Koliko vode troši evaporativni rashladni toranj otvorenog kruga?

Kao dobavljača otvorenih rashladnih tornjeva za isparavanje, često me pitaju o potrošnji vode u tim sustavima. Razumijevanje potrošnje vode evaporativnog rashladnog tornja s otvorenim krugom ključno je za isplativost i ekološku održivost. U ovom blogu istražit ću faktore koji utječu na potrošnju vode i dati procjenu koliko vode ti rashladni tornjevi obično troše.

Osnove evaporativnih rashladnih tornjeva otvorenog kruga

Eporativni rashladni tornjevi otvorenog kruga rade na principu evaporativnog hlađenja. Topla voda iz industrijskih procesa ili HVAC sustava distribuira se preko materijala za punjenje u tornju. Dok se zrak uvlači kroz punjenje, dio vode isparava. Ovaj proces isparavanja uklanja toplinu iz preostale vode, hladeći je. Ohlađena voda se zatim vraća u proces ili sustav koji treba hlađenje.

Dostupni su različiti tipovi otvorenih rashladnih tornjeva za isparavanje, kao što suČelični otvoreni rashladni toranj s križnim protokom,Kvadratni rashladni toranj s otvorenim strujnim krugom, iPoprečni rashladni toranj otvorenog tipa. Svaki tip ima svoje karakteristike dizajna, ali svi rade na istom principu hlađenja isparavanjem.

Čimbenici koji utječu na potrošnju vode

Gubitak isparavanjem

Isparavanje je primarni način na koji evaporativni rashladni toranj otvorenog kruga uklanja toplinu. Količina vode koja ispari ovisi o nekoliko čimbenika:

• Toplinsko opterećenje: Što više topline treba ukloniti iz vode, potrebno je više isparavanja. Na primjer, u velikom industrijskom postrojenju s visokotemperaturnim procesima, toplinsko opterećenje na rashladnom tornju bit će značajno, što će rezultirati većim gubicima isparavanjem.
• Ambijentalni uvjeti: Vlažnost i temperatura igraju ključnu ulogu. U suhim i vrućim uvjetima voda lakše isparava. Nasuprot tome, u vlažnim sredinama brzina isparavanja je smanjena jer je zrak već zasićen vlagom.
• Raspon hlađenja: Raspon hlađenja je razlika između temperature vode na ulazu i temperature vode na izlazu. Veći raspon hlađenja znači da je potrebno ukloniti više topline, što zauzvrat dovodi do većeg isparavanja.

Gubitak isparavanjem može se procijeniti pomoću sljedeće formule:
[E = 0,00085 \puta 1,8 \puta Q \puta (T_1 - T_2)]
gdje je (E) gubitak isparavanjem u galonima po minuti (GPM), (Q) je brzina protoka vode u GPM, (T_1) je ulazna temperatura vode u °F, a (T_2) je izlazna temperatura vode u °F.

Gubitak pomicanja

Drift su male kapljice vode koje izlazni zrak izbacuje iz rashladnog tornja. Na gubitak zanošenja utječe dizajn rashladnog tornja, posebno eliminatora zanošenja. Visokokvalitetni eliminatori zanošenja mogu značajno smanjiti gubitak zanošenja.

• Dizajn tornja: Dobro dizajnirani rashladni tornjevi s učinkovitim eliminatorima zanošenja mogu zadržati gubitak zanošenja na manje od 0,005% brzine protoka recirkulacijske vode. Međutim, stariji ili loše projektirani tornjevi mogu imati gubitke od pomicanja čak do 0,5%.
• Strujanje zraka: Veći protok zraka može povećati vjerojatnost zanošenja. Ako je brzina zraka kroz toranj prevelika, može iz tornja iznijeti više kapljica vode.

