Hiệu quả của tháp giải nhiệt đóng một vai trò khá quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả tổng thể của các hệ thống làm mát thương mại và công nghiệp. Tháp giải nhiệt là một thành phần không thể thiếu của các hệ thống này, có thể là tháp thương mại dành cho tòa nhà văn phòng hoặc tháp công nghiệp cho nhà máy lọc dầu, do đó việc duy trì và tăng thêm hiệu quả của nó sẽ khá có lợi nêu không muốn nói là rất quan trọng.
Tháp giải nhiệt bao gồm các thành phần khác nhau với các chức năng khác nhau có hiệu suất phù hợp tương ứng với hiệu suất tổng thể của quá trình làm mát. Ngoài các điều kiện của các bộ phận tháp, hiệu quả của tháp giải nhiệt về cơ bản sẽ phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, đặc biệt là độ ẩm tương đối của không khí xung quanh và nhiệt độ ẩm ướt của nó.
Khi một tháp giải nhiệt được thiết kế, một số yếu tố được xem xét. Những yếu tố này bao gồm nhiệt độ bầu ướt, phạm vi làm mát, cách tiếp cận với nhiệt độ bầu ướt, tốc độ tuần hoàn nước, tốc độ không khí qua (các) đường dẫn khí của tháp và tất nhiên là chiều cao của tháp. Các thông số thiết kế này đóng một vai trò quan trọng trong hiệu quả của tháp giải nhiệt.
Một tháp giải nhiệt thông thường được thiết kế một số yếu tố được xem xét. những yếu tố này bao gồm nhiêt độ bầy ướt phạm vi làm mát cách tiếp cận với nhiệt độ bầu ướt
Điều đầu tiên cần biết về hiệu quả của tháp giải nhiệt
Có hai yếu tố là chỉ số mạnh mẽ về hiệu quả của tháp giải nhiệt: chất lượng nước bổ sung và chu kỳ cô đặc (COC). Những yếu tố này cũng sẽ giúp xác định liệu có chỗ để cải thiện hiệu quả của tháp giải nhiệt hay không.
Nước được sử dụng trong tháp cho quá trình làm mát được luân chuyển qua thiết bị một số lần trước khi thải ra ngoài và COC là một con số định lượng có thể có bao nhiêu chu kỳ. Nó được coi là chỉ số chính về hiệu quả của tháp giải nhiệt.
Giá trị tối ưu cho các chu kỳ cô đặc phụ thuộc nhiều vào chất lượng nước tại địa phương. Do đó, điều quan trọng là phải biết các thành phần nước trang điểm. Thông tin này có thể được trích xuất bằng cách tiến hành một số phân tích hóa học của nước, có thể được báo cáo bởi bên cung cấp nước hoặc thông qua phân tích của các bộ phận xử lý nước.
Các tạp chất bên trong nước bổ sung dẫn đến sự hình thành một số cặn, cùng với dữ liệu thành phần nước có thể góp phần tìm ra COC tối đa.
Bằng cách biết về COC tối đa được khuyến nghị, người ta có thể chỉ cần xác định sự tồn tại của cơ hội cải thiện hiệu quả của tháp giải nhiệt bằng cách so sánh COC tối ưu đó với COC hiện tại. Bây giờ, nếu COC hiện tại ở gần giá trị tối ưu của nó, thì một số công nghệ xử lý nước như hệ thống lọc và thiết bị làm mềm nước có thể hữu ích để tăng chu kỳ cô đặc cao hơn nữa.
Tính toán hiệu suất nhiệt của tháp giải nhiệt
Có hai yếu tố góp phần tính toán hiệu quả của tháp giải nhiệt, đó là phạm vi và cách tiếp cận của tháp giải nhiệt. Như đã đề cập trước đây, hiệu quả của tháp có liên quan nhiều đến nhiệt độ bầu ướt xung quanh. Nhiệt độ nước lạnh sẽ lý tưởng bằng với nhiệt độ bầu ướt này.
Tất nhiên không có gì có thể hoàn hảo trong từ này và trong trường hợp này là như vậy bởi vì một tình huống lý tưởng như vậy chỉ có thể đạt được bằng cách có một tòa tháp rất lớn không chỉ không khả thi mà còn có những vấn đề riêng như lượng bốc hơi và gió lớn (thêm về điều này trong các phần sắp tới).
