Cooling Tower

႔ Chapter- 4 Cooling Towers

4-1

Chapter - 4 Cooling Towers

၄.၁ Introduction Air conditioning system မားႏင industrial cooling process မားမ ထြကလာသည အပမား

(generated heat)က စြန႔ထတပစ(reject)ရန လအပသည။ စြန႔ထတပစျခငး(rejecting) မျပလပပါက ထ ထြကေပၚလာသည အပမား(generated heat)သည တစေနရာသ႔ (dissipated) သြားလမ မည။ Cooling tower သည system တစခအတြငးမ အပ(heat)မားက အနးရ ေလထထသ႔ စြန႔ထတ ေပးႏငေသာ ကရယာ(heat rejection device)တစမး ျဖစသည။ ထသ႔ အပမားက စြန႔ထတႏငရန အတြက condenser water အပခနသည ေလထ၏ အပခနထက ပ၍ ျမငမားေနရန လအပသည။

၄-

Chiller ႔ industrial process heat exchanger မားမ ထြကလာသည အပမား(generated heat)က ဖယထတပစရနအတြက ေရက “Heat Transfer Medium” အျဖစ အသးျပၾကသည။ ေရသည အလြယတက ေပါေပါမားမား ရႏငၿပး၊ ကနကစရတလညး အလြနသကသာသည။ လြနခေသာ နစေပါငး မားစြာက ထထြကလာသည အပမား(generated heat)က ေရကနမား၊ ေရအငမား၊ ပငလယမား၊ ေခာငးမား အတြငးသ႔ စြန႔ထတပစခၾကသည။ ထသ႔ စြန႔ထတမႈေၾကာင ေရကနမားအတြငးရ ေရ၏အပခနျမငတကကာ ႈ(ecological disturbance)မားက ျဖစေပၚေစသည။ ေရေနသတဝါမား ေသေက ပကစးရသည။

ထ႔ေၾကာင ယခအခါတြင air conditioning system မား၊ water cooled refrigeration system မား ႏင process cooling system မားမ စြန႔ထတပစလကေသာ အပမား(rejected heat)က ဖယထတရန အတြက cooling tower မားက အသးျပလာၾကသည။ Cooling tower တပဆင အသးျပျခငးေၾကာင ကနက စရတ အလြနသကသာသည။ သဘာဝပတဝနးကင ထခကေစမႈ(ecological effect)ကလညး ေလာနညး ေအာင ျပလပႏငသည။

Air conditioning system မားသာမက process cooling system မား ႏင compressed air system မားတြင အပမား စြန႔ထတပစရန(heat rejection)အတြက cooling tower မားက အသးျပၾကသည။ Water cooled chiller မားႏင water cooled package unit မားႏင တြ၍လညး အသးျပၾကသည။ Cooling tower မားသည ( ) Sensible heat transfer (၂) Latent heat transfer ႏင

(၃) အထကပါနညး ႏစမးလးျဖင အပ(heat)မားက ေလထ(atmosphere)သ႔ တစၿပငနက စြန႔ထတပစ (reject) ၾကသည။

အပ(heat)သည အပခနျမငရာ(high temperature) မ နမရာ(low temperature)သ႔႔သာ အလေလာက အပကးေျပာငးျခငး(heat transfer) ျဖစႏငသည။

Air Conditioning and Mechanical Ventilation (Vol. 1) ႔

4-2

႔ (evaporative cooling)နညးသည latent heat transfer လပျခငးျဖင စြန႔ထတပစျခငးက ဆလသည။ ပေသာေရမားက cooling tower အတြငးရ fill packing မား အေပၚ၌ ျဖတ၍ စးဆငးေစသညအခါ ေရအခ႕သည ေရေငြ႔ပျခငး(evaporation)ျဖစကာ ေရ၏အပခန ကဆငး သြားသည။

ထ႔အျပင ပေႏြးေသာေရမား(warmer water)မ အပမားသည sensible cooling နညးျဖင ေအးသည

ေလ(cool air)ထသ႔ စြန႔ထတ(reject) ခရသည။ တစနညးအားျဖင ပေႏြးေသာ ေရမား(warmer water)မ အပမားသည sensible cooling နညးျဖင ေအးသညေလ(cool air)ထသ႔ ကးေျပာငး(transfer) သြားသည။

၄.၂ Cooling Tower ႏငသကဆငေသာ အေခၚအေဝၚမား(Technical Terms)

Approach – Condenser water supply အပခန(temperature) ႏင cooling tower အတြငးသ႔ ဝငလာသည ေလ၏ Wet Bulb အပခန(temperature)တ႔ ျခားနားခကသည “Approach” ျဖစသည။

Approach temperature = Leaving condenser water temperature

- Entering air Wet Bulb temperature

(Blow Down or Bleed Off)

Cooling tower မ condenser water မားသည ေရေငြ႔ပျခငး(evaporation)ေၾကာင တျဖညးျဖညး ေလာနညး သြားသည။ Condenser water ထတြင ပါရေနသည အခမား(solid) မား၊ ဓာတဆား(salt)မားႏင မား(impurities) ပါဝငေနမႈ တျဖညးျဖညး ျမငတကလာသည။ ႈ (concentration)မားသည condenser water မားက ေဖာကထတ၍ ေရအသစ(fresh water) ထည ေပးျခငးျဖင ရသငရထကေသာ concentration level ရေအာင ထနးထားရသည။ ထသ ႔ ႈ (concentration)ျမငသည condenser water မား ေဖာကချခငးက “Blow Down” သ႔မဟတ “Bleed Off” လပသည ဟေခၚသည။

Capacity: Cooling tower တစလးမ စြန႔ထတပစႏငေသာ အပပမာဏ (amount of heat that cooling tower can reject) cooling tower ၏ အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) ျဖစသည။

႔ (evaporative cooling)နညးျဖင စြန႔ထတ(reject) ႏငသည အပ(latent heat)ပမာဏသည ေရေငြ႔႔႔ပါဝငမႈ(moisture content) ေပၚတြင မတညသည။ ေလထ၏ Wet Bulb နမေလ ေရေငြ႔ပါဝငမႈ(moisture content) နညးေလ ၿ cooling tower အပ(latent heat)ပမာဏမားမား စြန႔႔႔႔ထတ(reject)ႏငေလ ျဖစသည။ အဘယေၾကာင ဆေသာ Wet Bulb နမေသာေလသည ပ၍ ေျခာကေသြ႔႔ေသာေၾကာင evaporative cooling ျဖစေစႏငသည။

