Qu'est-ce qu'une tour de refroidissement ?

 

Les tours de refroidissement sont principalement utilisées pour la dissipation de la chaleur dans la circulation de l’eau de refroidissement des systèmes de réfrigération. Ce qui suit est une introduction spécifique à l’utilisation des tours de refroidissement dans les systèmes de réfrigération :

Principe de fonctionnement

Dans les systèmes de réfrigération, les tours de refroidissement sont souvent utilisées conjointement avec des refroidisseurs d'eau.

Dans les systèmes de réfrigération-à refroidissement par eau, le condenseur du refroidisseur d'eau doit libérer une grande quantité de chaleur. À ce moment-là, la pompe à eau envoie l’eau de refroidissement, qui a absorbé la chaleur et augmenté en température du condenseur, vers la tour de refroidissement. À l'intérieur de la tour de refroidissement, l'eau de refroidissement est répartie uniformément dans le système de distribution d'eau et entre entièrement en contact avec l'air extérieur avec l'eau de remplissage -aspergée comme milieu. D'une part, une partie de l'eau de refroidissement s'évaporera en vapeur d'eau et le processus d'évaporation absorbera la chaleur latente de vaporisation, évacuant ainsi une grande quantité de chaleur. D'autre part, l'eau de refroidissement non évaporée transfère la chaleur à l'air par conduction thermique et convection avec l'air, réduisant ainsi sa propre température. L'eau refroidie est ensuite pompée vers le condenseur pour absorber continuellement la chaleur au cours d'un cycle, permettant ainsi une dissipation continue de la chaleur pour le système de réfrigération.

Types de tours de refroidissement et leurs caractéristiques dans les systèmes de réfrigération

Tours de refroidissement ouvertes : elles ont une structure relativement simple et dissipent la chaleur par contact direct entre l’eau et l’air.

Dans les systèmes de réfrigération, leurs avantages sont un faible coût et une maintenance pratique ; les inconvénients sont que l'évaporation de l'eau conduit à une qualité d'eau concentrée, sujette à la croissance microbienne et à la formation de tartre, nécessitant un traitement régulier de l'eau, et il y a une perte d'eau par évaporation importante. Ils sont souvent utilisés dans des situations de réfrigération industrielle avec de faibles exigences en matière de qualité de l'eau et une sensibilité élevée aux coûts, comme les systèmes de réfrigération de climatisation centrale-dans certaines usines. Tours de refroidissement fermées : le fluide de refroidissement circule dans un serpentin fermé et l'échange thermique s'effectue à travers la paroi du serpentin avec l'eau et l'air pulvérisés externes.

Dans les systèmes de réfrigération, l'avantage des tours de refroidissement fermées est qu'elles peuvent empêcher efficacement la pollution du fluide de refroidissement et que la qualité de l'eau est stable. Ils conviennent aux systèmes ayant des exigences élevées en matière de qualité de l'eau, tels que le refroidissement des équipements électroniques de précision et les systèmes de réfrigération de l'industrie pharmaceutique. Cependant, les tours de refroidissement fermées ont un coût plus élevé et, en raison de l'existence d'une résistance thermique dans les serpentins, leur efficacité de transfert de chaleur est légèrement inférieure à celle des tours de refroidissement ouvertes.

Tours de refroidissement à flux croisés : l'air circule horizontalement à travers la couche de remplissage et entre en contact avec le flux d'eau tombant verticalement.

Dans les systèmes de réfrigération, les tours de refroidissement à flux croisés-ont une faible résistance à l'air, une faible consommation d'énergie des ventilateurs et sont faciles à installer et à entretenir. Le nombre d'unités de fonctionnement peut être ajusté de manière flexible en fonction de la charge du système de réfrigération et elles sont souvent utilisées dans les systèmes de réfrigération de climatisation centrale-des grands bâtiments commerciaux.

Tours de refroidissement à contre-courant : l'air circule de bas en haut et l'eau de haut en bas. Les deux contactent en sens inverse pour l'échange thermique. Ce type de tour de refroidissement a une efficacité d'échange thermique élevée et son volume est relativement petit pour la même tâche de refroidissement, mais il a des exigences plus élevées en termes de performances du ventilateur et un bruit relativement plus élevé pendant le fonctionnement. Il est largement utilisé dans la réfrigération industrielle, les stations de réfrigération à grande échelle et d'autres systèmes de réfrigération ayant des exigences élevées en matière d'efficacité de dissipation thermique.

Rôle des tours de refroidissement dans les systèmes de réfrigération

Maintenir le fonctionnement stable du système de réfrigération : grâce à une dissipation efficace de la chaleur, la température du condenseur est contrôlée dans une plage raisonnable, garantissant la pression de décharge et la température normales du compresseur de réfrigération, empêchant l'arrêt du système de réfrigération en raison d'une protection contre les hautes-pressions causées par une surchauffe, et garantissant que l'équipement de réfrigération peut fournir une capacité de refroidissement de manière continue et stable.