Cách tiếp cận tháp giải nhiệt
Cách tiếp cận tháp giải nhiệt là sự chênh lệch giữa nhiệt độ nước lạnh ở đầu ra của tháp và nhiệt độ bầu ướt xung quanh. Biện pháp này là một trong những yếu tố quan trọng góp phần mang lại hiệu quả cho tháp giải nhiệt.
Cách tiếp cận = Nhiệt độ nước lạnh – Nhiệt độ bầu ướt
Dãy tháp giải nhiệt
Một chỉ số khác về hiệu quả của tháp giải nhiệt là phạm vi của tháp giải nhiệt, được tính bằng cách trừ nhiệt độ nước đầu ra của tháp khỏi nhiệt độ nước nóng ở đầu vào của tháp giải nhiệt.
Phạm vi = Nhiệt độ nước nóng – Nhiệt độ nước lạnh
Tháp hiệu quả
Bằng cách tính toán phạm vi và cách tiếp cận của tháp giải nhiệt, người ta có thể dễ dàng đạt được hiệu quả của tháp giải nhiệt. Hiệu suất của tháp bằng tỷ lệ phần trăm nhiệt độ nước hạ nhiệt so với chênh lệch giữa nhiệt độ nước nóng và nhiệt độ bầu ướt xung quanh. Do đó, nó có thể được viết lại như sau:
Hiệu suất nhiệt của tháp giải nhiệt = Phạm vi/ (Phạm vi + Cách tiếp cận) x 100
Như có thể thấy từ phương trình trên, hiệu quả của tháp giải nhiệt có tương quan nghịch với nhiệt độ bầu ướt của môi trường xung quanh. Vì nhiệt độ bầu ướt tăng theo nhiệt độ, khí hậu nóng hơn khiến hiệu suất của tháp giải nhiệt thấp hơn, tương thích với trực giác.
Các tính toán liên quan đến hiệu suất tháp giải nhiệt khác
Chu kỳ tập trung
Như đã đề cập trước đây, thành phần nước góp phần tạo nên chu kỳ cô đặc tối đa cho nước trong tháp giải nhiệt. Do đó, COC được định nghĩa là một con số không thứ nguyên biểu thị tỷ lệ của một thông số tương ứng với một số khoáng chất trong nước làm mát với thông số đó trong nước trang điểm.
Tính toán tổn thất gió hoặc trôi
Tổn thất gió hoặc trôi là lượng nước tháp bị mất đối với luồng không khí đi qua tháp. Giá trị này thường được cung cấp bởi nhà sản xuất tháp giải nhiệt, nhưng trong trường hợp không có thông tin nào được cung cấp, giá trị sau đây có thể được giả định cho giá trị của nó:
Windage = 0,3 đến 1,0 phần trăm lượng nước tuần hoàn đối với tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên không có thiết bị khử trôi
Windage = 0,1 đến 0,3 phần trăm lượng nước tuần hoàn đối với tháp giải nhiệt dự thảo cảm ứng không có thiết bị khử trôi
Windage = khoảng 0,005 phần trăm lượng nước tuần hoàn (hoặc ít hơn) nếu tháp giải nhiệt có bộ khử trôi
Windage = khoảng 0,0005 phần trăm lượng nước tuần hoàn (hoặc ít hơn) nếu tháp giải nhiệt có bộ khử trôi và sử dụng nước biển làm nước bổ sung.
Yêu cầu nước trang điểm tháp giải nhiệt
Bằng cách thực hiện cân bằng khối lượng trên tháp giải nhiệt và sử dụng các biện pháp đã nói ở trên, yêu cầu đối với nước bổ sung sẽ là tổng lượng nước xả đáy, tổn thất bay hơi và tổn thất trôi dạt.
Nước trang điểm = Thổi đáy + Tổn thất do bay hơi + Tổn thất do trôi
Tăng hiệu suất tháp giải nhiệt
Có một số yếu tố cần xem xét khi chúng ta tìm cách tăng hiệu quả của tháp giải nhiệt. Tuy nhiên, làm thế nào một người nào đó có thể định lượng tác động của những thay đổi được áp dụng đối với hệ thống và theo dõi chúng sau khi các khu vực cần cải thiện đã được xác định?
