D) CÂU HỎI, BÀI TẬP, NỘI DUNG ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CHƯƠNG
B) NỘI DUNG: 6.1 Thiết bị ngưng tụ
6.3. Tháp giải nhiệt
6.3.1. Nguyên tắc cấu tạo và làm việc
a) Nguyên tắc cấu tạo
Hình 6.10 giới thiệu nguyên tắc cấu tạo của tháp giải nhiệt thường dùng trong hệ thống lạnh cùng với bơm và bình ngưng tụ hệ thống lạnh.
b) Nhiệm vụ
- Tháp giải nhiệt phải giải được toàn bộ lượng nhiệt do quá trình ngưng tụ của môi chất lạnh trong bình ngưng tỏa ra.
- Chất tải lạnh trung gian là nước. Nhờ quạt gió và dàn phun mưa, nước bay hơi một phần và giảm nhiệt độ xuống tới mức yêu cầu để được bơm trở lại bình ngưng thuận nhiệt ngưng tụ.
c) Nguyên tắc làm việc
Nước nóng từ bình ngưng được phun đều lên khối đệm. Nhờ khối đệm nước chảy theo các đường zic - zắc với thời gian lưu lại khá lâu trong khối đệm. Không khí được hút từ dưới lên nhờ quạt. Cũng nhờ khối đệm, diện tích tiếp xúc giữa nước và không khí cũng tăng lên nhiều lần và nhờ đó quá trình trao đổi chất và trao đổi nhiệt được tăng cường. Nước bay hơi vào không khí. Quá trình bay hơi nước gắn liền với quá trình thu nhiệt của môi trường, do đó nhiệt độ của nước giảm xuống.
Hình 6.10. Tháp giải nhiệt RINKI (Cooling Tower Institute)
6 -vỏ tháp; 7 - lưới bảo vệ đường gió vào; 8 - ống dẫn nước vào; 9 - bồn nước; 10 - cửa chảy tràn; 11 - cửa xả đáy; 12 - cửa nước ra (về bơm);
13 - cửa nước vào (nước nóng từ bình ngưng vào); 14 - van phao lấy nước bổ sung; 15 - các thanh đỡ trên cửa lấy gió; 16 - các thanh đỡ khối đệm; 17 - khối đệm; 18 - các thanh đỡ cơ động; 19 - cánh quạt; 20 - thang;
Ngoài nhiệt ẩm do hơi nước mang đi, vẫn có thể có một dòng nhiệt trao đổi giữa không khí và nước. Dòng nhiệt này yếu hay mạnh tùy thuộc vào trạng thái không khí vào tháp và trạng thái nước phun. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra càng mạnh, hiệu quả trao đổi nhiệt càng lớn, năng suất giải nhiệt của tháp càng tăng khi:
- Độ ẩm của không khí càng thấp. - Tốc độ không khí càng cao.
- Bề mặt trao đổi nhiệt giữa nước và không khí càng lớn. 6.3.2. Các chi tiết tháp giải nhiệt
a) Khối đệm
Quá trình bay hơi nước cơ bản được thực hiện trong khối đệm. Nước chảy theo các bề mặt khối đệm (với nhiều đường zic - zắc khác nhau) từ trên xuống còn không khí đi ngược từ dưới lên. Để đạt được sự phân phối nước và không khí đồng đều ở mọi vị trí trong khối đệm.
Hình 6.10 giới thiệu tháp giải nhiệt của RINKI. Các khối đệm ở đây là các tấm nhựa cán định hình cuộn lại nên rất nhẹ và có bề mặt trao đổi nhiệt lớn.
b) Quạt gió
Trong tháp giải nhiệt sử dụng cho hệ thống lạnh, người ta dùng cả quạt hướng trục và quạt ly tâm. Hình 6.11 giới thiệu cách đặt quạt ly tâm và hướng trục khác nhau.
Quạt đặt ở dưới tuy cồng kềnh và chiếm chỗ nhưng thuận tiện cho việc kiểm tra bảo dưỡng quạt. Khi đặt quạt phía dưới cần có bộ phân phối gió 4.
