Selecció de les torres de refrigeració del circuit tancades -

Falles "3" comunes de les torres de refrigeració del circuit tancades -

Fritfall 1: Selecció equivocada de material de bobina, provocant una penetració de rovell i fuites d'aigua de la bobina de la torre de refrigeració del circuit tancat -;

Faball 2: Falta d’afegit anticongelant al medi, donant lloc a la congelació del medi després que l’equip es tanqui a l’hivern, que esclata la bobina;

PERFFALL 3: Mecalculació del volum d'aigua en polvorització, provocant un augment significatiu dels costos de consum d'energia.

Principis bàsics de les torres de refrigeració del circuit tancades {{0}

Tancat - Les torres de refrigeració del circuit aconsegueixen un refredament mitjançant un intercanvi de calor indirecte. El medi circulant (com l’aigua o la solució d’etilenglicol) flueix en una bobina tancada, i la calor es treu a través de l’evaporació d’aigua de polvorització i la convecció de l’aire. El principi bàsic de les torres de refrigeració del circuit tancades - es basa en tres processos principals: intercanvi de calor, refrigeració d’evaporació d’aigua i flux d’aire.

Procés d’intercanvi de calor

1.1 Mitjà de transferència de calor

A les torres de refrigeració del circuit tancades -, l'aigua s'utilitza normalment com a mitjà de transferència de calor. La calor dels equips o del sistema a refrigerar (com ara equips industrials, condensadors dels sistemes de climatització, etc.) es transfereix per primera vegada a l’aigua circulant.

L’aigua circulant flueix en un sistema tancat sense contacte directe amb l’entorn extern, garantint així l’estabilitat de la qualitat de l’aigua i impedint que les impureses entrin al sistema.

1.2 Paper de l’intercanviador de calor

La funció principal de l’intercanviador de calor és transferir de manera eficient la calor de l’equip a l’aigua circulant.

Quan l’aigua circulant que transporta calor de l’equip entra a l’intercanviador de calor, la calor es transfereix des del costat de temperatura més alta (costat de l’aigua que circula) al costat de la temperatura inferior (costat del líquid de refrigeració). A les torres de refrigeració del circuit tancades -, el fluid de refrigeració sol ser aire, però a diferència de les torres de refrigeració obertes, l’aire no contacta directament amb l’aigua circulant.

Procés de refrigeració d’evaporació de l’aigua

2.1 Sistema de bobina i polvorització de refrigeració

La bobina de refrigeració en una torre de refrigeració del circuit tancat - està generalment feta de metall, de forma espiral o altres formes, col·locada dins de la torre de refrigeració. L’aigua circulant flueix a la bobina, intercanviant calor amb l’aire fora de la bobina.

La torre de refrigeració està equipada amb un sistema de polvorització, que ruixa una petita part de l’aigua circulant en gotetes d’aigua fina. Aquestes gotetes formen una pel·lícula d’aigua a la superfície de la bobina. Quan l’aire passa per la bobina sota l’acció del ventilador de la torre, les gotes entren en contacte amb l’aire.

2.2 Principi de dissipació de calor evaporadora

Quan les gotes ruixades entren en contacte amb l’aire, l’aigua s’evapora i el procés d’evaporació absorbeix una gran quantitat de calor, que prové de la calor de l’aigua circulant de la bobina.

Amb l’evaporació de l’aigua, la temperatura de l’aigua circulant a la bobina disminueix gradualment. L’aigua refrigerada circula pel sistema tancat, torna a l’equip per refredar -se, torna a absorbir la calor de l’equip i aquest cicle continua aconseguint un refredament continu.

Procés de flux d’aire

3.1 Paper del fan

El ventilador promou principalment el flux d’aire a la torre de refrigeració. El ventilador s’instal·la generalment a la part superior o al costat de la torre de refrigeració, creant pressió negativa mitjançant la rotació per atraure l’aire extern a la torre.