Sự thật là việc đo lường sự cải thiện này chỉ có thể được thực hiện thông qua một số phép đo khác! Ví dụ, nên lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng nước và đồng hồ đo độ dẫn điện để giám sát và theo dõi nước bổ sung và độ dẫn điện xả đáy để xem COC đang thay đổi như thế nào. Do đó, điều cần thiết là xem xét một số giá trị tham chiếu để đánh giá mức độ mà các thay đổi đã đóng góp vào hiệu suất của hệ thống.
Bây giờ, hãy cùng chúng tôi khám phá một số cách giúp tăng hiệu suất tháp giải nhiệt:
Giảm thiểu Xả đáy
Xả đáy hạn chế hiệu suất của hệ thống làm mát và giảm thiểu các tác động bất lợi của nó là điều mà chúng ta cần giải quyết khi muốn tăng hiệu suất của tháp giải nhiệt. Câu hỏi ở đây sau đó sẽ là làm thế nào?
Như đã thảo luận trong bài viết khác của chúng tôi về hiệu quả của tháp giải nhiệt mà bạn có thể tìm thấy liên kết ở đầu bài viết này, mục tiêu là giảm thiểu xả đáy để có giá trị COC cao hơn, điều này sẽ giúp tăng hiệu quả của tháp giải nhiệt.
Tất nhiên bằng cách hạ thấp cửa xả đáy, lượng chất thải hóa học thải ra sẽ giảm, đó là tin tốt cho cả môi trường và tình trạng kinh tế của nhà điều hành. Một số hệ thống lọc dòng chảy cũng có thể được bố trí để kiểm soát lượng mảnh vụn rắn thải ra môi trường.
Tiết kiệm nước để tăng hiệu suất tháp giải nhiệt
Một trong những cân nhắc về kinh tế và môi trường quan trọng nhất của tháp giải nhiệt là giảm thiểu lượng nước tiêu thụ cho hệ thống. Do đó, các chiến lược tiết kiệm nước có thể được coi là bước cần thiết để tăng hiệu quả của tháp giải nhiệt.
Hoạt động tối ưu là khi các chu kỳ cô đặc ở giá trị cao nhất có thể và bất kỳ COC nào thấp hơn giá trị tối đa đó cho thấy rằng có khả năng tăng hiệu quả của tháp giải nhiệt thông qua việc tăng COC và do đó giúp tiết kiệm nhiều nước hơn.
Tái Sử Dụng Dòng Nước Thải
Một số hơi nước thải của cơ sở có thể được sử dụng làm nước làm mát để giảm thiểu lượng sử dụng nước ngọt. Những dòng nước như vậy có thể được xử lý trước và sử dụng làm nguồn nước bổ sung mà không gây ra bất kỳ hư hỏng nào cho thiết bị hoặc suy giảm hiệu suất.
Các nguồn nước thải có thể tái sử dụng như vậy thay đổi từ cơ sở này sang cơ sở khác, nhưng nước thải được xử lý từ các nhà máy xử lý nước, xả đáy nồi hơi, thiết bị cơ sở và rửa sàn, rửa ngược bộ lọc, v.v. có thể được coi là như vậy.
Xử lý nước tháp giải nhiệt
Ngoài việc tái sử dụng nước đã xử lý từ các dòng chất thải khác để tăng tiết kiệm nước, còn có khả năng và sự cần thiết phải xử lý nước của chính tháp giải nhiệt để tăng hiệu quả của tháp giải nhiệt. Điều cần quan tâm ở đây là nồng độ khoáng chất trong nước quá trình làm mát.
Nước cho tháp giải nhiệt có thể được lấy từ các nguồn nước mặt, chẳng hạn như hồ hoặc sông hoặc nước ngầm. Ngoài ra, khi nước di chuyển khắp các lối đi để thực hiện nhiệm vụ làm mát, nó sẽ mang theo một số tạp chất từ các bề mặt tiếp xúc trên đường đi. Rõ ràng là những tạp chất như vậy sẽ dẫn đến ăn mòn và hình thành cặn làm giảm tuổi thọ của thiết bị.
Xử lý nước tháp giải nhiệt sẽ giúp loại bỏ khả năng đóng cặn, bám bẩn và hư hỏng thiết bị cũng như ngăn chặn sự cố của các bề mặt truyền nhiệt. Do đó, việc tăng hiệu quả của tháp giải nhiệt có thể đạt được thông qua việc nâng cao chất lượng nước của tháp giải nhiệt đã qua xử lý thông qua các công nghệ xử lý nước tiên tiến hơn.
