Chương 8: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
8.2.1 Kết cấu, yêu cầu của tháp giải nhiệt
Nhiệm vụ
- Nhiệm vụ của tháp giải nhiệt là thải toàn bộ lượng nhiệt do môi chất lạnh ngưng tụ tỏa ra.
- Lượng nhiệt này được thải ra ngoài môi trường nhờ chất tải nhiệt 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 nhận nhiệt ngưng tụ.
Nguyên tắc làm việc
- Nước nóng ra từ thiết bị ngưng tụ được phun đều lên khối đệm. Nhờ khối đệm nước chảy theo hình zig zag 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 tăng lên nhiều lần và nhờ đó quá trình trao đổi nhiệt được tăng cường. Nước bay hơi vào không khí. Quá trình bay hơi nước vào không khí gắn liền quá trình thu nhiệt của môi trường, do đó nhiệt độ của nước giảm xuống. Ngoài nhiệt ẩn do hơi nước mang đi, vẫn có thể có một dòng nhiệt hiện trao đổi giữa không khí và nước. Dòng nhiệt này mạnh hay yếu 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 và nhiệt độ của không khí vào tháp càng thấp.
• Tốc độ không khí càng cao.
8.2.2 Các chi tiết tháp giải nhiệt
Khối đệm
- Quá trình bay hơi nước cơ bản được thực hiện trong khối đệm. Nước chảy xuống theo bề mặt khối đệm còn không khí đi ngược từ dưới lên.
- Khối đệm cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
• Tạo được bề mặt dính ướt lớn, tiếp xúc được với không khí chuyển động ngược chiều.
• Cần có khả năng giữ nước lưu lại lâu trong khối đệm như vậy có khả năng giảm chiều cao cần thiết của tháp.
• Diện tích tiếp xúc với không khí lớn nhưng tổn thất áp suất không khí đi qua khối đệm phải nhỏ. Các dầm đỡ càng ít và càng nhỏ, càng thuận lợi cho quá trình làm việc của tháp.
• Dòng khí đi lần cần phải là dòng chảy rồi để tăng khả năng trao đổi nhiệt.
• Chiều dày của màng nước chảy trên bề mặt phải mỏng để đỡ chắn lối lên của khí.
• Cần phải phân phối đều nước tưới trong khối đệm trên toàn tiết diện ngang của tháp. Nếu nước chảy chỗ tưới dày, chỗ tưới mỏng sẻ giảm hiệu quả.
• Cần tránh hiện tượng nước bị cuốn theo không khí ra ngoài. Quạt gió
- Trong các tháp giải nhiệt thông dụng, người ta sử dụng quạt hướng tâm kiểu hút đặt trên đỉnh tháp.
- Các quạt thường được chế tạo bằng vật liệu nhẹ như polyester gia cường bằng sợi thủy tinh với mục đích:
- Đạt được lưu lượng gió lớn với công suất động cơ nhỏ. - Quạt chạy êm không gây tiếng ồn.
- Quạt thường có bồn cánh nhựa rời gắn rời nhau và nối vào trục động cơ bằng một ổ cố định cánh vào động cơ. Các cánh có thể điều chỉnh được tốc độ và lưu lượng gió. Tuy nhiên, đông cơ quạt đã cố định công suất nên không thể tùy tiện điều chỉnh ra ngoài phạm vi cho phép làm cho động cơ làm việc quá tải hoặc dẫn đến gãy cánh. Các quạt có đường kính 1,2 m trở lên mới chế tạo bằng hợp kim nhôm. Bộ phận phân phối nước
- Việc phân phối nước đều cho mọi vị trí trong toàn bộ khối đệm là rất quan trọng, nó quyết định hiệu quả giải nhiệt của tháp. Có nhiều kiểu phân phối nước. Đối với
- Ưu điểm của dàn phun quay:
• Nước được phân phối với độ đồng đều cao.
• Áp suất nước phun không lớn nên tiết kiệm được công suất bơm.
• Vệt nước chảy ra từ các lỗ của dàn có kích thước lớn nên không bị gió cuốn theo do đó không cần bố trí bộ chắn nước.
Vỏ tháp
- Với cách bố trí quạt trên đỉnh tháp và sử dụng dàn phun quay nên hầu hết các tháp giải nhiệt có dạng hình trụ đứng.
- Vỏ tháp giải nhiệt cần có các yêu cầu sau:
• Kết cấu của tháp phải có tính khí động cao: Gió phải được phân phối đều trên toàn bộ tiết diện ngang của tháp, tổn thất áp suất nhỏ…
• Khối lượng vỏ tháp phải đạt tối thiểu với điều kiện vỏ đủ cứng vững.
• Vỏ phải chịu được thời tiết, phải làm việc được ngoài trời mà không bị han gỉ, hư hỏng.
• Công việc lắp đặt vỏ và các chi tiết phải nhanh chóng dễ dàng.
• Giá thành thấp.