Hình 6.11. Khả năng bố tri quạt ly tâm và hướng trục cho tháp giải nhiệt
1 - chắn nước; 2 - dàn phun; 3 - khối đệm; 4 - bộ phân gió; 5 - quạt ly tâm; 6 - quạt hướn trục
Các quạt ly tâm và hướng trục thường được chế tạo bằng vật liệu nhẹ như chất dẻo, polyester gia cường bằng sợi thủy tinh với mục đích:
- Đạt được lưu lượng lớn với công suất động cơ nhỏ. - Quạt chạy êm không gây ra tiếng ồn.
c) Bộ phân phối nước
Việc phân phối nước đều cho mọi vị trí trong toàn khối đệm là rất quan trọng, nó quyết định hiệu quả giải nhiệt của tháp. Có nhiều kiểu phân phối nước và mỗi kiểu phù hợp với mỗi loại cấu tạo và vỏ tháp cũng như khối đệm. Loại máng chảy tràn phù hợp với tốc độ gió nhỏ và các tháp hình chữ nhật. Loại vòi phun phù hợp với nhiều dạng tháp khác nhau.
Để đạt độ đồng đều cao khi phân phối nước cho khối đệm người ta sử dụng dàn phun quay, phương pháp này còn có ưu điểm là áp suất yêu cầu không cao nên tiết kiệm được công suất bơm. Dàn phun quay biểu diễn trên hình 6.10 là các chi tiết 4 và 5. Nước theo đường ống 8 vào tháp và theo trục giữa đi lên dàn phun. Dàn phun có 4 ống phun bố trí 1 hoặc 2 hàng lỗ phía dưới để phun nước. Có thể bố trí thêm cánh 5 để chặn nước.
d) Vỏ
Theo cách bố trí quạt bên dưới hay trên mà có rất nhiều dạng vỏ khác nhau: dạng hình chữ nhật, dạng ô van, dạng hình trụ...
Vỏ tháp giải nhiệt cần có các yêu cầu sau:
- Kết cấu của tháp có tính khí động cao, tiết diện gió vào không quá nhỏ, không có các vị trí quẩn gió gây tổn thất áp suất, không có các vị trí thiếu gió, gió phải được phân phối đều trên toàn bộ tiết diện, các đường thắt và mở gió phải hợp lý đảm bảo lưu lượng tối đa, tổn thất áp suất tối thiểu...
- Khối lượng vỏ phải đạt tối thiểu với điều kiện vỏ cứng vững.
- Vỏ chịu được thời tiết, phải làm việc được ở ngoài trời hàng vài chục năm không bị han rỉ, hư hỏng. - Vỏ cần có hình dáng thích hợp với mặt bằng, diện tích lắp đặt, có thẩm mỹ cao.
- Công việc lắp đặt vỏ và các chi tiết phải nhanh chóng, dễ dàng. - Giá thành phải hạ.
6.3.3. Tính chọn tháp giải nhiệt
Có nhiều phương pháp tính chọn tháp giải nhiệt. Các tính toán này thường khá phức tạp. Ở đây chỉ giới thiệu một cách tính chọn tháp giải nhiệt đơn giản từ catalog máy.
Từ bảng các đặc tính kỹ thuật cơ bản của tháp giải nhiệt và bảng vật liệu tiêu chuẩn chế tạo tháp giải nhiệt ghi trên catalog máy ta tính toán được năng suất lạnh tối đa với vật liệu làm tháp giải nhiệt. Tháp giải nhiệt được tính toán theo điều kiện khí hậu nước ngoài nên có sai lệch so với điều kiện khí hiệu của Việt Nam, do đó phải tiến hành kiểm tra lại.
6.3.4. Lắp đặt, vận hành
Khi lắp đặt, vận hành tháp giải nhiệt cần lưu ý một số vấn đề sau:
- Ví trí lắp đặt cần phải đảm bảo thông gió hoàn toàn, dòng khí của quạt gió không bị vướng, tái tuần hoàn hoặc bị quẩn làm cho lưu lượng gió giảm, độ ẩm gió tăng, làm giảm năng suất thải nhiệt của tháp.
- Cần phải chọn vị trí lắp đặt sao cho tiếng ồn do quạt và bơm nước ít ảnh hưởng đến con người nhất đặc biệt khi tháp và bơm nước đặt trên mái.
- Cần phải chọn vị trí lắp đặt sao cho bụi nước bị cuốn theo không khí không ảnh hưởng đến công trình xây dựng và kiến trúc như làm ướt tường, cửa sổ, cửa kính gây rêu mốc và tạo độ ẩm không khí cao ở các không gian xây dựng.
- Không được bố trí tháp giải nhiệt ở những nơi có các dòng khí nóng, trong các phòng hoặc không gian có không khí quá bẩn.