ေလထသ႔ (transfer)သြားသည “S s b H a ” ပမာဏသည ေလ၏ Dry Bulb (temperature)ေပၚတြင မတညသည။ ေလထသ႔ (transfer)သြားသည “La Heat” ပမာဏသည ေလ၏ Wet Bulb (temperature)ေပၚတြင မတညသည။

Cooling tower ၏ အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)က တြကရန ေရလညပတႏႈနး(flow rate)၊ approach temperature ႏင ၏ Wet Bulb တ႔႔က သရန လအပသည။


4-3

Drift: ေရေငြ႔ပျခငး(evaporation) မျဖစ fan ၏ ေလစပအားေၾကာင cooling tower အျပငဘကသ႔ ေရစကငယမား ေရာကသြားျခငးက “Drift” ဟ ေခၚသည။ Eliminator: Fan ေၾကာင cooling tower အျပငဘကသ႔ ေရာကရသြားမည ေရစကငယမားအား ျပနလညစေဆာငးေပးသည ကရယာက eliminator ဟေခၚ သည။ (“Drift” “Drift Eliminator” ဟေခၚျခငး ျဖစသည။

၄-၂ Drift Elimimator

၄-၃ Cooling tower Drift Elimimator

Cell ( a လပထားေသာ cooling tower ၏ အခနးငယက cell ဟ ေခၚသည။

Counter Flow ေရစးရာလမးေၾကာငး(water flow path)ႏင ေလသြားလမးေၾကာငး(air flow path)သည အၿပငျဖစၿပး ဥးတညရာ ဆန႔ကင(parallel & opposite direction ေနလင “Counter Flow Cooling Tower” ဟ ေခၚသည။

Cross flow ေရစးရာလမးေၾကာငး (water flow path)ႏင ေလသြားလမးေၾကာငး (air flow path) တ႔သည 90° ေထာငမန(perpendicular)ျဖစေနလင သ႔မဟတ ၾကကေျခခတ ပစျဖင ျဖတသြား ၾကလင “Cross Flow Cooling Tower” ဟေခၚသည။

Double flow

Cross flow cooling tower ၏ ေဘးႏစဘကမ ေရမားစးဆငးေနလင “Double Flow” ဟ ေခၚသည။

Evaporation (Loss)

Condenser water သည အပေၾကာင အရညအျဖစ မ အေငြ႕(vapor)အျဖစ အသြင ေျပာငးျခငး( as a ၿပး ေရေငြ႔အျဖစ cooling tower မ တစဆင ေလထသ႔ ေရာကရသြားျခငးက “Evaporation” ဟေခၚသည။ ထကသ႔ ေရေငြ႔ပျခငး (evaporation) ျဖစကာ ဆး႐ႈးသြားသည ေရမားက “Evaporation Loss” ဟ ေခၚသည။

Fill

ပသည condenser water ႏင ေအးသညေလ တ႔အၾကား အပကးေျပာငးျခငး(heat transfer) ျဖစေအာင ျပလပေပးသည ပစၥညး က “Fill” ဟေခၚသည။ Fill Heat transfer media သ႔မဟတ အပစးကးႏငသည မကႏာျပင (heat transfer surface) ျဖစၾကသည။

Forced Draft

Fan မားမ ေလက cooling tower အတြငးသ႔ ေရာကေအာင မႈတထည(push)ေသာ ေၾကာင cooling tower အတြငး၌ (positive pressure)ျဖစေနသည cooling tower အမးအစား ျဖစသည။


4-4

Induced Draft Cooling tower fan မားသည ေလက cooling water အတြငးမ စပယ(pull)ေသာေၾကာင cooling tower cell အတြငး၌ (negative pressure) ျဖစေနသည cooling tower အမးအစား ျဖစသည။

Lift Cooling tower အေပၚရ (hot water basin)ႏင ေအာကရ ေရအျမင(water level) ႏစခအၾကား အကြာအေဝး ျဖစၿပး “Static Head” ဟေခၚသည။ Condenser water pump head တြကရာတြင ဤအကြာအေဝး(static head)က အသးျပသည။

Make up (water)

Condenser water မား cooling tower မ ေရေငြ႔ပျခငး(evaporation)ေၾကာင ေရဆးရႈးမႈ ျဖစေပၚၿပး drift ျဖစျခငးေၾကာငလညး ေရဆး႐ႈးမႈ ျဖစေပၚေစသည။ ထသ႔ ေလာနညး သြားသည condenser water မားအတြက ျပနလည ျဖညေပးရသည ေရက “make up water” ဟေခၚသည။ ျဖညရနအတြက သေလာငထားသည ေရကနက “make up water tank” ဟေခၚသည။ ျဖညမည ေရပကက “make up water pipe” ဟေခၚသည။

Range Condenser water ၏ အဝင(entering to cooling tower) အပခန ႏင အထြက(leaving from cooling tower)အပခန ကြာျခားခက။

Range = Entering condenser water temperature at Cooling Tower

- Leaving condenser water temperature at cooling tower

၄.၃ Condenser Water Piping Configuration Chilled water system water cooled ၊ air cooled

chiller Water cooled chiller ၿ air cooled chiller

Water cooled chiller chilled water system Reference ( Air side circuit ႔ air distribution system Serving Room

(၂ Chilled water ႔ chilled water distribution system AHU/FCU

(၃ Condenser water circuit Chiller

Naming of Circuit Circuit (entering) (leaving) ႔ supply return

(entering) ( a s supply return

Chilled water circuit building ႔ load side (AHU/FCU) (reference) (leaving) chilled water chilled water supply (supply to building) ၿ chiller ႔ (entering) chilled water chilled water return (return from building)

Condenser water circuit chiller (reference) Condenser water (leaving chilled water) condenser water return (return from chiller) ၿ condenser water (entering) condenser water condenser water supply (supply to chiller)


4-5

Air side circuit serving area (reference) H (leaving air) supply air(supply to serving area) ၿ AHU ႔ return air ( return air from serving area)

၄-၄ One to One System (Individual System)

၄.၃. One to One System (Individual System)

၄-၅ One to One System (Individual System)

(၄-၅) chiller တစလး၊ pump တစလး ႏင cooling tower တစလး တ႔သည သးျခား condenser water circuit တစခအျဖစ တညရသည။ Chiller သးလးရေသာေၾကာင condenser water circuit သးခရသည။ Condenser water pump သည သႏင သကဆငသည chiller ျဖငသာ ေမာငးႏငသည။ အစလကသာ ေမာငးႏငသည။


