Progettazione della torre di raffreddamento

Le torri di raffreddamento sono dispositivi di rimozione del calore per processi industriali. Sono definiti come qualsiasi dispositivo di ricircolo dell'acqua aperto che utilizza ventilatori o tiraggio naturale per aspirare o forzare il contatto dell'aria e raffreddare l'acqua per evaporazione. Le torri di raffreddamento riducono al minimo l'inquinamento termico dei dissipatori di calore naturali dell'acqua e consentono il riutilizzo dell'acqua circolante.

Le torri di raffreddamento possono essere caratterizzate dal modo in cui l'aria viene spostata. Ad esempio, le torri di tiraggio meccanico utilizzano ventilatori meccanici per spostare l'aria attraverso il sistema. Queste torri implementano un meccanismo di tiraggio forzato o indotto.

Le torri di raffreddamento a tiraggio naturale utilizzano il flusso d'aria convettivo naturale che si sposta lungo il camino per raffreddare l'acqua. Questi sistemi sono molto grandi (+400 piedi di altezza) e possono superare i flussi di 500.000 gpm (galloni al minuto). A causa delle loro dimensioni, vengono utilizzati principalmente dalle società di servizi energetici. Tipo di ciclo

Oltre al progetto di tiraggio e flusso, le torri di raffreddamento possono anche essere a circuito chiuso o aperto. I sistemi a circuito aperto sono strutture chiuse che distribuiscono acqua calda su un "riempimento" con materiale di imballaggio. Il riempimento fornisce un'interfaccia aria-acqua notevolmente ampliata per il riscaldamento dell'aria e l'evaporazione. L'acqua viene raffreddata dal contatto diretto con l'aria che la attraversa.

L'acqua raffreddata viene raccolta in un bacino di acqua fredda sotto il livello di riempimento da cui viene pompata nuovamente attraverso il sistema. L'aria riscaldata e carica di umidità che lascia il riempimento viene scaricata nell'atmosfera in un punto sufficientemente lontano dalle prese d'aria per impedirne il ritorno nella torre. I sistemi a circuito chiuso funzionano in modo simile ai sistemi di refrigerazione.

Il fluido di raffreddamento (solitamente acqua o una miscela di glicole) è contenuto all'interno di un sistema di tubazioni chiuso e il raffreddamento evaporativo avviene facendo scorrere acqua sul tubo contenente l'acqua riscaldata.

L'aria viene aspirata attraverso l'acqua ricircolante che scorre a cascata all'esterno dei tubi caldi, fornendo un raffreddamento evaporativo simile a una torre di raffreddamento aperta.

Il funzionamento delle torri di raffreddamento indirette è quindi molto simile a quello delle torri di raffreddamento aperte con un'eccezione: il fluido di processo da raffreddare è contenuto in un circuito "chiuso" e non è direttamente esposto all'atmosfera o all'acqua esterna ricircolata. Materiali di costruzione

Esistono numerosi materiali che possono essere utilizzati per costruire ciascun componente di una torre di raffreddamento, a seconda del progetto e dell'applicazione.

I metalli utilizzati nelle torri includono rame per il trasferimento di calore e le tubazioni, alluminio per le pale dei ventilatori e acciaio zincato o acciaio al carbonio rivestito per i componenti strutturali. Alcuni componenti disciolti nell'acqua hanno la tendenza a corrodere i metalli e una maggiore resistenza alla corrosione richiede l'uso di acciaio inossidabile o materiali non metallici per prolungare la durata del componente.

Il poliestere rinforzato con fibra di vetro (FRP) è un materiale duro e leggero, resistente alla corrosione e in grado di sopportare carichi pesanti. Può essere utilizzato per la costruzione delle parti principali del corpo della torre e di componenti più piccoli del sistema. Questo materiale viene utilizzato in sistemi in cui le sostanze chimiche presenti nell'acqua di raffreddamento sarebbero altamente corrosive per i metalli.

Polimeri come cloruro di polivinile (PVC), polietilene e polipropilene sono preferiti come componenti non strutturali nelle torri dove il potenziale di corrosione dell'acqua inibisce l'uso di metalli. Il legno è un materiale da costruzione comune utilizzato nella costruzione di ampie torri di raffreddamento.

È più conveniente nei progetti che richiedono molto materiale, dove la manodopera sul campo per la costruzione diventa meno importante. Il legno è soggetto a lisciviazione (perdita di sostanze chimiche conservanti del legno causata dal flusso dell'acqua), che può portare al degrado del materiale nel tempo. Il calcestruzzo viene utilizzato come materiale principale nelle torri di raffreddamento a flusso naturale.

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