rashladni tornjevi- termotehnika.pptx

RASHLADNI TORNJEVI

Kolegij :

Termotehnika

Studenti:

Darko Adžić

Ana Jelinić

Tomislav Majher

1

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u OsijekuPrehrambeno tehnološki fakultet

Smjer: Procesno inženjerstvo

Osijek , 13. 1. 2012.

Rashladni tornjevi 2

Pomoćna postrojenja u industrijskim pogonima

Sastavni dio postrojenja, ne ulaze direktno u materijal koji stvara proizvode i nusproizvode

U rashladnom tornju zagrijana rashladna voda, koja se vraća iz procesa, hladi se zrakom

Lijevokretni kružni procesi (procesi za dobivanje niskih temperatura)

Potrošnja vode u rashladnom tornju je oko 5% potrošnje što ovaj sustav čini najjeftinijim za rad s vodom te su gubici zagrijane vode (odmuljivanje) vrlo mali, čime se smanjuju negativne posljedice za okoliš

Rashladni tornjevi 3

1. RASHLADNA VODA

Ključno pomoćno sredstvo kod rashladnih tornjeva

koristi se za oduzimanje (izmjenu topline) da bi se mogla koristiti, nužna priprema i

obrada vode u rashladne svrhe

Rashladni tornjevi 4

Kemijska priprema

određena temperatura prije ulaska u proces i stupanj čistoće

ne smije stvarati talog kamenca

uslijed gubitaka isparavanjem i mehaničkih gubitaka dolazi do koncentracije otopljenih soli u rashladnoj vodi

stalno ili povremeno ispušta određena količina vode

Regulacija temperature

Takva voda određene temperature ulazi u tehnološki proces, prima toplinu te ju je nakon toga moguće ispustiti u okolinu ili recirkulirati

Ulazeći u proces voda ima određenu količinu topline te joj je potrebno sniziti temperaturu

Vodi koja se vraća u tehnološki proces tj recirkulira, potrebno je postići temperaturu kao na ulazu

1. 1. PRIPREMA RASHLADNE VODE

Rashladni tornjevi 5

2. CIRKULACIJSKI SUSTAVI

2.1. Otvoreni cirkulacijski sustav

Voda dolazi u kontakt sa atmosferskim zrakom

Voda se dovodi u bazene sa velikom površinom i u kontaktu sa zrakom se hladi

U rashladnim tornjevima gdje toplina prelazi sa vode koja ima višu temperaturu na zrak sa nižom temperaturom - osjetna toplina

Rashladni tornjevi 6

2.2. Zatvoreni cirkulacijski sustav

Toplina se vodi oduzima nekim drugim sredstvom

Moguće je ohladiti na temperaturu

približno jednaku temperaturi vlažnog termometra

(2°C niža od temperature u rashladnom tornju)

Rashladni tornjevi 7

3. PROCESI U UREĐAJIMA ZA DOBIVANJE NISKIH TEMEPRATURA

Rashladni tornjevi 8

)( 2. OHtizl

)( 2. OHtul..2 izlulOH ttt

3.1. KONDENZATOR

toplina koja se odvodi u kondenzatoru

32. hhqq odvc

kgK

kJ

Prema načinu odvođenja topline kondenzacije u rashladnoj tehnici kondenzator moze biti protočni (hlađeni vodom ili zrakom) ili optočni (hlađeni ishlapljivanjem vode sa vanjskih močenih površina)

Prema konstrukciji površina razlikuju se kondenzatori sa glatkim i orebrenim cijevima

Rashladni tornjevi 9

)( 2. OHtul

)( 2. OHtizl

3.1.1. DIREKTNO HLAĐENJE KONDENZATORA

dovoljno rashladne vodeza direktno hlađenje

ispuštanje ‘’tople’’ i ‘’nečiste’’ vode u okoliš

Rashladni tornjevi 10

3.1.2. INDIREKTNO HLAĐENJE KONDENZATORA ekonomski prihvatljivije rješenje

gubitak rashladne vode je maksimalno do 5 %

otpuštanje oko 0,3 % vode iz cirkulacije u svrhu odsoljavanja

gubitak vode isparavanjem je 1% na svakih 5,8 °C hlađenja

mehanički gubitak vode iznosi oko 0,2 do 0,7 %

H2O

ZRAK

H2O

NEDOVOLJNO RASHLADNE VODE ZA DIREKTNO HLAĐENJE

Rashladni tornjevi 11

Koristi kada na raspolaganju ne postoji dovoljna količina svježe vode

Kondenzator (obično s cijevnim snopom u plaštu) povezuje s rashladnim tornjem

Voda hladi na račun ishlapljivanja dijela vode

Potrebno je nadoknađivati vodu koja ishlapi (obično 2 – 4 % ukupnog protoka)

