Jeder hat wahrscheinlich diese Art von Struktur gesehen und Sie wissen, dass dies überhaupt keine Pfeife ist und kein Rauch aus ihr austritt.
Schauen wir uns aber noch das Funktionsprinzip und die innere Struktur des Kühlturms an.
Kühltürme sind spezielle Geräte zum Kühlen großer Wassermengen durch einen gerichteten Luftstrom. Sie werden auch Kühltürme genannt - das klingt verständlicher.
Dies ist eines der effektivsten Geräte zur Kühlung von Wasser in Recycling-Wasserversorgungssystemen von Industrieunternehmen. Der hohe Turm erzeugt genau den Luftzug, der notwendig ist, um das zirkulierende Wasser effektiv zu kühlen. Abgastürme werden verwendet, um aufgrund des Unterschieds im spezifischen Gewicht der in den Kühlturm eintretenden Luft und der aus dem Kühlturm austretenden erwärmten Luft einen natürlichen Luftzug zu erzeugen. Unter dem Sprinkler befindet sich ein Abwassertank. Das Wasser wird dem Wasserverteilungsgerät über Steigleitungen in der Mitte des Kühlturms zugeführt. Dank des hohen Turms wird ein Teil des Dampfes recycelt, während der andere vom Wind weggetragen wird. Aus diesem Grund bilden sich im Winter im Gebiet keine Feuchtigkeit, kein Nebel und keine Vereisung, obwohl um die Bewässerungsgeräte herum Eis auftreten kann.
Kühltürme wurden verwendet, um Salz durch Verdampfung zu extrahieren. Gegenwärtig werden diese Strukturen zur geringfügigen Kühlung von warmem Wasser verwendet. "Klein" bedeutet, dass das Wasser nach dem Kühlturm nicht wie im Kühler (+7 Grad) vereist. Die Temperatur des in den Kühlturm eintretenden Wassers beträgt nach dem Kühlturm etwa 40 bis 50 Grad - bestenfalls 25 bis 30 Grad.
Die Notwendigkeit, warmes Wasser zu kühlen, entsteht, wenn es durch den technologischen Prozess in der Produktion oder im Fall von Kühlwasser für einen Kühler mit Wasserkondensator erforderlich ist.
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Es gibt zwei Arten von Kühltürmen: tatsächliche Kühltürme und Trockenkühltürme ("Trockenkühler").
Wärmekraftwerke, Kernkraftwerke und Industrieunternehmen verbrauchen eine große Menge Brauchwasser, hauptsächlich zur Kühlung von Bauteilen und Baugruppen. Natürlich erwärmt sich das Wasser. Da sich Wasser häufig in einem geschlossenen Kreislauf bewegt (das heißt, es fließt nicht in den Fluss ab, sondern geht zurück, um die Einheiten zu kühlen), sollte es gekühlt werden. Dies ist vor allem notwendig, um die Kühleffizienz zu erhöhen - je kälter das Wasser, desto besser kühlt es die Ausrüstung.
Zur teilweisen Kühlung von Wasser werden Kühltürme eingesetzt.
Das Prinzip des Kühlturms ist recht einfach
Der Kühlprozess in Kühltürmen erfolgt durch teilweise Verdunstung von Wasser und Wärmeaustausch mit Luft. Das Wasser im Kühlturm fließt den Sprinkler hinunter und entweicht in Tropfen oder einem dünnen Film. Zu diesem Zeitpunkt strömt Luft entlang des Sprinklers. Es gibt ein solches Muster: Wenn in Kühltürmen 1% Wasser verdunstet, sinkt die Temperatur des verbleibenden Wassers um 6 ° C. Der Flüssigkeitsverlust wird durch eine externe Quelle wieder aufgefüllt. Darüber hinaus wird bei Bedarf Frischwasser verarbeitet (gefiltert).
Das komplexeste Element eines Kühlturms ist ein Abgasturm, dessen Design hauptsächlich vom Material abhängt, aus dem er besteht.
Heißes Wasser tritt in den Kühlturm ein, wo es je nach Art und Ausführung des Kühlturms auf die erforderliche Temperatur abgekühlt wird. Das Abkühlen von Wasser kann durchgeführt werden:
- Rückstrom der atmosphärischen Luft (Lüfterkühltürme);
- durch das Aufsprühen von heißem Wasser durch Düsen auf einen speziellen Füllstoff mit einer entwickelten Fläche, über die sich das Wasser in einem dünnen Film ausbreitet, und aufgrund seines langsamen Flusses - wird es gekühlt (Turm, atmosphärische Kühltürme);
- durch Sprühen von Wasser in spezielle Kanäle und natürliches Mitreißen von Luft (Auswurfkühltürme).
In jedem Fall kommt Wasser mit Luft in Kontakt, an die es einen Teil seiner Wärme abgibt und dadurch seine Temperatur senkt. Nachdem die erforderliche Temperatur erreicht wurde, fließt das Wasser zurück zu kühlen Wärmetauschern oder anderen Geräten, bei denen die Temperatur gesenkt werden muss.