4-6

၄.၃.၂ Common Condenser water Header at Chiller and Cooling Tower (၄-၆) chiller သးလး၊ pump သးလး ႏင cooling tower သးလးတ႔ သည condenser water

circuit တစခအျဖစ တညရသည။ Condenser water pump သည မညသည chiller ႏငမဆ ေမာငးႏငသည။

၄-၆ Chiller condenser pump common header

၄.၃.၃ Common Condenser Water Header at Cooling Tower

Chiller သးလး၊ pump သးလး ႏင cooling tower သးလးတ႔ သည condenser water circuit တစခ အျဖစတညရသည။ Condenser water pump သည သကဆငသည chiller ျဖငသာ ေမာငးႏငသည။

၄-၇ Chiller cooling tower common header

၄.၄ Cooling Tower (Type) Configuration Cooling tower ၏ configuration (type) ( ) ၏ (air flow direction) ၏ (water flow

direction) ႔ counter flow cooling tower cross flow cooling tower

( ) Tower fan (location) "Induced Draft” "Force Draft”

၄.၄. Fan Location Force draft အမးအစားတြင fan မ ေလမားက cooling tower အတြငးသ႔ မႈတထညျခငး ျဖစသည။

Cooling tower ၏ cell အတြငး၌ (positive pressure) ျဖစေပၚသည။ Induce draft cooling tower အမးအစားတြင fan သည cooling tower ထမ ေလက စပယသည။ Cooling tower ၏ cell အတြငး၌ (negative pressure) ျဖစေပၚသည။

အေဆာကအဥမားရ air con system အတြက အသးျပေသာ cooling tower မားသည counter flow သ႔မဟတ cross flow အမးအစားမား ျဖစၾကသည။ Counter flow cooling tower အမးအစားက


4-7

ေလးေထာင ပသဏၭာန ႔ အဝငးပသဏၭာန ျပလပၾကသည။ Cross flow cooling tower မားက ေလးေထာင ပသဏၭာန ျပလပၾကၿပး ေဘးႏစဘကမ ေလမား ဝငလာေစသည။

Classification of Cooling Towers

၄-၈ Coolig tower

Cooling tower မားတြင (air flow) သည induced draft အမးအစားလညး ျဖစႏငသည force draft အမးအစားလညး ျဖစႏငသည။ Induced Draft အမးအစားသည cooling tower အတြငးမေလ မားက fan က စပယျခငး ျဖစသည။

Cooling tower ( ) Induced draft counter flow (၂) Force draft counter flow (၃) Induced draft cross flow (၄) Force draft cross flow ႔

၄- Forced draft horizontal

(+ pressure) ၄- ၂ Forced draft vertical

(+ pressure) ၄- ၃ (- pressure)


4-8

၄-၉

၄- ၄ Counter flow cooling tower ၄- ၅ Parallel flow cooling tower


4-9

၏ (air flow direction) ႏင ၏ (water flow direction) တ႔ကမတည၍ parallel flow ကပါ ထည၍ သ မး ခြျခားႏငသည။ ( ) Counter flow cooling tower (၂) Parallel flow cooling tower (၃) Cross flow cooling tower ဟ၍လညး

ခြျခားႏငသည။

၄- ၆ Cross flow cooling tower

၄.၅ Cross Flow Tower ႏင Counter Flow Tower ႔၏ အားနညးခက ႏင အားသာခကမား

Cross flow tower ၏ အားနညးခက ႏင အားသာခကမား

Condenser Water Side အားသာခကမား Condenser Water Side အားနညးခကမား (၁) Pump head နညးသည။ Power

နညးသည။ စြမးအင ႈ သကသာသည။ (၁) Infill ေပၚသ႔ ေရမား ကေစရန

ခကခသည။ (၂) (maintenance)

(၂) Biological fouling ျဖစႏငသည။

(၃) ႈ (water flow) မညညာျခငးေၾကာင ျဖစေသာ ျပနာ နညးသည။

(၃) Cooling tower ၏ (foot print) ေနရာ ကယကယ လအပသည

Air Side အားသာခကမား Air Side အားနညးခကမား (၁) ႈ(static pressure loss)

ႈ (၁) Inlet louver ၏ ဧရယာ(surface area)

ကယကယ လအပသည။ ေလက (control) ခကခသည။ (၂) Drift ျဖစမႈ နညးသည။

(၃) Capacity မားမား cell အေရအတြက နညးနညးသာ လသည။

Counter Flow Tower ၏ အားနညးခက ႏင အားသာခကမား

Condenser Water Side အားသာခကမား Condenser Water Side အားနညးခကမား (၁) Spray ျဖင ျဖနးျခငးေၾကာင ေရထြကမႈ

ေကာငးမြန ညညာသည (၁) Spray မား၏ (nozzle) ေၾကာင

ႈ ႈ(head loss)မား သည။ Pump (power)မားမား လသည။ ႈ

(၂) Approach နညးရန အတြက အလြန ျမငေသာ tower ျဖစရန လသည။

(၂) Spray nozzle မားက သန႔ရငးေရးလပရန ႏင ျပျပင ထနးသမးရန ခကခသည။


4-10

Air Side အားသာခကမား Air Side အားနညးခကမား

(၁) Counter flow ျဖစေသာေၾကာင ႈ(heat transfer) ပေကာငးသည။

(၁) Air static pressure loss မားသည။ Louver မားမား လအပသည။ ႈ

(၂) ၌ (inlet velocity) မားေသာေၾကာင အနးရ အမႈကမား cooling tower အတြငး သ႔ ဝငေရာက ေလရသည။

(၃) ႈ (air flow) ညမရန ခကခသည။

Counter flow tower မားသည cross flow tower မားထက အထငခရနေနရာ (foot print) သာေၾကာင တပဆငရန ေနရာကဥးကဥးသာ လအပသည။ Counter flow tower မားသည cross flow tower မားထက ႈ (air flow) မားၿပး ဖအားကဆငးမႈ(static pressure loss) မား ေသာေၾကာင fan (power) မားစြာ လအပသည။ စြမးအငသးစြမႈ(energy consumption) မားသည။

၄.၆ Direct Contact ႔ Open Cooling Tower ႏင Closed Circuit Cooling Tower

Cooling tower မားက direct contact သ႔မဟတ open cooling tower ႏင closed circuit cooling tower ဟ၍ အၾကမးအားျဖင ႏစမး ခြျခားႏငသည။

( ) Direct contact သ႔မဟတ open cooling tower တြင ေရသည cooling atmosphere ႏင တက႐က ထေတြ႔ေနၿပး အပမားက ေလထထသ႔ တစၿပငနက စြန႔ထတသည။

( ) Closed circuit cooling tower တြင ပေနသညေရ သ႔မဟတ hot fluid သည ေလထ (atmosphere) ႏင တက႐ကမထဘ indirect contact တစမးမးမ တစဆင အပက စြန႔ထတသည။

Indirect contact ႔ closed circuit အမးအစား cooling tower မားတြင external circuit ႏင internal circuit ဟ၍ ႏစမးရသည။

႔ လအပခက(heat rejection requirement)က လက၍ cooling tower အရြယအစား(size)၊ (capacity) ႏင အမးအစား(type)အမးမးက ထတလပၾကသည။ Cooling tower သ႔ေရာကရလာသည warm water ၏ အပခန၊ cooling tower မ ထြကသြားသည ေရ၏အပခန(leaving temperature)၊ ႈ (water flow rate)၊ (ambient air)၏ Dry Bulb ႏင Wet Bulb အပခန (temperature)က လက၍ သငေလာသည cooling tower အရြယအစား ႏင (capacity) တ႔က အေျခခ၍ ေရြးခယၾကရသည။

AHRI ႔၏ (standard) air conditioning system မ chiller မားႏင တြ၍ အသးျပသည cooling tower သ႔ ငလာေသာ entering water temperature(from chiller)သည 35°C(95°F)ျဖစၿပး ထြကသြားသည ေရအပခန(temperature)သည 29.4°C (85°F) ျဖစသည။

Closed circuit cooling tower မားက မညသည ေနရာတြငမဆ တပဆငႏငသည။ Closed circuit cooling tower မားက chiller ထကနမေသာေနရာမားတြငလညး တပဆငႏငသည။ Open circuit cooling tower မားက chiller ထက ျမငေသာေနရာ၌သာ တပဆငႏငသည။


4-11

၄- ၇ Direct-Contact or Open Evaporative

Cooling Tower ၄- ၈ Indirect-Contact or Closed-Circuit

Evaporative Cooling Tower

သအရအရ cooling tower မ အထြကေရအပခန(leaving condenser water temperature)က

ေလ၏ Wet Bulb အထ ေအးေအာင လပေပးႏငစြမးရသည။ သ႔ေသာ အလြနႀကးမားေသာ cooling tower ျဖစရန လအပသည။

Approach Temperature =

Leaving condenser water -temperature

Ambient Web Bulb temperature

ေရပမားက ေလထတြင ပကျဖနး(spray)ကာ အပမားက ဖယထတျခငး ျဖစသည။ Heat transfer medium ႔ fill ရျခငး၊ မရျခငးသည cooling tower ၏ အမးအစားေပၚတြင မတညသည။ ေလႏင ထေတြ႔ေနသည ေရ၏မကႏာျပငအကယ(amount of water surface exposed to the air)သည spray efficiency ေကာငး မေကာငးေပၚတြင မတညသည။

Return(entering water to tower)temperature ႏင supply(leaving water form tower) temperature ၏ ျခားနားခကက “Range” ဟေခၚသည။ ျခားနားခကျဖစသည။ Cooling tower ထမ ထြကသြားသည ေရ၏ (leaving water temperature) ႏင cooling tower ထသ႔႔ ႔ဝငလာသည ေလ(ambient air)၏ Wet Bulb ျခားနားခကက “Approach Temperature” ဟ ေခၚသည။

နမသည “Approach T a ” cooling tower Cooling tower မားက စးပြားေရးအရ တြကေျခကကေအာင ဒဇငးျပလပလလင “Approach Temperature” က 2.8°C(5°F)ခန႔႔ ထားေလရသည။ တစနညး cooling tower မ အထြကေရ အပခန(leaving condenser water temperature)က ေလထ(ambient air)၏ Wet Bulb ထက 2.8°C(5°F) နးပါးခန႔ မားေအာင ျပလပထားရသည။


4-12

ေလႏင ထေတြ႔ေနေသာ ေရ၏ မကႏာျပင(amount of water surface exposed to the air) ဧရယာ

မားမားႏင ေလႏငထေတြ႔ ေနသညအခန(time of contact) ၾကာရညေစရနအတြက heat transfer medium ႔ fill က တပဆငၾကသည။

Cooling tower တြင တပဆငမည ပကမားသည လေလာကေအာင ႀကးမားေသာ အရြယအစား ျဖစရန လအပသည။ ထပကမား၏ အလားလက ေဘးသ႔ဆန႔ထြကျခငး(expansion) ႏင က႕ျခငး (contraction) တ႔ကပါ ထညသြငး၍ ဒဇငးလပရန လအပသည။ တစခထကပေသာ ေရအဝငပကမား တပဆင ထားပါက cell တစခခငးဆသ႔ ေရအညအမ ဝငေရာကေစရနအတြက balancing valve မား တပဆငထားရန လအပသည။

Tower မား ျပျပငထနးသမးျခငး(maintenance) ႏင s သညအခါ basin မားက ေရေဆးေၾကာရနအတြက condenser water ပကမ ေရက ပတထား လအပသည။ ထ႔ေၾကာင isolation gate valve ႔ shutoff valve မားက အဝငပကႏင အထြက ပကမားတြင တပဆငထား ရမည။

ႏစလးထကပေသာ tower မားက အၿပငပစ(parallel တပဆငထားပါက (equalizer က cooling tower မားအားလးႏင ခတဆကမေအာင တပဆငထားရန လအပ သည။ E a တပဆငထားေသာေၾကာင tower တစလး၏ basin မ ေရအျမင(level) နမဆငး သြားပါက တျခား tower တစလးမ ေရမား ဝငေရာကကာ ျဖညေပးလမမည။ ထသ႔ ေရအျမင(level) ထနးညႇ ရနအတြက a ရ valve မားက ျပျပငထနးသမး(maintenance)ခနမ လြလင အျမ ဖြငထားရမည။

Cooling tower တြင တပဆငမညပကမား၏ အျမင(level)က (operating water level) ထက နမႏငသမနမေအာင တပဆငေပးရန လအပသည။ Cooling tower ရပနား(shutdown)ထားသညအခါ ေရမလေစရန ႏင pump မားက စတင ေမာငးသညအခကတြင ေလမခ(air lock)ေစရနအတြက ပန႔က အဆငေျပ ေခာေမြ စြာ “Ramp Up” ႔ “Ra Down” ျပလပေပး ရမည။

C s a ခန၌ ေရစပယသညပကလငး(water suction line)၌ ေလမခေစရန basin မား အတြငး၌ လေလာကေသာ ေရပမာဏ ရေနရန လအပသည။

၄.၇ Cooling Tower ၌ (Component)

Cooling tower တစလးတြင အဓကကသည f a မး ပါဝငသည။ (က) Fill (ဃ) Fan(s)