Rashladni tornjevi 12

4. VRSTE RASHLADNIH TORNJEVA

4.1. TIP STRUJANJA

PRIRODNA CIRKULACIJA PRISILNA CIRKULACIJA

Rashladni tornjevi 13

4.1.1. PRIRODNA CIRKULACIJA

Rashladni tornjevi 14

nazivaju hiperboličnim tornjevima radi oblika i funkcije tornja

nije im potreban ventilator protustrujno ili križno strujanje

zraka moraju imati eliminator kapljica punilo tornja ima letvice raznih

oblika koje povećavaju interakciju vode i zraka

učinak tornja ovisi o entalpiji zraka, a ne o temperaturi

Rashladni tornjevi 15

4.1.2. PRISILNA CIRKULACIJA

ventilator za strujanje zraka prema dnu tornja

strujanje može biti inducirano i tlačno

svi rashladni tornjevi s prisilnom cirkulacijom su protusmjerni

daju pouzdaniji protok zraka – efikasnost veća

karakterizirani manjim dimenzijama izmjenjivačke površine

toplinski učin ovisi o temperaturi vlažnog termometra zraka

zagrijavamje zraka se može podijeliti na osjetni i latentni dio topline koju zrak preuzima hlađenjem vode

Rashladni tornjevi 16

PROTUSTRUJNO STRUJANJE

4.2. SMJER STRUJANJA ZRAKA

KRIŽNO STRUJANJE

Rashladni tornjevi 17

4.2.1. KRIŽNO STRUJANJE

Rashladni tornjevi 18

Zrak poprečno struji na vodu koja se cijedi kroz punilo

Ventilator smješten niz struju zraka u odnosu na ispunu tornja, na izlazu zraka pri vrhu uređaja

Ispuna se nalazi u razini s ulazima zraka

Voda se raspršuje iz sapnica, pada preko ispune i dolazi do križnog strujanja vode i struje zraka

Uslijed križnog strujanja, ovakav toranj može biti znatno niži od protusmjernog tornja pa je povećan rizik od recirkulacije istrošenog zraka iz tornja

Rashladni tornjevi 19

4.2.2. PROTUSTRUJNO STRUJANJE

4.2.2.1. Rashladni toranj sa induciranim protusmjernim strujanjem

ventilator smješten pri vrhu uređaja

zbog ishlapljivanja male količine kondenzatorske vode, temperatura vode postupno se smanjuje

veće kapljice se odvajaju na eliminatoru kapi

voda ohlađena ishlapljivanjem pada u sabirnu posudu i odvodi prema kondenzatoru

Rashladni tornjevi 20

Rashladni tornjevi 21

Ventilator je smješten na ulazu zraka

koriste kod malih i srednje velikih postrojenja

vibracije manje u usporedbi s tornjem s induciranim strujanje

nejednolika raspodjela struje zraka kroz ispunu tornja uslijed puhanja tlačnog ventilatora

4.2.2.2. Protusmjerni rashladni toranj s tlačnim strujanjem

Rashladni tornjevi 22

5. PROBLEMATIKA RASHLADNIH SUSTAVA

1.Korozija skraćuje životni vijek komponenti rashladnog

sustava uzrokuje propuštanje radne tvari ili rashladne

vode za izmjenjivače topline, smanjuje učinkovitost izmjenjivača topline smanjenje protočne količine vode ili radne tvari

2. Taloženje kamenca i oblaganje mulja smanjuje učinkovitost izmjenjivača stvaranje opće korozije ispod sloja taloga

Rashladni tornjevi 23

6. DIMENZIONIRANJE RASHLADNOG TORNJA

Složen proračun Brzi postupci

Protok rashladne vode Temperaturno područje hlađenja Približenje temperature rashladne vode

na izlazu iz rashladnog tornja temperaturi mokrog termometra

Temperatura mokrog termometra

Rashladni tornjevi 24

- Protok rashladne vode - Temperaturno područje hlađenja- Približenje temperature temperaturi mokrog termometra- Temperatura mokrog termometra

Utjecaj promjene temperature mokrog termometra, područja hlađenja i približenja temeperaturi mokrog termometra na potrebnu površinu rashladnog tornja