Arten von Kühltürmen
Nach der Art des Bewässerungssystems können Kühltürme unterteilt werden in:
- Film;
- tropfen;
- sprühen;
- trocken.
Basierend auf dem Prinzip der atmosphärischen Luftversorgung werden Kühltürme unterteilt in:
- Lüfter, wenn Luft von Lüftern geliefert wird.
Vorteile: hochwertige, schnelle Wasserkühlung
Nachteile: hoher Energieverbrauch
- Turm, wenn der Luftzug unter Verwendung eines speziellen Turmdesigns und seiner Höhe erzeugt wird
Vorteile: geringer Energieverbrauch
Nachteile: langsame Wasserkühlung
- offene oder atmosphärische Kühltürme, die die Kraft des Windes und die natürliche Bewegung der Luftmassen nutzen, wenn sie sich durch den Turm bewegen
Vorteile: praktisch kein Energieverbrauch
Nachteile: langsame Wasserkühlung, große Größe
- Auswurf, bei dem Wasser in speziellen Kanälen mit natürlichem Lufteinschluss gesprüht wird
Vorteile: Schnelle Abkühlung des Wassers durch Erzeugung eines Vakuums
Nachteile: hoher Energieverbrauch.
In Bewegungsrichtung von Wasser und Luft:
- Gegenstrom
Vorteile: In solchen Kühltürmen entsteht aufgrund des hohen aerodynamischen Widerstands der größte Temperaturunterschied und damit die Wärmeübertragung.
Nachteile: Mitreißen großer Tröpfchen, was sich besonders dann bemerkbar macht, wenn kein Ersatz für den Rücklauf vorhanden ist und in dicht besiedelten Gebieten;
- Kreuz
Vorteile: Weniger Drift.
Nachteile: geringer aerodynamischer Widerstand;
- gemischt
Es werden sowohl Gegenstrom als auch Querstrom verwendet.
In großen Industrieunternehmen ist es ratsam, einen Turmkühlturm zu verwenden. Die Querschnittsfläche des Turms sollte mindestens 30-40% der Fläche des Sprinklers einnehmen. Kühltürme mittlerer und kleiner Kapazität können eine ganz andere Form haben: zylindrisch, Kegelstumpf oder in Form einer polyedrischen Pyramidenstumpf. Kühltürme werden normalerweise in Form von hyperbolischen Schalen hergestellt, die hinsichtlich innerer Aerodynamik und Stabilität optimal sind.
Abgastürme arbeiten unter sehr schwierigen Bedingungen: Die Hülle der Türme ist feuchter, warmer Luft im Kühlturm und kalter Luft im Winter ausgesetzt. An den Innenflächen bildet sich Kondenswasser. Daher ist die Wahl des Materials wichtig.
In Kühltürmen erfolgt die Luftkonvektion durch natürlichen Luftzug oder Wind. Die Höhe der Betonkühltürme kann bis zu 100 Meter betragen. In diesem Fall erreicht die bewässerte Fläche 3500 m². Grundsätzlich werden Turmkühltürme verwendet, um große Wassermengen aus Wärmekraftwerken oder Kernkraftwerken zu kühlen.
Vorteile von Turmkühltürmen:
- Rentabilität (kein Strom benötigt);
- Benutzerfreundlichkeit;
- Standort in der Nähe einer Industrieanlage.
Minuspunkte:
- große Fläche für den Bau;
- tolles Preis-Leistungs-Verhältnis.
Schemata von Turmkühltürmen mit unterschiedlichen Luftbewegungsmustern im Sprinkler sind in Abb. 1 dargestellt. Bewässerungsvorrichtungen in allen oben genannten Kühltürmen sind vom Tropf-, Tropffilm- oder Filmtyp. Derzeit werden Kühltürme hauptsächlich mit Film- und Tropffilmsprinklern mit Gegenstromluftstrom gebaut, die die größte Kühlleistung aufweisen.
Zahl: Schemata von Turmkühltürmen mit unterschiedlichen Luftbewegungsmustern und - mit quer; b - mit Gegenstrom; in - mit Gegenstrom.
Die Erfahrung mit der Verwendung von Stahlbeton in Kühltürmen zeigt, dass die Schalen der Türme durch die Sättigung des Betons von innen mit Feuchtigkeit und das wiederholte Einfrieren und Auftauen unter dem Einfluss der Außenlufttemperaturen im Winter stark zerstört werden. Metallrahmenverkleidungstürme werden in Gebieten mit rauem Winterklima gebaut. Sie sind pyramidenförmig mit einem Polygon oder einer quadratischen Basis.
Der Holzrahmen wird in Kühltürmen mit kleiner Fläche verwendet.
Die Form der Oberfläche, die das Rohr im dreidimensionalen Raum beschreibt, wird als parabolisches Hyperboloid bezeichnet - eine Oberfläche zweiter Ordnung! Wasser wird im Fokus der Figur abgelassen und die Wirksamkeit dieser Form wird mathematisch berechnet - das ist der sehr einzigartige Fall, in dem es zuerst eine mathematische Theorie und dann eine Praxis gab
Die Formel ist elementar:
So sieht dort drinnen alles aus:
