Hoe werkt een koeltoren met gesloten-circuit?

Interne gesloten mediumcirculatie: transport van de kernwarmtedrager

Het kernkenmerk van een gesloten koeltoren is dat het koelmedium (meestal zacht water, ethyleenglycoloplossing of speciale warmteoverdrachtsvloeistof) circuleert in een afgesloten spiraallus, zonder direct contact met buitenlucht of sproeiwater-wat de essentie is van 'gesloten' zijn.

Tijdens bedrijf wordt het hete medium dat moet worden gekoeld (bijvoorbeeld medium met hoge-temperatuur uit koelmachines of industriële reactoren) door een circulatiepomp naar de warmtewisselaars van de gesloten koeltoren gevoerd. Het medium stroomt continu in de spoelen en draagt ​​de warmte over aan de wanden van de spoelen.

De spoelen zijn doorgaans gemaakt van roestvrij staal, een titaniumlegering of een koperlegering, die een uitstekende thermische geleidbaarheid en corrosieweerstand hebben, waardoor een snelle warmtegeleiding van het medium naar de wanden van de spoel mogelijk is. Na de warmteoverdracht keert het medium met lage- temperatuur via de spiraaluitlaat terug naar de gekoelde apparatuur om door te gaan met het absorberen van warmte, waardoor een continue gesloten circulatie ontstaat.

De sleutel tot deze verbinding is het handhaven van de dichtheid van de lus om mediumlekkage of luchtinfiltratie te voorkomen, wat mediumverslechtering en pijpleidingcorrosie zou kunnen veroorzaken. Daarom is het systeem meestal uitgerust met een expansievat (om drukschommelingen op te vangen), een suppletiepomp (om het mediumverlies aan te vullen) en een precisiefilter (om onzuiverheden te verwijderen).

Externe spray en verdampingswarmte-uitwisseling: warmteoverdracht naar de atmosfeer

De buitenkant van een gesloten koeltoren heeft een open structuur, waarbij de warmte van de batterijen wordt afgevoerd via verdamping van sproeiwater en luchtconvectie.-Dit is de kernverbinding voor warmtedissipatie, verdeeld in twee stappen: 'sproeiwatercirculatie' en 'verdamping + convectiewarmte-uitwisseling'.

Spuitwatercirculatie

Aan de onderkant van de toren is een opvangbak geïnstalleerd. Een sproeipomp brengt het koelwater in het carter onder druk en spuit het via het bovenste sproeiapparaat gelijkmatig op het buitenoppervlak van de warmtewisselaarspiralen, waardoor een uniforme waterfilm ontstaat. Het sproeiwater komt volledig in contact met de buitenwanden van de spoelen, absorbeert de warmte die door de wanden wordt overgedragen en valt vervolgens na temperatuurstijging terug in het carter, waardoor de interne circulatie van het sproeiwater wordt voltooid. De opvangbak is meestal uitgerust met een doseerapparaat voor de stabilisatie van de waterkwaliteit om kalkaanslag en microbiële groei in het spuitwater te voorkomen, wat anders de efficiëntie van de warmtewisseling zou kunnen beïnvloeden.

Verdamping + Convectie Warmte-uitwisseling

Aan de onder- of zijkant van de gesloten koeltoren wordt een axiale ventilator geïnstalleerd. Wanneer de ventilator werkt, zuigt hij lucht op omgevingstemperatuur aan van buiten de toren, en de lucht stroomt naar boven door de opening tussen de spoelen en de waterfilm. Er vinden op dit moment twee soorten warmte-uitwisseling plaats: ten eerste,verstandige warmte-uitwisseling-lucht komt rechtstreeks in contact met de waterfilm met hoge- temperatuur, waardoor warmte wordt overgedragen via temperatuurverschillen; seconde,latente warmte-uitwisseling-een deel van het sproeiwater verdampt onder luchtstroom, waardoor een grote hoeveelheid latente verdampingswarmte wordt geabsorbeerd (goed voor 70%-80% van de totale warmtedissipatie), waardoor de temperatuur van de buitenwanden van de spiraal snel daalt.

De verwarmde en bevochtigde lucht wordt via de bovenkant van de toren afgevoerd, waardoor het grootste deel van de warmte wordt afgevoerd, terwijl het niet-verdampte spuitwater terugvalt naar de put voor recycling. Een klein verdampingsverlies wordt gecompenseerd door het aanvullen van zoet water.

Luchtvolumeregeling en hulpsystemen: optimalisatie van operationele efficiëntie

Om zich aan verschillende belastingen en omgevingsomstandigheden aan te passen, zijn gesloten koeltorens uitgerust met luchtvolumeregeling en hulpsystemen om operationele stabiliteit en energie-efficiëntie te garanderen:

Variabele frequentie ventilatorregeling: Past automatisch de ventilatorsnelheid (of het aantal werkende ventilatoren) aan op basis van de temperatuur van het medium aan de uitlaat van de warmtewisselaars. Wanneer de koelbelasting laag is, wordt de ventilatorsnelheid verlaagd om energie te besparen; wanneer de omgevingstemperatuur te hoog is (bijvoorbeeld in de zomer), wordt de snelheid verhoogd om het luchtvolume te vergroten en een warmteafvoereffect te garanderen.

Anti-apparaten voor bevriezing: In koude gebieden of tijdens werking met lage- winterlasten kan het medium in de batterijen bevriezen als gevolg van de lage temperatuur. Het systeem is uitgerust met elektrische verwarming, stoomverwarming of een circulatie-bypassapparaat om de mediumtemperatuur boven het vriespunt te houden; Ondertussen kan het spuitsysteem overschakelen naar "droge werking" (stoppen met spuiten en alleen afhankelijk zijn van luchtconvectie voor warmte-uitwisseling) om schade aan de toren veroorzaakt door bevroren spuitwater te voorkomen.

Ontwerp voor ontwaseming: Bovenaan de toren is een demister geïnstalleerd, die kleine waterdruppeltjes in het sproeiwater kan opvangen (met een opvangpercentage van meer dan 99%). Dit vermindert niet alleen de waterverspilling, maar voorkomt ook dat waterdruppels met de lucht worden afgevoerd, wat vocht of corrosie in de omgeving zou kunnen veroorzaken.

Samenvatting van het algehele werkproces

De werking van een koeltoren met gesloten-circuit kan als volgt worden samengevat: heet medium komt de batterijen binnen → warmtegeleiding door de wanden van de batterij → spatwater absorbeert warmte → lucht verdampt en voert warmte af → gekoeld medium keert terug.

Het hete medium stroomt in afgedichte spoelen en warmte wordt via de wanden van de spoel overgedragen naar de externe sproeiwaterfilm; lucht die door de ventilator wordt geïntroduceerd, komt in contact met de waterfilm en voert warmte uit de toren door verdamping en convectie; het gekoelde medium keert terug naar de apparatuur voor recycling, terwijl het sproeiwater herhaaldelijk in de toren circuleert, waarbij slechts een kleine hoeveelheid verdampingsverlies wordt aangevuld.

Dit ontwerp behoudt het voordeel van een hoog-efficiënte verdampingswarmtedissipatie van open koeltorens, terwijl contaminatie- en kalkproblemen veroorzaakt door direct contact tussen het koelmedium en de buitenwereld worden vermeden, waardoor de dubbele doelstellingen van "hoog-efficiënte warmteafvoer + gemiddelde bescherming" worden bereikt.