Rashladni tornjevi 25

6.1. PRORAČUN JEDINICA PRIJENOSA MASE (KARAKTERISTIKE) RASHLADNOG TORNJA

Odnos između zraka i vode u rashladnom tornju

∫𝑇 1

𝑇 2𝑑𝑇h′−h

=K ∙𝑎 ∙ 𝑉𝑞𝑚 , 𝑙

a – površia kontakta, m2/(m3 volumena rashladnog tornja)K – koeficijent prijenosa mase, kJ/kgh – entalpija zraka, kJ/kgh’ – entalpija zasićenog zraka na temperaturi vode, kJ/kg qm,l - masea brzina vode u rashladnom tornju, kg/(m2h)T1,T2 - ulazna i izlazna temperatura vode, KV – aktivni volumen tornja, m3/(m2 presjeka tornja)

Rashladni tornjevi 26

Radna linija zraka računa se iz izraza:

[kJ/kg]

h1 – entalpija zraka na temperaturi T1, kJ/kg

h2 – entalpija zraka na temperaturi T2, kJ/kg

- masena brzina vode, kg/(m2h) - masena brzina zraka, kh/m2h)T1 – temperstura zraka u bilo kojoj točkii radne linije , K

T2 – temperatura rashladne vode na izlazu iz tornja, K

+ podaci o punilu -> visina i površina presjeka rashladnog tornja

Rashladni tornjevi 27

6.2. NOMOGRAM ZA PRIBLIŽNO DIMENZIONIRANJE

protustrujni rashladni tornjevi s ventilatorom

na temelju temperatura tople i hladne vode i temperature mokrog termometra iz nomograma se očita opterećenje rahladnog tornja vodom (volumna brzina rashladne vode)

s poznatim opterećenjem i protoka rashladne vode u tornju izračuna se potrebna površina presjeka rashladnog tornja

visina tornja procjeni se prema podacima:

Temperaturno područje

hlađenja,◦C

Približenje temperaturi mokrog

termometra,◦C

Potrebna visina, m

14 -20 8 - 11 4,5 -6,0

14 - 20 4,5 - 8 7,5 – 9,0

14 -20 2,2 – 4,5 10,5 - 12,0

Rashladni tornjevi 28

Približenje temperaturi mokrog termometra < 3°C - neekonomično! količina zraka <- bilanca tvari i topline rashladnog tornja! izlazna temperatura zraka – aritmetička sredina tople i hladne

vode brzina zraka u tornju ≤ 1,8 m/s snaga ventilatora iz nomograma

primjer:temp. vode na ulazu 40ºCtemp. vode na izlazu 25ºCTMT 20ºCrel. vlažnost zraka 40%protok vode 4500 m3/h

• opterećenje 4,47 m3/(hm2)

• površina presjeka = 900

• pošto je približenje TMT 5ºC i područje hlađenja 15ºC visina mora biti između 7,5 i 9m

• odvedena toplina u rashladnom tornju jest:

Rashladni tornjevi 29

toplina isparavanja vode = 2425 kJ/kg isparena voda : potrebni protok zraka: (1 kg zraka pri 32,5ºC sadrži 0,0223kg vode <- zasićeni 0,0298kg vode/kg zraka) protok zraka uz gustoću 1,099 kg/m3 jest: brzina zraka (900 m2 površine) : (manje od 1,8!) potrebna snaga ventilatora:

potrebna je površia = 947,37 m2

nomogram: potrebna snaga ventilatora iznosi 0,282 kW/m2 pov presjeka tornja

ukupno potrebna snaga ventilatora :

Rashladni tornjevi 30

6. BRZI POSTUPAK ZA DIMENZIONIRANJE RASHLADNOG TORNJA

Podaci za proračun: - područje hlađenja, ºC - približavanje temperaturi mokrog termometra , ºC - protok vode u rashladnom tornju , m3/h Iz tablice se odabere tip rashladnog tornja, broj ćelija i krivulja za

očitanje

Rashladni tornjevi 31

Ukupna površina presjeka rashladnog tornja računa se iz:

- volumni protok rashlade vode, m3/h - faktor površine (dijagram)

duljina tornja :

Rashladni tornjevi 32

• Potrebni protok zraka:

- volumi protok rashladne vode, - faktor za zrak koji se očita iz dijagrama

Rashladni tornjevi 33

Potrebna ukupna snaga ventilatora:

- faktor za snagu ventilatora koji se očita iz dijagrama

Rashladni tornjevi 34

HVALA NA

PAŽNJI!