(ခ) Wet deck(hot water basin) (င ) Inlet louver

(ဂ) Cold water basin (စ ) Drift eliminator တ႔ ျဖစသည။

Structure frame ႏင casing တ႔သည တညေဆာကမႈပငးဆငရာ element မားျဖစၾကသည။

႔ (exposed surface) ဧရယာမားေလ cooling tower ၏ (capability) ေကာငးေလ ျဖစသည။ ေလႏင ထေတြ႔ေနသညအခန(time of contact) သည cooling tower ၏ အျမင( high) ႏင ေရ၏ ဖအား(pressure of the water distribution system)တ႔႔ ေပၚတြငမတညသည။

Cooling tower အရြယအစားႀကးမားေလ ေလႏငေရ ထေတြ႔ ေနသညအခန(time of contact ၾကာေလ ျဖစသည။ ေလႏငေရ ထေတြ႔႔ ေနသညအခန(time of contact)ၾကာေလ cooling tower ၏ (capability) ပေကာငးေလ ျဖစသည။


4-13

၄- ၉ Cooling Tower

(က) Fill Fill မားက ေရႏင ေလအၾကားတြင အပစးကးမႈ(heat transfer) ပမ ေကာငးမြနေစရနနင႔ အပစးကးမႈ မကႏာျပင (heat transfer surface) ဧရယာ မားေစရနအတြက အသးျပၾကသည။

(၁) a f ၊

(၂) Splash fill ႏင

(၃) Film fill ဟ၍ အမးအစား သးမးရသည။

၄-၂၀ Cross-fluted Vertical offset Vertical flow Cross flow standoff

Counter flow ႏင cross flow tower မားတြင splash type fill ႏင film type fill ႏစမးလးက အသးျပႏငသည။ Film-type fill ျဖင ျပလပထားေသာ tower မားသည မားေသာအားျဖင အရြယအစား ေသးငယေလရသည။ Splash type fill အမးအစားအသးျပထားေသာ cooling tower မားတြင ေလႏင (air and water distribution) အနညးငယ လြမားမႈေၾကာင cooling tower ၏ (performance)


4-14

၄-၂ Splash type fill

၄-၂၂ Spray fill မား

Spray Fill Spray fill မားက HVAC cooling tower မားတြင အသးျပေလမရပါ။ Spray fill မားက

အသးျပျခငးေၾကာင cooling tower ၏ efficiency အလြနညႏ သည။ တျခားေသာ cooling tower မားႏင ႏႈငးယဥလင spray fill ကအသးျပထားသည cooling tower သည အရြယအစားႀကးမားၿပး ႈ (air flow rate)မားမား ရရန လအပသည။

Film Fill Film fill မားသည splash fill မားက႔သ႔ ေရက ေရစကငယမား ျဖစေအာင ခြပစျခငး(breaking) မျပလပၾကေပ။ Film fill မားသည condenser water မား အရနနညးနညးျဖင တျဖညးျဖညးျခငး စးဆငး သြားေစရန ႏင အပကးေျပာငးမႈ(heat transfer ဧရယာမားမား ျဖစေအာင ျပလပေပးျခငး သည။ ေရ ႏင ေလတ႔ ထေတြ႔ရာ ေနရာကယျပန႔ျခငး၊ ထေတြ႔ခန ၾကာျမငျခငးတ႔ေၾကာင အပ စြန႔ထတႏငစြမး (heat rejection capacity) ပေကာငးေစသည။

PVC sheet မား(vacuum formed PVC)မားက အသးျပ၍ ေဒါငလကအလႊာ(vertical layer) ျဖစေအာင တညေဆာကထားသည။ ေဒါငလကအလႊာ(vertical layer)မားေၾကာင ( ) ေရစးဆငးမႈက ညညညာညာ ျဖစေစသည။ (uniform water flow)

( ) ခခမႈနညးသည ေလစးဆငးျခငး(low resistance air flow)က ျဖစေစေသာေၾကာင ဖအားဆး႐ႈးမႈ(air pressure drop) နညးသည။

အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)တလင “F F ” မားသည “Splash Fill”မားထက ပ၍ efficient ျဖစၿပး ေစးသကသာသည။ “F F ” သးသည cooling tower မားသည တျခား cooling tower မားထက အရြယအစား ပ၍ ေသးငယသည။ HVAC cooling tower မားအားလးသည ယခအခါ “F F ” ကသာ အသးျပၾကသည။


4-15

Wooden Structure ေရးအခနက cooling tower ၏ ဖရမ(frame)က သစသားမားျဖင တညေဆာကၾကသည။ Steel structure – Galvanized Steel Cooling tower မားသည ေလ ႏင ေရ တစၿပငနက အျမတမး ထေတြ႔ေနသညေနရာ ျဖစေသာ ေၾကာင သေခး တကလြယသည။ သေခးတကျခငးမ ကာကြယရန အတြက သမဏ(carbon steel) မားက galvanizing ျပလပၾကသည။ Galvanizing ဆသညမာ သြ (zinc)၊ ခ(lead)ႏင အလမနယ(aluminum)တ႔ ကေရာစပ၍ သမဏ(carbon steel)အေပၚတြင အလႊာျဖစေအာင ဖးအပျခငး(coating) ျဖစသည။ Carbon steel structure မားက ပထမဥးစြာ ဟကဒ (Hydrochloric)အကစစ အေပ ႔ (sulfuric) အကစစ အေပာျဖင ေဆးေၾကာ သန႔စငရသည။

၄-၂၂ Cooling Tower ထ႔ေနာက Zinc communism chronicle ကနထသ႔ နစရသည။ အေျခာကခၿပးေနာက

သြပရညကန(Zinc liquid)ထတြင နစရသည။ ထ႔ေနာက ေရျဖင ေဆးေၾကာရသည။ Water quench bath ျပလပျခငး ျဖစသည။ ထနညးက “Hot Dipped Galvanizing” နညး ႔ “D Kettle” နညးဟေခၚသည။ Galvanizing ၏အထ(film thickness)က ounces of zinc per square foot of metal surface ျဖင သတမတသည။

ပမနအားျဖင တစစတရနးေပလင (၂.၃၅)ေအာငစႏႈနး(2.35 oz/ft2)ျဖင coating လပျခငး ႔ hot dipped galvanizing လပျခငးျဖစသည။ Galvanizing ျပလပၿပး သည structure မား၊ ဖရမ(frame) မားက ဂေဟေဆာျခငး(welding) မျပလပသငပါ။ ဂေဟေဆာျခငး(welding) မျဖစေပၚလာေသာ အပ(heat) ေၾကာင galvanizing လပထားသည အလႊာမား(coating)ထခက ပကစးသြားႏငသည။

ထဂေဟေဆာျခငး(welding) ျပလပသည ေနရာမ စ၍ သေခးတကေလရသည။ ထ႔ေၾကာင ျဖတျခငး (cutting)ႏင ဂေဟေဆာျခငး(welding)ျပလပၿပးမသာ galvanizing ျပလပရသည။ Galvanizing လပၿပး ေသာအခါ bolt ႏင nut မားက သး၍ တပဆင(assemble) ႏငသည။


4-16

Stainless Steel Stainless steel သည carbon steel ထကစာလင ခႏငရည(structural strength) ပနညးသည။ သ႔ေသာ သေခးတကျခငး ဒဏက ပကာကြယႏငသည။ ေစးကြကတြင ရရႏငေသာ stainless steel အမးအစားမားသည SS 304 ႏင SS 315 တ႔ ျဖစသည။ ဖရမ(frame)မားက သမဏ(stainless steel) ျဖင ျပလပလင stainless steel bolt ႏင nut မားကသာ အသးျပေလရသည။ Concrete

အလြနႀကးမားသည cooling tower မားက အဂၤေတ(concrete) ျဖင တညေဆာကေလရသည။ Fiberglass (hot water basin) ႏင ေရေအးကန(cold water basin) မားက fiberglass ျဖင ျပလပ ၾကသည။ Stressed Skin Fiberglass/ Stainless Steel Casing Casing မားက ေလသြားရာ လမးေၾကာငးအျဖစ လညးေကာငး၊ အကာအရအျဖစ လညးေကာငး၊ cooling tower အတြငးရ ေလမား အျပငသ႔ မေရာကရေစရနအတြက လညးေကာငး အသးျပ သည။ Casing အျဖစ အသးျပသည (material)သည galvanized steel ၊ fiberglass ႏင UV inhibited plastic panel တ႔ ျဖစသည။ Galvanized steel panel က သးလင epoxy ႔ polymer က ေနာကဆး အလႊာ(final coating)အျဖစ ထပအပ ေပးရသည။ (ခ) Hot Water Basin ႔ Wet Deck Hot water basin ႔ Wet deck သည cooling tower ၏ အေပၚပငးတြင တညရသည။ Chiller condenser water cooling tower ႔ ၿ hot water basin ႔ “Hot Water Basin” Hot water basin ၏ တာဝနသည ပေႏြးေနေသာ condenser water မားက fill မားေပၚသ႔ အညအမ ကေစရန ျဖစသည။ သ႔မသာ ညညာစြာ အပစ ကးျခငး(uniform heat transfer) ျဖစေစႏငသည။ Cross flow cooling tower မားတြင hot water basin သည တမေသာေရကနငယျဖစၿပး ေအာကေျခရ အေပါကငယမားက orifices အျဖစရေနသည။ ပေသာ condenser water သည return မတ ဆင hot water basin အတြငးသ႔ ေရာကရကာ ေျမဆြအား(gravity force)ေၾကာင အေပါကငယ ကေလးမားမ တစဆင fill မားေပၚ ညညာစြာ ကဆငးသြားသည။ Cross flow cooling tower ၏ hot water basin သည ျဖတ၍၊ တပ၍ ရသည(removable) အမးအစား ျဖစသည။ Counter flow cooling tower ၏ hot water basin သည ေလလမးေၾကာငး(air steam)တြင တညရသည။

Cold Water Basin Cold water basin သည cooling tower ၏ ေအာကေျခပငးတြငး တညရၿပး အေအးခၿပးသညေရ (cold water)မားက ျပနလညစစညးသည အလပက လပေဆာငေပးသည။ ပမနအားျဖင (၁၂)လကမမ (၁၈)လကမ အထနကေသာ ေရကနအငယစားကေလး ျဖစသည။ ထကနထမ ေရမားက condenser water pump စပယသည။ Pump ေမာငးေနသည အခနတြင ေရအနကသည (၁၂)လကမထက နညးသည။ Cold water basin သည cooling tower တစခလးတြင အေရးအႀကးဆး(critical)လပငနးက လပေဆာင ေပးရ သည။ ( ) Condenser water pump ရပတန႔သညအခကတြင ပကအတြငးရ condenser water မားက

စေဆာငးသမးဆညးထားရန


4-17

( ) Condenser water pump စတငေမာငးသညအခကတြင cold water basin တြင pump စပယရန အတြက ေရအလအေလာက ရေနေစရန။ (pump စေမာငးသည အခကတန႔တြင return pipe မ ေရမား ခကခငး မကေရာကလာႏငပါ)။ ေရမလေလာကပါက ေလချခငး(air lock) ျဖစေပၚႏငသည။

၄-၂၃ Belt drive ၄-၂၄ Gear drive ႔ Direct drive

(ဃ) Fan ၊ Motor ႏင Drive Cooling tower ၌ အသးျပေသာ fan ႏစမးသည centrifugal fan ႏင axial propeller fan တ႔ ျဖစသည။ Forced draft tower တြင ႏစမးလး အသးျပၿပး induced draft tower မားတြင axial propeller fan ကသာ အသးျပသည။ Fan မားအေၾကာငးက fan အခနး(၆) (Chapter-6)တြင အေသးစတ ေဖာျပ ထားသည။ Fan ႏင fa (motor)မား အၾကားတြင power transmission ျပလပရနအတြက mechanical drive မးက အသးျပသည။ (belt drive) ႏင ဂယာျဖင ေမာငးျခငး (gear drive)တ႔ ျဖစသည။

(င) Intake Louvers ႏင Drift Eliminator Cooling tower ၏ fill pack မားဆသ႔ ေလမားေရာကသြားေစရန ေလဝငေပါကမား(intake louvers) က တပဆင ထားရျခငးျဖစသည။ Drift eliminator မားက cooling tower မ ေလမား ထြကမညေနရာတြင တပဆင ထားသည။ Drift eliminator ၏ တာဝနသည ေလစပအားေၾကာင ျဖစေပၚလာေသာ ေရစကမား (water droplet) cooling tower ၏ အျပငဘကသ႔ လြငထြကမသြားေအာင တားဆးေပးရနျဖစသည။ Drift eliminator က PVC ႔ steel ျဖင ျပလပေလရသည။ Drift eliminator မားသည ေလ၏ သြားရာ လမးေၾကာငးက 90° ေကာ ေျပာငးလသြားေအာင သးႀကမ သ႔မဟတ ေလး ျပလပေပးျခငးျဖင ေရစကငယမားသည drift eliminator ၏ ခတတြင ပတမ(trap ကာ ကနရစခၿပး ေလမားကသာ cooling tower မ ထြကသြား ေစသည။ ဤနညးျဖင drift eliminator သည drift ေၾကာငျဖစေပၚလာေသာ ေရဆး႐ႈးမႈ(water loss) ေလာနညးေအာင ျပလပေပးျခငး ျဖစသည။

