In base al principio della fornitura di aria atmosferica, le torri di raffreddamento sono suddivise in:
- ventilatore, quando l'aria è fornita dai ventilatori.
Vantaggi: raffreddamento ad acqua veloce e di alta qualità
Svantaggi: elevato consumo di energia
- torre, quando il tiraggio d'aria viene creato utilizzando uno speciale design della torre e la sua altezza
Vantaggi: basso consumo energetico
Svantaggi: raffreddamento ad acqua lento
- torri di raffreddamento aperte o atmosferiche che utilizzano la forza del vento e il movimento naturale delle masse d'aria mentre si muovono attraverso la torre
Vantaggi: praticamente nessun consumo di energia
Svantaggi: raffreddamento ad acqua lento, grandi dimensioni
- espulsione, che utilizza il metodo dell'irrorazione dell'acqua in appositi canali con intrappolamento naturale dell'aria
Vantaggi: raffreddamento rapido dell'acqua mediante creazione del vuoto
Svantaggi: elevato consumo di energia.
Nella direzione del movimento dell'acqua e dell'aria:
- controcorrente
Vantaggi: in tali torri di raffreddamento si crea la massima differenza di temperatura e, di conseguenza, il trasferimento di calore dovuto all'elevata resistenza aerodinamica.
Svantaggi: grande trascinamento di goccioline, che è particolarmente evidente quando c'è una mancanza di sostituzione dell'acqua di ritorno e in aree densamente popolate;
- croce
Vantaggi: minore deriva.
Svantaggi: bassa resistenza aerodinamica;
- misto
Vengono utilizzati sia il flusso in controcorrente che quello incrociato.
Si consiglia di utilizzare una torre di raffreddamento a torre nelle grandi imprese industriali. L'area della sezione della torre dovrebbe occupare almeno il 30-40% dell'area dell'irrigatore. Le torri di raffreddamento di media e piccola capacità possono avere una forma molto diversa: cilindrica, troncoconica, oppure a forma di piramide poliedrica troncoconica. Le torri di raffreddamento sono solitamente realizzate sotto forma di gusci iperbolici, ottimali in termini di aerodinamica interna e stabilità.
Le torri di scarico lavorano in condizioni molto difficili: l'involucro delle torri è esposto all'aria calda umida nella torre di raffreddamento e all'aria fredda esterna in inverno, si forma condensa sulle superfici interne. Pertanto, la scelta del materiale è importante.
Nelle torri di raffreddamento, la convezione dell'aria viene effettuata tramite tiraggio naturale o vento. L'altezza delle torri di raffreddamento in calcestruzzo può essere fino a 100 metri. In questo caso la superficie irrigata raggiungerà i 3500 mq. Fondamentalmente, le torri di raffreddamento a torre vengono utilizzate per raffreddare grandi volumi di acqua da centrali termiche o centrali nucleari.
Pro delle torri di raffreddamento a torre:
- redditività (non necessita di elettricità);
- facilità d'uso;
- posizione vicino a una struttura industriale.
Svantaggi:
- ampia area per la costruzione;
- grande valore.
Gli schemi delle torri di raffreddamento della torre con diversi modelli di movimento dell'aria nell'irrigatore sono mostrati in Fig. I dispositivi di irrigazione in tutte le suddette torri di raffreddamento sono del tipo a goccia, a goccia o a pellicola. Attualmente, le torri di raffreddamento sono costruite principalmente con sprinkler a film e film gocciolante con flusso d'aria in controcorrente, che hanno la maggiore capacità di raffreddamento.
Figura: Schemi di torri di raffreddamento con diversi modelli di movimento dell'aria e - con trasversale; b - con controflusso incrociato; in - con controcorrente.
L'esperienza nell'uso del cemento armato nelle torri di raffreddamento mostra che i gusci delle torri vengono intensamente distrutti a causa della saturazione del calcestruzzo dall'interno con l'umidità e ripetuti congelamenti e scongelamenti sotto l'influenza delle temperature dell'aria esterna in inverno. Le torri di rivestimento con struttura in metallo sono costruite in aree con un clima invernale rigido. Sono piramidali a base poligonale o quadrata.
Il telaio in legno viene utilizzato nelle torri di raffreddamento con una piccola area.
la forma della superficie che descrive il tubo nello spazio tridimensionale è chiamata iperboloide parabolica - una superficie del secondo ordine! L'acqua viene scaricata al centro della figura e l'efficacia di questo modulo viene calcolata matematicamente, ovvero il caso davvero unico in cui c'era prima una teoria matematica e poi la pratica
La formula è elementare:
Bene, ecco come appare tutto lì dentro:
