Quelle est une tour de refroidissement?

Le refroidissement est le processus de transfert d'énergie thermique via le rayonnement thermique, la conduction thermique ou la convection. Dans les processus industriels, le refroidissement est obtenu grâce à divers mécanismes nécessitant différents équipements. Le mécanisme de refroidissement industriel le plus couramment accepté est l'utilisation d'une tour de refroidissement.

Eau de refroidissement

L'eau est utilisée comme support de transfert de chaleur dans des tours de refroidissement. L'eau a plusieurs propriétés clés qui en font un bon choix en tant que support de transfert de chaleur:

Haute chaleur spécifique

Haute chaleur de vaporisation

Point d'ébullition élevé

À bas prix

Types de tour de refroidissement:

De nombreuses variables peuvent affecter les systèmes de tour de refroidissement, y compris la qualité de maquillage de l'eau, le calendrier de fonctionnement et les facteurs de stress. Bien qu'il n'y ait que trois types de base de tours de refroidissement, la conception et les différences opérationnelles rendent difficile la généralisation. Aux fins de la présente discussion, nous avons collecté des systèmes de refroidissement en fonction de ce qui se passe avec l'eau de refroidissement. Les trois types de systèmes de refroidissement que nous nous concentrons ici sont les suivants:

Système de refroidissement autrefois

Tour de refroidissement à sec (système de recirculation fermée)

Tour de refroidissement humide (système de recirculation ouverte)

Système de refroidissement autrefois:

En refroidissement une fois par refroidissement, l'eau est pompée à partir d'une source à proximité et ne traverse qu'une seule fois à travers le système pour absorber la chaleur de processus. Il est ensuite renvoyé dans la source d'origine.  Cette source peut être une rivière, un lac, un océan ou bien.

Cette conception est courante lorsque de grands volumes d'eau à faible coût sont disponibles.  De plus, ces systèmes sont typiques lorsque la demande de refroidissement est faible à modérée, les processus ne sont pas critiques, et il y a de la place pour accueillir des équipements importants et des volumes élevés d'eau. Un inconvénient au refroidissement une fois par le refroidissement est la susceptibilité à la perturbation des événements de l'eau stochastiques, tels que des inondations. De plus, ces systèmes sont progressivement éliminés en raison de préoccupations concernant la qualité de l'eau et la conservation.

Tour de refroidissement à sec:

Dans des systèmes de recirculation fermés ou des tours de refroidissement à sec, la chaleur absorbée par l'eau de refroidissement est soit transférée sur un second liquide de refroidissement, soit libérée dans l'atmosphère. Le mot sec est utilisé car l'eau n'est jamais exposée à l'air et, par conséquent, très peu d'eau est perdue. Un moteur automobile est un bon exemple de système de refroidissement fermé.

L'évaporation n'est pas utilisée dans des tours de refroidissement à recirculation fermées. Au lieu de cela, l'air frais se précipite sur une série de petits tubes contenant du liquide de refroidissement en circulation. La chaleur est transférée du liquide chaud à l'intérieur des tubes à l'air froid, ce qui entraîne un refroidissement. Le liquide de refroidissement est ensuite retourné dans le moteur. Les applications industrielles pour le refroidissement recirculé fermé incluent:

Boucles d'eau glacée

Refroidissement de la salle informatique

Contrôleurs de température alimentaire

D'autres processus dans lesquels un petit changement de température est important pour le produit ou l'environnement

Tour de refroidissement humide / tour de refroidissement évaporatif:

Les systèmes de refroidissement à recirculation ouverte ou des tours de refroidissement humides sont les conceptions les plus largement utilisées dans l'industrie. Comme dans les systèmes de recirculation fermés, le système ouvert utilise la même eau encore et encore. Sa caractéristique la plus visible est la grande tour de refroidissement extérieure qui utilise l'évaporation pour libérer la chaleur de l'eau de refroidissement. En raison du mécanisme, ce type de tour de refroidissement est également appelé tour de refroidissement évaporatif. Ce système se compose de trois équipements principaux: la ou les pompe à eau recirculante, les échangeurs de chaleur (s) et la tour de refroidissement

Comment fonctionne des tours de refroidissement humides:

Les systèmes de refroidissement de la recirculation ouverte fonctionnent «Tours humides», où l'eau de refroidissement est en contact direct avec un flux d'air ascendant. L'eau de l'échangeur de chaleur est pompée uniformément sur le pont supérieur de la tour de refroidissement.  Il cascade et est brisé en minuscules gouttelettes car elle traverse une série de plaques d'éclaboussures, appelées remplissage de la tour de refroidissement.  Ce remplissage peut être des feuilles de plastique ondulées, des lattes en bois ou d'autres appareils qui augmentent la surface, améliorant ainsi l'évaporation.  Alors que les gouttelettes d'eau rebondissent du remplissage de la tour de refroidissement, les molécules les plus chaudes s'éloignent de l'eau et sont transportées et hors de la tour comme "dérive".  L'eau refroidie restante recueille dans un réservoir au bas de la tour, appelée bassin.  Cette eau refroidie peut maintenant être pompée dans l'échangeur de chaleur.

Traitement de la tour de refroidissement

L'eau peut être traitée avec des inhibiteurs chimiques pour étendre le point de saturation des matériaux insolubles et empêcher la mise à l'échelle et la corrosion. Le traitement de l'eau avec des produits chimiques de la tour de refroidissement est préférable à fournir de l'eau douce en raison de problèmes environnementaux et de coût.

Tour de refroidissement

Les produits chimiques de la tour de refroidissement sont utiles pour augmenter le point de saturation dans l'eau de refroidissement. Cependant, il existe une limite à la concentration en solides ou à la concentration de concentration pouvant gérer par un inhibiteur chimique.  Pour cette raison, des solides dissous dans de l'eau de refroidissement sont réduits en éliminant ou en «soufflant» un pourcentage d'eau du système et en le remplaçant d'eau douce.

Contrôle de la tour de refroidissement

La mesure de la mesure et du contrôle de la conductivité permet un calcul précis des quantités et du calendrier de purge. La mesure et le maintien de la conductivité est essentielle, car un contrôle de purge pauvre peut conduire à:

La mise à l'échelle et la corrosion (lorsque la conductivité est trop élevée) ou

Ressources gaspillées, y compris les produits chimiques de la tour d'eau et de refroidissement (lorsque le système pourrait tolérer une eau de conductivité plus élevée)

CONSIDÉRATIONS SUPPLÉMENTAIRES

Risques de refroidissement de la recirculation fermée

Contrairement aux tours de refroidissement humides, les tours de refroidissement à sec ont un profil de température relativement bas et ne reposent pas sur l'évaporation. Cela réduit le risque de mise à l'échelle dans ces systèmes. Cependant, le risque de corrosion est toujours significatif dans les tours de refroidissement à sec, en raison de la solubilité élevée de l'oxygène dissous à basses températures. De plus, les basses températures peuvent favoriser l'encrassement microbien en raison de la capacité des populations bactériennes à survivre dans l'environnement de la tour de refroidissement.

Dépôts microbiologiques

Le maquillage L'eau et le vent peuvent transporter des micro-organismes dans un système d'eau de refroidissement. Dans certaines conditions, les communautés microbiennes se multiplient dans le système, causant des problèmes. Le stress microbiologique peut affecter n'importe quel composant dans un système de refroidissement. En fait, le stress microbiologique est souvent la contrainte la plus significative sur les systèmes de refroidissement, car elle peut favoriser d'autres types de contraintes. Par exemple:

La corrosion se produit sous la couche de la boue bactérienne

Les molécules inorganiques deviennent piégées dans la couche de boue, conduisant à la mise à l'échelle

Prévenir les dépôts microbiologiques dans des tours de refroidissement

Un programme de contrôle microbien efficace met l'accent sur les communautés microbiennes spécifiques endommageant un système de refroidissement donné. Les biocides appropriés peuvent être sélectionnés, peut-être conjointement avec des dispersants à pénétrer et à éliminer les dépôts. Le biocide oxydant du chlore est couramment utilisé dans le biocontrôle ainsi que certains biocides non oxydants. Le brome ou le dioxyde de chlore est utilisé au lieu de chlore pour les systèmes de contrainte lourds. Les traitements microbiologiques peuvent nécessiter un contrôle du pH et des autres paramètres de qualité de l'eau afin d'assurer une efficacité maximale.

Autres types d'encrassement de la tour de refroidissement

Matériau solide autre que l'échelle, comme les débris en suspension dans l'air, les produits de corrosion, le processus dans les fuites et les solides en suspension, s'accumulent dans le système et contribue à la perte d'efficacité et de détérioration de l'équipement. Une variété de facteurs influencent le niveau d'encrassement. Vous devrez peut-être comprendre le type d'encrassement et la source afin de déterminer le meilleur moyen de le contrôler. Cela peut impliquer des recommandations pour des améliorations mécaniques, une clarification de l'eau de maquillage ou l'ajout de dispersants spécifiques au problème d'encrassement. La filtration de flux latéral peut également être une solution pour les systèmes de contrainte d'encrassement graves.

Capteurs& Instrumentation pour le traitement de l'eau de la tour de refroidissement:

Les paramètres de contrôle d'instrumentation les plus importants dans le traitement de l'eau de la tour de refroidissement sont la conductivité et le pH. Les paramètres de qualité de l'eau supplémentaires qui doivent être mesurés en ligne ou échantillonnés comprennent fréquemment la turbidité, les solides en suspension total (TSS), le chlore libre et le potentiel de réduction de l'oxydation (ORP).