Després d’entrar a la torre de refrigeració, l’aire passa per la bobina de refrigeració i la zona de polvorització. La velocitat de rotació i el volum d’aire del ventilador es poden ajustar segons les necessitats reals per controlar el tipus de canvi de calor entre l’aire i l’aigua.

3.2 Direcció d'intercanvi de calor entre l'aire i l'aigua

A la torre de refrigeració, l’aire i l’aigua realitzen un intercanvi de calor contracorrent. L’aire flueix de baix a dalt, mentre l’aigua flueix de dalt a baix (dins de la bobina). Aquest mode contracorrent pot mantenir la diferència de temperatura entre l’aire i l’aigua relativament estable, millorant així l’eficiència de l’intercanvi de calor.

Composició estructural de les torres de refrigeració del circuit tancades {{0}

Bobina: Fabricat en corrosió - Materials resistents (com ara 304 acer inoxidable o tubs de coure), amb el medi per refrigerar que flueix cap a dins;

Sistema de polvorització: ruixa uniformement l’aigua de refrigeració a la superfície de la bobina;

Ventilador: forces del flux d'aire (ventilador axial o centrífuga);

Dipòsit d’aigua: recull i circula aigua ruixada;

Filler: augmenta la zona de contacte entre aigua i aire;

Mitjà de tancament - Torres de refrigeració del circuit i els seus paràmetres de propietat física

Mitjana de Towers de refrigeració del circuit tancat -: el medi utilitzat a les torres de refrigeració de circuits tancades - és generalment aigua i etilenglicol. L’aigua s’utilitza habitualment com a medi al sud, i l’etilenglicol s’utilitza al nord.

Paràmetres de propietat física de l’aigua

Paràmetre	Valor (20 graus)	Valor (40 graus)	Significació de l'enginyeria
Densitat (ρ)	998 kg/m³³	992 kg/m³³	Afecta el càlcul de la potència de la bomba i el cabal
Capacitat de calor específica (CP)	4.18 kJ/(kg · grau)	4.18 kJ/(kg · grau)	Paràmetre del nucli per al càlcul de càrrega de calor
Conductivitat tèrmica (λ)	0,598 W/(m · grau)	0,630 W/(m · grau)	Afecta l'eficiència de transferència de calor de la bobina
Viscositat dinàmica (μ)	1.002 × 10⁻³ PA · s	0,653 × 10⁻³ PA · s	Determina la resistència al flux i la caiguda de la pressió
Punt de congelació	0 grau	-	Clau per al disseny anticongelant de l’hivern
Punt d'ebullició	100 graus	-	-

Nota: Les propietats físiques de l’aigua canvien significativament amb la temperatura. Per exemple, la viscositat és 1.787 × 10⁻³ PA · s a 0 graus i 0,467 × 10⁻³ PA · s a 60 graus; La conductivitat tèrmica baixa fins a 0,68 W/(m · grau) a 100 graus.

Paràmetres de propietat física de la solució d’etilenglicol (20 graus)

Paràmetre	Valorar	Canvi en comparació amb l’aigua pura	Impacte del disseny
Densitat (ρ)	1070 kg/m³³	+7%	La potència de la bomba ha d’augmentar al voltant d’un 8%
Capacitat de calor específica (CP)	3,45 kJ/(kg · grau)	-17%	El cabal més gran necessari per a la mateixa càrrega de calor
Conductivitat tèrmica (λ)	0,39 W/(m · grau)	-35%	Eficiència de transferència de calor reduïda
Viscositat dinàmica (μ)	3,5 × 10⁻³ PA · s	+450%	Augment significativament la resistència al flux

Relació entre la concentració típica d’etilenglicol i el punt de congelació

Concentració d’etilenglicol	Punt de congelació (grau)	Punt d’ebullició (grau)	Escenaris de sol·licitud
30%	-15	106	Requisits generals anticongebles
50%	-37	110	Zones fredes greus o baixes - Condicions de treball de temperatura
60%	-55	113	Extreme baix - ambients de temperatura