၄.၈ အလပလပပ (Principle of Operation) Cooling tower တြင water spray system ၊ fill packing material ႏင fan တ႔ ပါဝငသည။ Spray

system သည (hot water)မားက fill packing ေပၚသ႔ ျဖနးခသည။ Cooling tower အတြငး၌ ထေတြ႔ေနသည မကႏာျပင(contact surface)ဧရယာ ပမားလာရနအတြက fill packing မားက အသးျပၾကျခငး ျဖစသည။ (hot water)မ အပမား စြန႔ထတရနအတြက fan မားသည ေလမား(ambient air)က cooling tower အတြငးသ႔ သည။ Condenser water မ စပယ သယေဆာငထားေသာ အပမားက cooling tower အတြငး၌ sensible cooling နညး ႏင ႔ (evaporative cooling)နညး ႏစနညး တ႔ျဖင စြန႔ထတပစ (reject)သည။


4-18

Condenser circuit တြင ပါဝငေသာ equipment မားမာ cooling tower ၊ condenser water pump

ႏင chiller တ႔ ျဖစသည။ Condenser water pump သည condenser water က chiller အတြငးသ႔ တြနးပ႔ သည။ Condenser water သည chiller အတြငးသ႔ ေရာကရၿပး chiller အတြငးမ အပမားက စပယ ၿပးေနာက condenser water အပခန ျမငတကလာသည။ ထေနာက condenser water သည cooling tower သ႔ ေရာကရၿပး အပမားက ေလထထသ႔ စြန႔ထတ(reject)လကေသာေၾကာင cooled water basin သ႔ ေရာကသညအခါ condenser water ၏ အပခန နမကသြားသည။ တစဖန condenser water သည chiller အတြငးမ အပမားက စပယရန ျပနလည ဝငေရာကသြားသည။ Chiller ၊ condenser water pump ႏင cooling tower တ႔ အတြငး၌ condenser water အဆကမျပတ လညပတေနသည။

Cooling tower တစလးသည အပမားက ( ) Heat transfer နညး၊

(၂) Mass transfer နညး ႏင

(၃) Combination of heat and mass transfer နညးတ႔ျဖင အပမားက စြန႔ထတ(reject)သည။

ဖအားေျပာငးလမႈ မရသည(constant pressure)အေျခအေနတြင အရည(liquid)အျဖစမ ႔ (vapor) အျဖစသ႔ အသြငေျပာငးျခငး(phase change)က “Vaporization” ဟေခၚသည။ ထ vaporization ျဖစသည အခနတြင စပယသည အပက “Latent Heat of Vaporization” ဟေခၚသည။ ေလထဖအား (atmospheric pressure)တြင ျဖစေပၚလင “La H a f Va a ” at atmospheric pressure ဟ ေခၚသည။ Cooling tower သည condenser water မ အပအခ႕က ေလထအတြငးသ႔ “Evaporative Cooling” ျဖင စြန႔ထတ(reject) လပသည။ ထ ႔ေၾကာင ေရဆး႐ႈးမႈ ျဖစေပၚသည။ ထဆး ႈ “Evaporation Loss” ဟေခၚသည။ ေအာကပါ (၄-၂၅)သည counter flow cooling tower တစလး ၏ ေရ(condenser water)ႏင ေလအပခနဆကစပမႈ(temperature relationship) ျပထားသည။

Condenser water အပခန သည A မ B သ႔ curve တြင ျပထားသညအတငး နမဆငးသြားၿပး ေလထ၏ Wet Bulb အပခနသည C မ D သ႔ျမငတကလာသည။ Condenser water တြင အပဆး႐ႈးျခငး(heat loss)ျဖစၿပး တြင အပ (heat gain) ျဖစေပၚသည။ Condenser water အပခန ကြာျခားခက(temperature difference)သည condenser water entering အပခန(cooling tower အတြငး သ႔) မ condenser water leaving အပခန(cooling tower မ အထြက) ႈ A အႏႈတ B ျဖစသည။

(temperature difference) “Range” Steady-state ႔ ၿ range condenser water ၏

Cooling tower မ စြန႔ထတသည အပပမာဏ(amount of heat rejected)သည ဝငလာသည ေလ၏ Dry Bulb အပခန(sensible cooling ျဖစရနအတြက)ႏင Wet Bulb အပခန(evaporative cooling ျဖစရနအတြက)ေပၚတြင မတညသည။

Air Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute (AHRI) (standard) chiller (leaving from chiller) condenser water ( F ၿ chiller ႔ (entering into chiller) condenser water ( F cooling tower


4-19

(application) (s ႈ

၄-၂၅ Ra Approch T a ႔ ႈ

အလြနႀကးမားေသာ(လအပသညထက ပႀကးေအာင ျပလပထားေသာ) cooling tower သည

အလြနငယေသာ approach (colder leaving water)က ေပးႏငသည။ (သတမတထားေသာ heat load ၊ flow rate ႏင entering air condition မားအတြက သာျဖစသည။) ေလထ(atmosphere) အတြငးသ႔ စြန႔ထတ လကေသာ အပပမာဏ(amount of heat transferred)သည heat load imposed on the tower ႏငအျမ တညသည။

(entering air)၏ Wet Bulb သည cooling tower တညရရာ ေဒသ၏ ရာသဥတ

ေပၚတြင မတညသည။ Cooling tower တစလး၏ (thermal performance)သည ဝငလာသည ေလ၏ Wet Bulb ေပၚတြင အမားဆး မတညသည။ ဝငလာသညေလ၏ Dry Bulb ႏင relative humidity သည mechanical draft cooling tower ၏ (thermal performance) အတြက အနညးငယသာ အကးသကေရာကမႈ(insignificant effect) ရသည။ Cooling tower တစလး၏ ေရဆး႐ႈးမႈ နညးျခငး၊ မားျခငး (evaporation loss)ျဖစမႈ အေပၚတြင မတညသည။

Cooling tower တစလး အတြငး ႔ ဝငေရာကသြားေသာ ေလ၏ psychrometric analysis က ပ(၄-၂၅) ႏင ပ(၄-၂၆)တြင ေဖာျပထားသည။ ေလထ (ambient condition) (point A)တြင cooling tower

Leaving condenser water ၏ အပခန(point B)ႏင အဝငေလ၏(entering) (point C) တ႔၏ ျခားနားခကသည cooling tower ၏ “Approach” ပငျဖစသည။ တစနညးအားျဖင ေလ၏ Wet Bulb အပခနသ႔႔႔႔႔႔႔႔ ေရာကေအာင ေနေသာေၾကာင “Approach” ေခၚဆျခငးျဖစသည။ Approach သည cooling tower တစလး၏ အပဖယထတႏငစြမး(capability) ျဖစသည။