Améliorer l'efficacité énergétique du système de réfrigération : Une tour de refroidissement appropriée peut maintenir la température de l'eau de refroidissement dans la plage de fonctionnement optimale et réduire la température de condensation du système de réfrigération. Selon les principes de réfrigération, la réduction de la température de condensation peut réduire le taux de compression du compresseur, réduire la consommation électrique du compresseur, améliorant ainsi l'efficacité d'utilisation de l'énergie de l'ensemble du système de réfrigération et réduisant les coûts d'exploitation.

Analyse et protection

Les matériaux des tours de refroidissement sont généralement l'acier au carbone, l'acier inoxydable et le cuivre. Lorsque la plaque tubulaire en acier au carbone est utilisée dans une tour de refroidissement, la soudure entre la plaque tubulaire et le tube présente souvent de la corrosion et des fuites. La fuite dans le système d’eau de refroidissement entraînera une pollution de l’environnement et un gaspillage de matériaux.

Dans la production de tours de refroidissement, le soudage des plaques tubulaires et des tubes adopte généralement le soudage à l'arc manuel, et la forme de la soudure présente divers défauts tels que des dépressions, des pores et des inclusions de scories, et la répartition des contraintes de soudure est également inégale. Pendant l'utilisation, la partie de la plaque tubulaire est en contact avec l'eau de refroidissement industrielle, et les impuretés, les sels, les gaz et les micro-organismes présents dans l'eau de refroidissement industrielle provoqueront la corrosion de la plaque tubulaire et des soudures. Des études ont montré que l'eau industrielle, qu'il s'agisse d'eau douce ou d'eau de mer, contient divers ions et oxygène dissous, et que les changements dans la concentration d'ions chlorure et d'oxygène jouent un rôle important dans la forme de corrosion des métaux. De plus, la complexité de la structure métallique affectera également la forme de corrosion.

Pour résoudre le problème d'anti-corrosion des tours de refroidissement, la méthode traditionnelle est principalement le soudage de réparation, mais le soudage de réparation est facile à provoquer une contrainte interne dans la plaque tubulaire, qui est difficile à éliminer, et peut provoquer une nouvelle-fuite de la soudure de la plaque tubulaire de la tour de refroidissement. À l’heure actuelle, les pays occidentaux utilisent principalement des matériaux composites polymères pour la protection.

Nettoyage

La plupart des eaux de refroidissement contiennent des ions calcium, magnésium et bicarbonates. Lorsque l’eau de refroidissement traverse la surface métallique, du carbonate se forme. De plus, l’oxygène dissous dans l’eau de refroidissement provoquera également la corrosion des métaux et formera de la rouille. En raison de la génération de rouille et de tartre, l’effet d’échange thermique de la tour de refroidissement diminue. Dans les cas graves, il est nécessaire de pulvériser de l'eau de refroidissement à l'extérieur de la coque, et un tartre important bloquerait les tuyaux, rendant l'effet d'échange thermique inefficace. Les données de recherche montrent que les dépôts de tartre ont un impact énorme sur les pertes de transfert de chaleur et que leur augmentation entraînera une augmentation des coûts énergétiques. Même une fine couche de tartre augmentera le coût d'exploitation de la partie incrustée de l'équipement de plus de 40 %. Garder les canaux de refroidissement exempts de dépôts minéraux peut améliorer l'efficacité, économiser de l'énergie, prolonger la durée de vie de l'équipement et réduire le temps et les coûts de production.

Pendant longtemps, les méthodes de nettoyage traditionnelles telles que les méthodes mécaniques (grattage, brossage), l'eau à haute-pression et le nettoyage chimique (décapage acide) ont posé de nombreux problèmes dans le nettoyage des équipements : elles ne peuvent pas éliminer complètement le tartre et autres dépôts, la solution acide provoque la corrosion de l'équipement et forme des trous, l'acide résiduel provoque une corrosion secondaire ou une corrosion sous-calcaire du matériau, et conduit finalement au remplacement de l'équipement. De plus, les déchets de nettoyage sont toxiques et nécessitent beaucoup d’argent pour le traitement des eaux usées. En réponse à la situation ci-dessus, des efforts nationaux et étrangers ont été déployés pour développer des agents de nettoyage à faible corrosion des métaux, et celui développé avec succès est l'agent de nettoyage Fushitai克. Il présente les caractéristiques de haute efficacité, de protection de l'environnement, de sécurité et d'absence de corrosion. Il a non seulement un bon effet nettoyant, mais ne provoque également aucune corrosion sur l'équipement, garantissant ainsi l'utilisation à long terme de la tour de refroidissement.