Cos'è una torre di raffreddamento?

 

Le torri di raffreddamento vengono utilizzate principalmente per la dissipazione del calore nella circolazione dell'acqua di raffreddamento dei sistemi di refrigerazione. Quella che segue è un'introduzione specifica all'uso delle torri di raffreddamento nei sistemi di refrigerazione:

Principio di funzionamento

Nei sistemi di refrigerazione, le torri di raffreddamento vengono spesso utilizzate insieme ai refrigeratori d'acqua.

Nei sistemi di refrigerazione raffreddati ad acqua-, il condensatore del refrigeratore d'acqua deve rilasciare una grande quantità di calore. A questo punto, la pompa dell'acqua invia l'acqua di raffreddamento, che ha assorbito calore ed è aumentata di temperatura dal condensatore, alla torre di raffreddamento. All'interno della torre di raffreddamento, l'acqua di raffreddamento viene distribuita uniformemente attraverso il sistema di distribuzione dell'acqua e entra completamente in contatto con l'aria esterna utilizzando il riempitivo di spruzzatura dell'acqua-come mezzo. Da un lato, parte dell'acqua di raffreddamento evaporerà in vapore acqueo e il processo di evaporazione assorbirà il calore latente di vaporizzazione, sottraendo una grande quantità di calore. D'altra parte, l'acqua di raffreddamento non evaporata cede calore all'aria attraverso la conduzione del calore e la convezione con l'aria, riducendo la propria temperatura. L'acqua raffreddata viene quindi pompata nuovamente al condensatore per assorbire continuamente il calore in un ciclo, ottenendo così una dissipazione del calore continua per il sistema di refrigerazione.

Tipi di torri di raffreddamento e loro caratteristiche nei sistemi di refrigerazione

Torri di raffreddamento aperte: hanno una struttura relativamente semplice e dissipano il calore attraverso il contatto diretto tra acqua e aria.

Nei sistemi di refrigerazione i vantaggi sono il basso costo e la praticità di manutenzione; gli svantaggi sono che l'evaporazione dell'acqua porta a una qualità dell'acqua concentrata, che è soggetta alla crescita microbica e alla formazione di incrostazioni, che richiede un trattamento regolare dell'acqua, e vi è una grande perdita di acqua per evaporazione. Vengono spesso utilizzati in occasioni di refrigerazione industriale con bassi requisiti di qualità dell'acqua e un'elevata sensibilità ai costi, come i sistemi di refrigerazione di condizionamento d'aria centralizzati in alcune fabbriche. Torri di raffreddamento chiuse: il mezzo di raffreddamento scorre in una serpentina chiusa e lo scambio di calore avviene attraverso la parete della serpentina con l'acqua e l'aria spruzzate esterne.

Nei sistemi di refrigerazione, il vantaggio delle torri di raffreddamento chiuse è che possono prevenire efficacemente l'inquinamento del mezzo di raffreddamento e la qualità dell'acqua è stabile. Sono adatti per sistemi con elevati requisiti di qualità dell'acqua, come il raffreddamento di apparecchiature elettroniche di precisione e sistemi di refrigerazione nell'industria farmaceutica. Tuttavia, le torri di raffreddamento chiuse hanno un costo maggiore e, a causa della resistenza termica della bobina, la loro efficienza di trasferimento del calore è leggermente inferiore a quella delle torri di raffreddamento aperte.

Torri di raffreddamento a flusso incrociato-: l'aria scorre orizzontalmente attraverso lo strato di riempimento e entra in contatto con il flusso d'acqua che cade verticalmente.

Nei sistemi di refrigerazione, le torri di raffreddamento a flusso incrociato- presentano una bassa resistenza dell'aria, un basso consumo energetico della ventola e sono pratiche da installare e manutenere. Il numero di unità operative può essere regolato in modo flessibile in base al carico del sistema di refrigerazione e vengono spesso utilizzate nei sistemi di refrigerazione di condizionamento d'aria centralizzati di grandi edifici commerciali.

Torri di raffreddamento-in controflusso: l'aria scorre dal basso verso l'alto e l'acqua scorre dall'alto verso il basso. I due contatti invertiti per lo scambio di calore. Questo tipo di torre di raffreddamento ha un'elevata efficienza di scambio termico e il suo volume è relativamente piccolo a parità di attività di raffreddamento, ma ha requisiti più elevati in termini di prestazioni della ventola e rumore relativamente più elevato durante il funzionamento. È ampiamente utilizzato nella refrigerazione industriale, nelle stazioni di refrigerazione su larga-scala e in altri sistemi di refrigerazione con elevati requisiti di efficienza di dissipazione del calore.

Ruolo delle torri di raffreddamento nei sistemi di refrigerazione

Mantenimento del funzionamento stabile del sistema di refrigerazione: attraverso un'efficace dissipazione del calore, la temperatura del condensatore viene controllata entro un intervallo ragionevole, garantendo la normale pressione di scarico e temperatura del compressore di refrigerazione, impedendo lo spegnimento del sistema di refrigerazione a causa della protezione dall'alta-pressione causata dal surriscaldamento e garantendo che le apparecchiature di refrigerazione possano fornire capacità di raffreddamento in modo continuo e stabile.

Miglioramento dell'efficienza energetica del sistema di refrigerazione: una torre di raffreddamento adeguata può mantenere la temperatura dell'acqua di raffreddamento nell'intervallo di funzionamento ottimale e ridurre la temperatura di condensazione del sistema di refrigerazione. Secondo i principi della refrigerazione, la riduzione della temperatura di condensazione può ridurre il rapporto di compressione del compressore, abbassare il consumo energetico del compressore, migliorando così l'efficienza di utilizzo dell'energia dell'intero sistema di refrigerazione e riducendo i costi operativi.

Analisi e protezione

I materiali delle torri di raffreddamento sono generalmente acciaio al carbonio, acciaio inossidabile e rame. Quando la piastra tubiera in acciaio al carbonio viene utilizzata in una torre di raffreddamento, la saldatura tra la piastra tubiera e il tubo spesso presenta corrosione e perdite. Le perdite nel sistema dell'acqua di raffreddamento causeranno inquinamento ambientale e spreco di materiali.

Nella produzione di torri di raffreddamento, la saldatura di piastre tubiere e tubi generalmente adotta la saldatura ad arco manuale e la forma della saldatura presenta vari difetti come depressioni, pori e inclusioni di scorie e anche la distribuzione dello stress di saldatura non è uniforme. Durante l'uso, la parte della piastra tubiera è in contatto con l'acqua di raffreddamento industriale e impurità, sali, gas e microrganismi presenti nell'acqua di raffreddamento industriale causeranno la corrosione della piastra tubiera e delle saldature. Gli studi hanno dimostrato che l'acqua industriale, sia dolce che marina, contiene vari ioni e ossigeno disciolto e i cambiamenti nella concentrazione di ioni cloruro e ossigeno svolgono un ruolo importante nella forma di corrosione dei metalli. Inoltre, la complessità della struttura metallica influenzerà anche la forma della corrosione.

Per risolvere il problema anti-corrosivo delle torri di raffreddamento, il metodo tradizionale è principalmente la saldatura di riparazione, ma la saldatura di riparazione può facilmente causare stress interno nella piastra tubiera, che è difficile da eliminare, e può causare nuove-perdite dalla saldatura della piastra tubiera della torre di raffreddamento. Attualmente, i paesi occidentali utilizzano principalmente materiali compositi polimerici per la protezione.

Pulizia

La maggior parte dell'acqua di raffreddamento contiene ioni calcio, magnesio e bicarbonati. Quando l'acqua di raffreddamento scorre attraverso la superficie metallica, si forma il carbonato. Inoltre, l'ossigeno disciolto nell'acqua di raffreddamento provoca anche la corrosione dei metalli e la formazione di ruggine. A causa della formazione di ruggine e incrostazioni, l'effetto di scambio termico della torre di raffreddamento diminuisce. Nei casi più gravi, è necessario spruzzare acqua di raffreddamento all'esterno dell'involucro e forti incrostazioni bloccheranno i tubi, rendendo inefficace l'effetto di scambio termico. I dati della ricerca mostrano che i depositi di calcare hanno un enorme impatto sulla perdita di trasferimento di calore e l’aumento dei depositi causerà un aumento dei costi energetici. Anche uno strato sottile di incrostazioni aumenterà il costo operativo della parte incrostata dell'apparecchiatura di oltre il 40%. Mantenere i canali di raffreddamento liberi da depositi minerali può migliorare l'efficienza, risparmiare energia, prolungare la durata delle apparecchiature e risparmiare tempi e costi di produzione.

Per molto tempo, i metodi di pulizia tradizionali come i metodi meccanici (raschiatura, spazzolatura), acqua ad alta- pressione e pulizia chimica (decapaggio acido) hanno avuto molti problemi nella pulizia delle attrezzature: non sono in grado di rimuovere completamente incrostazioni e altri depositi, la soluzione acida provoca corrosione sull'attrezzatura e forma buchi, l'acido residuo provoca corrosione secondaria o sotto{1}}corrosione del materiale e, infine, porta all'attrezzatura sostituzione. Inoltre, la pulizia dei liquidi di scarto è tossica e richiede molti fondi per il trattamento delle acque reflue. In risposta alla situazione di cui sopra, sono stati compiuti sforzi nazionali ed esteri per sviluppare agenti detergenti con bassa corrosione dei metalli, e quello sviluppato con successo è il detergente Fushitai克. Ha le caratteristiche di alta efficienza, protezione ambientale, sicurezza e assenza di corrosione. Non solo ha un buon effetto pulente, ma non provoca corrosione sull'attrezzatura, garantendo l'uso a lungo termine-della torre di raffreddamento.