Koliko vode troši rashladni toranj otvorenog kruga?

Kao dobavljač rashladnih tornjeva otvorenog kruga, često me pitaju o potrošnji vode ovih sistema. Razumijevanje potrošnje vode otvorenog kruga evaporativnog rashladnog tornja je ključno za isplativost i ekološku održivost. U ovom blogu ću se pozabaviti faktorima koji utiču na potrošnju vode i dati procjenu koliko vode ovi rashladni tornjevi obično troše.

Osnove evaporativnih rashladnih tornjeva otvorenog kruga

Otporni rashladni tornjevi otvorenog kruga rade na principu evaporativnog hlađenja. Topla voda iz industrijskih procesa ili HVAC sistema se distribuira preko materijala za punjenje u tornju. Kako se zrak uvlači kroz punjenje, dio vode isparava. Ovaj proces isparavanja uklanja toplinu iz preostale vode, hladeći je. Ohlađena voda se zatim vraća nazad u proces ili sistem kojem je potrebno hlađenje.

Dostupne su različite vrste rashladnih tornjeva otvorenog kruga, kao što suČelični otvoreni rashladni toranj s križnim protokom,Kvadratni rashladni toranj otvorenog kruga, iRashladni toranj otvorenog tipa Crossflow. Svaki tip ima svoje karakteristike dizajna, ali svi rade na istom principu hlađenja isparavanjem.

Faktori koji utječu na potrošnju vode

Gubitak isparavanjem

Isparavanje je primarni način na koji rashladni toranj otvorenog kruga uklanja toplinu. Količina vode koja isparava zavisi od nekoliko faktora:

• Heat Load: 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 će biti značajno, što će rezultirati većim gubicima isparavanjem.
• Ambijentalni uslovi: Vlaga i temperatura igraju ključnu ulogu. U suhim i toplim uslovima 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 ulazne vode i temperature izlazne vode. Veći raspon hlađenja znači da je potrebno ukloniti više topline, što zauzvrat dovodi do većeg isparavanja.

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

Drift Loss

Drift su male kapljice vode koje se izbacuju iz rashladnog tornja izduvnim vazduhom. Na gubitak odnosa utiče dizajn rashladnog tornja, posebno eliminatora zanošenja. Visokokvalitetni eliminatori zanošenja mogu značajno smanjiti gubitak zanošenja.

• Dizajn tornja: Dobro dizajnirani rashladni tornjevi sa efikasnim eliminatorima drifta mogu zadržati gubitak odvajanja na manje od 0,005% brzine protoka recirkulacione vode. Međutim, stariji ili loše dizajnirani tornjevi mogu imati gubitke od povlačenja i do 0,5%.
• Protok zraka: Veće brzine protoka zraka mogu povećati vjerovatnoću zanošenja. Ako je brzina zraka kroz toranj previsoka, može iznijeti više kapljica vode iz tornja.

Blowdown Loss

Produvavanje je proces uklanjanja dijela vode iz recirkulacije kako bi se spriječilo nakupljanje otopljenih čvrstih tvari, minerala i drugih zagađivača. Kako voda isparava, koncentracija ovih nečistoća u preostaloj vodi raste. Ako se ne kontroliraju, mogu uzrokovati kamenac, koroziju i onečišćenje u sistemu hlađenja.

• Ciklusi koncentracije (COC): COC je omjer koncentracije rastvorenih čvrstih materija u recirkulacionoj vodi i koncentracije u vodi za dopunu. Viši COC znači da je potrebno manje izduvavanja. Međutim, preveliko povećanje COC-a može dovesti do operativnih problema.
• Kvalitet vode: Ako dopunska voda ima visoku koncentraciju nečistoća, biće potrebno više ispuhivanja da bi se održao željeni kvalitet vode u rashladnom tornju.

Procjena ukupne potrošnje vode

Ukupna potrošnja vode ((M)) tornja za hlađenje isparavanjem otvorenog kruga je zbir gubitka isparavanjem ((E)), gubitka odnosa ((D)) i gubitka isparavanja ((B)):
[M=E + D + B]

Uzmimo primjer za ilustraciju. Pretpostavimo da imamo rashladni toranj sa protokom vode ((Q)) od 1000 GPM, temperaturom ulazne vode ((T_1)) od 95°F, temperaturom izlazne vode ((T_2)) od 85°F, stopom gubitka drifta od 0,005% brzine protoka recirkulacione vode i 5 ciklusa.

Prvo izračunavamo gubitak isparavanja:
[E = 0.00085\times1.8\times1000\put(95 - 85)=15.3\ GPM]

Gubitak odstupanja ((D)) je (0,005%) od (Q):
[D = 0,00005\times1000 = 0,05\ GPM]

Da bismo izračunali gubitak odpuhavanja, koristimo formulu za ispuštanje:
[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 pomoći našim kupcima da smanje potrošnju vode. Evo nekoliko strategija:

• Poboljšajte eliminatore zanošenja: Nadogradnja na visokoefikasne eliminatore zanošenja može značajno smanjiti gubitak zanošenja.
• Optimizirajte cikluse koncentracije: Pažljivim praćenjem i podešavanjem COC-a, možemo minimizirati gubitke izduvavanja bez žrtvovanja performansi rashladnog sistema.
• Koristite hemikalije za tretman vode: Pravilan tretman vode može spriječiti stvaranje kamenca i koroziju, omogućavajući veći COC i manje ispuhivanje.
• Recikliranje i ponovna upotreba vode: U nekim slučajevima, voda za ispuhivanje može se tretirati i ponovo koristiti u drugim nekritičnim procesima.

Zaključak

Potrošnja vode otvorenog kruga evaporativnog rashladnog tornja ovisi o više faktora, uključujući isparavanje, drift i ispuhivanje. Razumevanjem ovih faktora i primenom strategija za smanjenje upotrebe vode, možemo ove sisteme za hlađenje učiniti efikasnijim i ekološki prihvatljivijim.

Ako tražite rashladni toranj otvorenog kruga za isparavanje ili želite da optimizirate potrošnju vode vašeg postojećeg sistema, preporučujem vam da se obratite za detaljne konsultacije. Možemo vam pomoći da odaberete pravi rashladni toranj za vaše specifične potrebe i ponudimo rješenja za smanjenje potrošnje vode.

Reference

• ASHRAE priručnik - HVAC sistemi i oprema. Američko društvo inženjera za grijanje, hlađenje i klimatizaciju.
• Institut rashladnog tornja. Tehničke publikacije o radu i održavanju rashladnog tornja.