Gubitak puhanja

Ispuhivanje je postupak uklanjanja dijela recirkulirajuće vode kako bi se spriječilo nakupljanje otopljenih krutih tvari, minerala i drugih onečišćenja. Kako voda isparava, koncentracija tih nečistoća u preostaloj vodi raste. Ako se ne kontroliraju, mogu uzrokovati stvaranje kamenca, koroziju i prljavštinu u sustavu hlađenja.

• Ciklusi koncentracije (COC): COC je omjer koncentracije otopljenih krutih tvari u recirkulirajućoj vodi i koncentracije u nadopunskoj vodi. Viši COC znači da je potrebno manje propuhivanja. Međutim, preveliko povećanje COC-a može dovesti do operativnih problema.
• Kvaliteta vode: Ako nadopunska voda ima visoku koncentraciju nečistoća, bit će potrebno više propuhivanja kako bi se održala željena kvaliteta vode u rashladnom tornju.

Procjena ukupne potrošnje vode

Ukupna potrošnja vode ((M)) evaporativnog rashladnog tornja otvorenog kruga zbroj je gubitka isparavanjem ((E)), gubitka driftom ((D)) i gubitka puhanjem ((B)):
[M=E + D + B]

Uzmimo primjer za ilustraciju. Pretpostavimo da imamo rashladni toranj s brzinom protoka vode ((Q)) od 1000 GPM, temperaturom ulazne vode ((T_1)) od 95°F, temperaturom izlazne vode ((T_2)) od 85°F, stopom gubitka driftom od 0,005% brzine protoka recirkulirajuće vode i ciklusom koncentracije od 5.

Prvo izračunavamo gubitak isparavanjem:
[E = 0,00085\times1.8\times1000\times(95 - 85)=15.3\GPM]

Gubitak pomaka ((D)) je (0,005%) od (Q):
[D = 0,00005\puta 1000 = 0,05\ GPM]

Za izračun gubitka propuhivanja koristimo formulu za propuhivanje:
[B=\frac{E}{COC - 1}]
[B=\frac{15,3}{5 - 1}=3,825\GPM]

Ukupna potrošnja vode ((M)) je:
[M = 15,3+0,05 + 3,825=19,175\ GPM]

Strategije za smanjenje potrošnje vode

Kao dobavljač, razumijem važnost pomaganja našim kupcima u smanjenju potrošnje vode. Evo nekoliko strategija:

• Poboljšajte eliminatore zanošenja: Nadogradnja na visokoučinkovite eliminatore zanošenja može značajno smanjiti gubitak zanošenja.
• Optimizirajte cikluse koncentracije: Pažljivim praćenjem i podešavanjem COC-a, možemo minimizirati gubitak propuhivanja bez žrtvovanja performansi rashladnog sustava.
• Koristite kemikalije za pročišćavanje vode: Pravilna obrada vode može spriječiti stvaranje kamenca i koroziju, omogućujući viši COC i manje ispuhivanje.
• Recikliranje i ponovno korištenje vode: U nekim slučajevima, voda za ispuhivanje može se obraditi i ponovno upotrijebiti u drugim nekritičnim procesima.

Zaključak

Potrošnja vode evaporativnog rashladnog tornja otvorenog kruga ovisi o više čimbenika, uključujući isparavanje, drift i ispuhivanje. Razumijevanjem ovih čimbenika i implementacijom strategija za smanjenje upotrebe vode, možemo učiniti ove sustave hlađenja učinkovitijima i ekološki prihvatljivijima.

Ako ste na tržištu za rashladni toranj za isparavanje s otvorenim krugom ili želite optimizirati potrošnju vode u postojećem sustavu, potičem vas da posegnete za detaljnim savjetovanjem. Možemo vam pomoći odabrati pravi rashladni toranj za vaše specifične potrebe i pružiti rješenja za smanjenje potrošnje vode.

Reference

• ASHRAE priručnik - HVAC sustavi i oprema. Američko društvo inženjera grijanja, hlađenja i klimatizacije.
• Institut za rashladne tornjeve. Tehničke publikacije o radu i održavanju rashladnih tornjeva.