Nota: com més alta sigui la concentració d’etilenglicol, més baix sigui el punt de congelació, però la viscositat augmenta bruscament (requerint una bomba de capçal -); La solució d’etilenglicol té una lleugera corrosivitat als metalls, de manera que s’han d’afegir inhibidors de la corrosió (com el borat) o s’han d’utilitzar acer inoxidable o coure - bobines d’aliatge de níquel; Els requisits del punt de congelació determinen la concentració d’etilenglicol, però l’alta concentració augmentarà significativament el consum d’energia de la bomba; Es recomana optimitzar la concentració mitjançant la viscositat - corba de temperatura; El coeficient de transferència de calor de la solució d’etilenglicol és un 30% -40% inferior al de l’aigua pura, de manera que cal augmentar l’àrea de la bobina o el volum d’aire.

Tipus comuns, materials, avantatges i desavantatges de les bobines de la torre de refrigeració del circuit tancades {{0}

(1) Tubs de coure (tubs de coure vermell)

Avantatges:

Excel·lent conductivitat tèrmica: els tubs de coure vermell tenen una conductivitat tèrmica elevada (380 W/m · K), amb una eficiència significativa de l’intercanvi de calor, adequat per a escenaris de diferència de temperatura mitjana i alta.

Resistència a la corrosió forta: resistent naturalment a la corrosió de l’aigua, als mitjans àcids/alcalins febles, amb una llarga vida útil (normalment més de 20 anys).

Propietats mecàniques estables: Thin - Walled (8 - 10mm) però alta resistència, amb tecnologia de soldadura madura (barres de soldadura basades en plata) i bon rendiment de segellat.

Desavantatges:

Cost elevat: el coure és car, amb una inversió inicial aproximadament 1,5 vegades la dels tubs d’acer inoxidable.

Relativament pesat: tubs d’acer inoxidable més pesat que el mateix volum, que requereixen estructures de suport addicionals per a la instal·lació.

(2) Tubs d'acer inoxidable (304/316L)

Avantatges:

Excel·lent resistència a la corrosió: especialment l’acer inoxidable de 316L pot suportar amb entorns durs com ara àcids forts i polvorització de sal, amb una vida útil de 15 a 20 anys.

Alta pressió - Força del suport: pot suportar les condicions de treball de pressió alta - i no és fàcil de deformar.

Desavantatges:

Baixa conductivitat tèrmica: la conductivitat tèrmica (16 W/m · K) requereix un augment de la superfície de la bobina o el volum d’aire per compensar l’eficiència.

Processament difícil: la soldadura requereix una tecnologia de soldadura d’arc argó, amb alts requisits tècnics, i és propens a l’esquerdament de la corrosió de l’estrès.

(3) Tubs d'acer al carboni (galvanitzats)

Avantatges:

Cost baix: el preu és de només d’1/3 a 1/2 de tubs de coure, adequats per a projectes amb pressupostos limitats.

Processament fàcil: fàcil de soldar i tallar, adequat per a una instal·lació ràpida.

Desavantatges:

Resistència a la corrosió deficient: es requereix galvanització per ampliar la vida útil, però la corrosió encara és propensa a produir-se a llarg termini (la vida del servei és d’uns 5-8 anys).

Alta velocitat d’escalació: la superfície rugosa és propensa a l’escalació, requerint una neteja freqüent, cosa que redueix l’eficiència de l’intercanvi de calor.

(4) Tubs d'aliatge de titani

Avantatges: resistència a la corrosió extremadament forta (especialment als ions de clorur), lleuger, adequat per a la refrigeració d’aigua de mar i la indústria nuclear.

Desavantatges: cost extremadament elevat (aproximadament 5 vegades el de l’acer inoxidable) i el processament difícil.

(5) tubs d'aliatge d'alumini

Avantatges: conductivitat tèrmica lleugera i relativament bona (uns 200 W/m · K).

Desavantatges: baixa resistència mecànica i propens a la corrosió per medis alcalins.