Tốc độ trình điều khiển tĩnh so với động
Trong trường hợp sử dụng tháp giải nhiệt gió cơ học, cần phải sử dụng động cơ để điều khiển quạt để loại bỏ nhiệt. Hơn nữa, mọi máy bơm nước trong tháp giải nhiệt đẩy nước mát qua hệ thống đều có động cơ làm động cơ. Có thể hiểu rằng tốc độ động cơ đóng một vai trò quan trọng trong khi tăng hiệu quả của tháp giải nhiệt.
Các động cơ tháp giải nhiệt cũ chỉ có thể hoạt động ở một tốc độ nhất định, tức là định mức đầy tải của nó, đây dường như không phải là một cách vận hành hiệu quả, do thực tế là có những tình huống không cần vận hành toàn bộ công suất của tháp giải nhiệt. động cơ. Loại động cơ này được gọi là trình điều khiển tĩnh.
Để giải quyết vấn đề về tốc độ của trình điều khiển tĩnh, các tháp giải nhiệt không được trang bị trình điều khiển động mà sử dụng các công nghệ nâng cao không chỉ hỗ trợ tăng hiệu suất của tháp giải nhiệt mà còn góp phần giảm tiếng ồn phát ra cũng như độ tin cậy và an toàn cao hơn.
Thiết bị tháp giải nhiệt mới sử dụng công nghệ điều khiển động cơ cải tiến có thể tăng hiệu quả tổng thể, đồng thời cải thiện khả năng giảm tiếng ồn, độ tin cậy và an toàn. Các trình điều khiển động như vậy thường có dạng VFD hoặc RVSS sẽ được thảo luận ngay sau đây. Điều này có hai dạng ổ đĩa tần số tháp giải nhiệt — Ổ đĩa biến tần (VFD) và Bộ khởi động mềm giảm điện áp (RVSS).
Bộ khởi động mềm giảm điện áp (RVSS)
Khởi động mềm giảm tốc độ động cơ trong quá trình khởi động để loại bỏ nguy cơ mô-men xoắn ban đầu cao. Chúng chia sẻ nhiều lợi ích với VFD, nhưng chúng rẻ hơn và cần ít không gian hơn. Tuy nhiên, điều chế điện áp động cơ không thể được thực hiện với khởi động mềm; họ chỉ giải quyết vấn đề khởi động động cơ cũng có thể được suy ra từ cái tên. Do đó, khả năng kiểm soát các trình điều khiển này thấp hơn so với VFD.
Ổ đĩa biến tần (VFD)
Biến tần khởi động ổn định ở tốc độ thấp giúp giảm thiểu dao động và tiếng ồn trong quá trình khởi động động cơ. Điều này có nghĩa là khả năng xảy ra trục trặc hoặc hỏng hóc bộ phận do khởi động toàn bộ công suất của trình điều khiển tĩnh gần như bằng không và kết quả là mức mô-men xoắn cao tác động lên các bộ phận tĩnh bị loại bỏ. Tốc độ của chúng sau đó được điều chỉnh dựa trên nhu cầu tải và tất cả điều này dẫn đến hoạt động của động cơ và mức tiêu thụ điện năng hiệu quả hơn nhiều cũng như tuổi thọ của thiết bị cao hơn.
Lợi ích bổ sung của việc tăng hiệu suất tháp giải nhiệt
Bây giờ chúng ta đã thấy một số hành động có thể mang lại hiệu quả cao hơn cho tháp giải nhiệt như thế nào, chúng ta cũng có thể thấy chúng có thể mang lại lợi ích như thế nào cho cơ sở nói chung.
Như đã đề cập, xử lý nước tốt hơn sẽ làm giảm lượng cặn tích tụ trong các phần tháp tương ứng, đảm bảo tốc độ truyền nhiệt cao hơn, giảm khối lượng công việc trên máy nén.
Coi đây là một ví dụ, việc tăng hiệu quả của tháp giải nhiệt không chỉ mang lại hiệu suất thành phần hoạt động tốt hơn mà còn dẫn đến hiệu suất tốt hơn của tất cả các thành phần khác của hệ thống hoạt động tương tác với nhau, dẫn đến chi phí vận hành, chi phí bảo trì và giám sát thấp hơn môi trường.
