Tháp giải nhiệt là gì? phân loại và cấu tạo

Một tháp làm mát là một thiết bị từ chối nhiệt mà từ chối lãng phí nhiệt cho bầu không khí thông qua việc làm mát của một dòng nước đến một nhiệt độ thấp hơn. Tháp giải nhiệt có thể sử dụng sự bay hơi của nước để loại bỏ nhiệt quá trình và làm mát chất lỏng làm việc đến gần nhiệt độ không khí bầu ướt hoặc trong trường hợp tháp giải nhiệt khô mạch kín , chỉ dựa vào không khí để làm mát chất lỏng làm việc gần nhiệt độ không khí khô .

Các ứng dụng phổ biến bao gồm làm mát nước tuần hoàn được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu , hóa dầu và các nhà máy hóa chất khác , nhà máy nhiệt điện , nhà máy điện hạt nhân và hệ thống HVAC cho các tòa nhà làm mát. Việc phân loại dựa trên loại cảm ứng không khí vào tháp: các loại tháp giải nhiệt chính là dự thảo tự nhiên và tháp giải nhiệt cảm ứng .

Tháp giải nhiệt có kích thước khác nhau từ các đơn vị nhỏ trên mái nhà đến các cấu trúc hyperboloid rất lớn (như trong hình ảnh liền kề) có thể cao tới 200 mét (660 ft) và đường kính 100 mét (330 ft), hoặc các cấu trúc hình chữ nhật có thể cao hơn 40 mét (130 ft) và dài 80 mét (260 ft). Các tháp làm mát hyperboloid thường được liên kết với các nhà máy điện hạt nhân , mặc dù chúng cũng được sử dụng trong một số nhà máy đốt than và ở một mức độ nào đó trong một số nhà máy hóa chất lớn và công nghiệp khác. Mặc dù những tòa tháp lớn này rất nổi bật, nhưng phần lớn các thap giai nhiet nhỏ hơn nhiều, bao gồm nhiều đơn vị được lắp đặt trên hoặc gần các tòa nhà để thải nhiệt từ điều hòa .

Lịch sử tháp giải nhiệt

Thap giai nhiet nuoc có nguồn gốc từ thế kỷ 19 thông qua việc phát triển các bình ngưng để sử dụng với động cơ hơi nước . [2] Bình ngưng sử dụng nước tương đối mát, thông qua nhiều phương tiện khác nhau, để ngưng tụ hơi nước thoát ra từ các xi lanh hoặc tua bin. Điều này làm giảm áp suất ngược , từ đó làm giảm mức tiêu thụ hơi, và do đó tiêu thụ nhiên liệu, đồng thời tăng công suất và tái chế nước lò hơi. [3] Tuy nhiên, các bình ngưng đòi hỏi một nguồn cung cấp nước làm mát dồi dào, mà không có chúng là không thực tế. [4] [5]Việc tiêu thụ nước làm mát của các nhà máy điện và chế biến nội địa được ước tính sẽ làm giảm khả năng cung cấp điện cho phần lớn các nhà máy nhiệt điện vào năm 2040. [6] Mặc dù việc sử dụng nước không phải là vấn đề với động cơ hàng hải , nhưng nó tạo thành một hạn chế đáng kể cho nhiều hệ thống trên đất liền.

Vào đầu thế kỷ 20, một số phương pháp tái chế nước làm mát đã được sử dụng ở những khu vực thiếu nguồn cung cấp nước đã được thiết lập, cũng như tại các khu vực đô thị nơi nguồn nước của thành phố có thể không được cung cấp đủ; đáng tin cậy trong thời gian nhu cầu; hoặc đủ khác để đáp ứng nhu cầu làm mát. [2] [5] Ở những khu vực có đất sẵn có, các hệ thống có dạng ao làm mát ; ở những khu vực có diện tích đất hạn chế, như ở thành phố, chúng có dạng tháp giải nhiệt. [4] [7]

Những tòa tháp ban đầu này được đặt ở trên nóc tòa nhà hoặc dưới dạng các cấu trúc đứng tự do, được cung cấp không khí bởi quạt hoặc dựa vào luồng không khí tự nhiên. [4] [7] Một cuốn sách giáo khoa kỹ thuật của Mỹ từ năm 1911 đã mô tả một thiết kế là “vỏ hình tròn hoặc hình chữ nhật của tấm ánh sáng có hiệu lực, một ống khói được rút ngắn theo chiều dọc (cao 20 đến 40 ft) và mở rộng ra rất nhiều. trên cùng là một tập hợp các máng phân phối, trong đó nước từ bình ngưng phải được bơm, từ đó, nó chảy xuống trên “thảm” làm bằng những thanh gỗ hoặc màn hình dây dệt, lấp đầy không gian trong tháp. ” [7]

Một tháp giải nhiệt hyperboloid được cấp bằng sáng chế bởi các kỹ sư người Hà Lan Frederik van Iterson và Gerard Kuypers vào năm 1918. [8] Tháp giải nhiệt hyperboloid đầu tiên được xây dựng vào năm 1918 gần Heerlen . Những cái đầu tiên ở Vương quốc Anh được chế tạo vào năm 1924 tại nhà máy điện Lister Drive ở Liverpool , Anh, để làm mát nước được sử dụng tại một nhà máy điện đốt than.

Phân loại tháp giải nhiệt

Phân loại theo hình dáng thiết kế của tháp giải nhiệt:Chúng ta có thể phân loại tháp làm mát nước dựa trên những tiêu chí nào? Có bao nhiêu loại tháp giải nhiệt nước trên thị trường hiện nay? Sau đây là một số thông tin cơ bản về các cách phân loại thiết bị làm mát này, hy vọng sẽ hữu ích với quý khách.

Theo thiết kế bên ngoài, chúng ta có thể phân chia tháp giải nhiệt nước công nghiệp thành 2 loại là tháp giải nhiệt tròn và tháp giải nhiệt vuông.

Tháp giải nhiệt tròn: là loại tháp được thiết kế theo hình tròn, sử dụng phổ biến trong các nhà máy sản xuất điều hòa không khí, công nghiệp đông lạnh hoặc ngành ép nhựa,… Tháp có độ bền cơ học cao, chống ăn mòn và gỉ sét tốt, có khả năng chống chịu tốt trước điều kiện môi trường khắc nghiệt. Đồng thời, tháp hạ nhiệt tròn cũng có thể lắp đặt dễ dàng và giá thành phải chăng.

Tháp giải nhiệt vuông và tháp giải nhiệt tròn

Tháp giải nhiệt vuông: được thiết kế theo cấu trúc hình vuông, đơn giản và thuận tiện khi lắp ráp tại các công trường. Các tháp hạ nhiệt dạng vuông cũng có thể liên kết với nhau để tạo thành một tổ hợp cho hiệu suất làm mát nước cao hơn, đảm bảo yêu cầu giải nhiệt của các nhà xưởng sản xuất. Tháp vuông của các thương hiệu uy tín như tháp giải nhiệt Tashin, tháp giải nhiệt Liang Chi chủ yếu được dùng cho ngành sản xuất thực phẩm, dược phẩm, điện tử,…

Phân loại tháp giải nhiệt theo cơ chế sử dụng nguồn nước:

Theo cách sử dụng nguồn nước làm mát, chúng ta có thể phân loại tháp giải nhiệt cooling tower thành tháp giải nhiệt không tuần hoàn, tháp giải nhiệt tuần hoàn kín và tháp giải nhiệt tuần hoàn hở.

Tháp giải nhiệt không tuần hoàn: thiết bị thường lấy nước từ những nơi có trữ lượng dồi dào như sông, hồ vì tháp được thiết kế không tái sử dụng nước làm mát nên cần nguồn nước rẻ để tiết kiệm chi phí. Nước đầu vào cho tháp cũng thường phải xử lý để chống cáu cặn và vi sinh.

Tháp giải nhiệt tuần hoàn kín: là loại tháp hạ nhiệt không loại bỏ nguồn nước sau khi làm mát mà luôn giữ một lượng nước cố định trong đường ống. Thiết bị cũng cần tới các giải pháp chống ăn mòn và ngừa vi sinh để luôn hoạt động ổn định và bền bỉ cùng thời gian.

Tháp giải nhiệt tuần hoàn hở: là loại tháp giải nhiệt công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Với thiết bị này, nước tuần hoàn bị hao hụt do bay hơi sẽ liên tục được cấp bù bằng một lượng tương đương nên chất lượng nước sẽ thay đổi liên tục. Vì tháp dạng hở nên người dùng cần thường xuyên theo dõi, kiểm soát và vệ sinh, bảo dưỡng cho thiết bị.