Cooling tower တစလး၏ ႏငသည ပမာဏ(amount of heat transfer)သည ထ cooling tower ၏ အပဖယထတႏငစြမး(thermal capability) ႏင ၏ (entering air Wet Bulb temperature)တ႔ ေပၚတြင မတညသည။

တစနညးအားျဖင cooling tower တစလး၏လပေဆာငႏငစြမး(thermal capability)ေကာငးေလ အပမားမား စြန႔ထတပစႏငေလ ျဖစသည။ ၏ (entering air Wet Bulb temperature) နမေလ အပစြန႔ထတႏငစြမး မားေလ ျဖစသည။


4-20

တစလးအတြငး ဝငေရာကသြားၿပးေနာက condenser water မ heat ႏင mass(moisture)က စပယ သြားသည။ ထေနာက point B မ တစဆင ထြကသြားသည။ ထ point B အေျခအေနသည saturated condition ျဖစသည။ သ႔ေသာ သတမတထားသည အပစြန႔ထတပစမႈ ပမာဏထကနညးသညအခါ(very light loads)မးတြင ထြကသြားသည ေလ(discharge air)သည fully saturated ျဖစခငမ ျဖစေပလမမည။

၄-၂၆ Cooling Tower ၏ performance s a

Condenser water မ ေလသ႔ ကးေျပာငးသြားသညအပ(heat transfer)ပမာဏသည cooling tower အတြငးသ႔ ဝငသြားသညေလ၏ enthalpy (enthalpy of entering air)ႏင ထြကသြားသည ေလ၏ enthalpy (enthalpy of leaving air)ကြာျခားခက ျဖစသည။ ( B − )ျဖစသည။ အဘယေၾကာငဆေသာ enthalpy လငးမားသည Wet Bulb လငးမားႏင အလြန နးကပစြာ ရေနသာေၾကာငျဖစသည။ ေလ၏ enthalpy ေျပာငးလမႈ(change in enthalpy of the air)သည ေလ၏ Wet Bulb ေျပာငးလမႈ ပငျဖစသည။

ပ(၄-၂၆)မ Vector AB သည (ambient air)၏ total heat gain ျဖစသည။ Vector AB က component AC ႏင component CB အျဖစ ခြႏငသည။ Component AC သည sensible heat portion ျဖစသည။ Component CB သည latent heat အပငး ျဖစသည။ ဝငလာသညေလသည point D သ႔ ေျပာငးသြားခလင Wet Bulb သည။ သ႔ေသာ Dry Bulb ပျမငသညအခါ total heat transfer(vector DB)သည တညလမမညသာ ျဖစသည။ Sensible (components)ႏင latent (component)တ႔သည မားစြာ ေျပာငးလသြားသည။

DE သည ေလ၏ sensible cooling အပငးျဖစသည။ Condenser water သည အပ(heat)ႏင ေရ(mass)အခ က ေလအတြငးသ႔ စြနထတမႈေၾကာင EB သည latent heat ျဖစသည။ ထ ႔ေၾကာင တညသည water cooling load အတြက latent ႏင sensible heat တ႔ စြန႔ထတပစသည ပမာဏအခးသည မားစြာ ေျပာငးလႏငသည။ Latent heat ႏင sensible heat တ႔ စြန႔ထတသည ပမာဏ အခးသည cooling tower တစလး ၏ ေရသးစြမႈ သ႔မဟတ ေရဆး ႈ မႈက တြကခကရန အလြနအေရးပါသည။


4-21

အဘယေၾကာငဆေသာ ဝငလာသည Dry Bulb ႔ relative humidity သည latent

to sensible heat transfer ၏ အခးေပၚတြင မတညေသာေၾကာင ျဖစသည။ Latent to sensible heat transfer ၏ အခး(ratio)သည ေရေငြ႔ပႏႈနး(rate of evaporation)အေပၚတြငလညး အကးသကေရာကမႈ ရသည။

ပ(၄-၂၆)တြင ျပထားသညအတငး case AB(WB − W )၏ ေရေငြ႔ပႏႈနး(evaporation rate) သည case DB(WB − WD)၏ ေရေငြ႔ပႏႈနး(rate of evaporation)ထကနညးသည။ အဘယေၾကာငဆေသာ latent heat transfer(mass transfer)သည total heat transfer ၏ ေသးငယေသာ ပမာဏျဖစေသာေၾကာင ျဖစသည။

Cooling tower တစလး၏ ဒဇငး အေျခေနတြင ျဖစႏငေသာ ေယဘယ ေရေငြ႔ပႏႈနး(evaporation rate) သည ေရစးႏႈနး(water flow)၏ ၁% ျဖစသည။ 7 K of water temperature range ျဖစသည။ ပမးမေရေငြ႔ပႏႈနး(evaporation rate)သည ဒဇငးတြကစဥက ေရေငြ႔ပႏႈနး(design rate) ထက နညးသည။ အဘယေၾကာငဆေသာ ညဘက သ႔မဟတ ေအးသညရာသတြင ဝငလာေသာ ေလ၏ အပခန ကဆငး လာသညႏငအမ sensible component ပမားလာၿပး latent heat transfer (mass transfer) နညးကာ ေရေငြ႔ပႏႈနး(evaporation rate) နညးျခငးေၾကာင ျဖစသည။

ေရေငြ႔ပျခငး (evaporation)ေၾကာင ေရဆး ႈးမႈ(water loss) ျဖစသညအျပင ပနကာေၾကာင ေရစကမား လြငစငျခငး(liquid carries over) ႏင (blow down)စသည တ႔ေၾကာငလညး ေရဆး ႈးမႈ (water loss)မား ျဖစေပၚသည။ ပနကာေၾကာင ေရစကမား လြငစငျခငး(liquid carry over) ႏင ေရေဖာကထတျခငး(blow down) တ႔အေၾကာငးက ေနာကပငးတြင ေဖာျပထားသည။

၄.၉ ဒဇငးအေျခအေနမား (Design Conditions) Cooling tower တစလး၏ လပေဆာငႏငစြမး(thermal capability)က ေအာကပါ

(parameter) မားျဖင သတမတသည။ ( ) Cooling tower အတြငးသ႔ ဝငလာသည condenser water ၏ အပခနႏင ထြကသြားသည အပခန

(entering and leaving water temperatures) ( ) ဝငေလ ၏ Wet Bulb ႏင Dry Bulb အပခန

(ဂ) Condenser water ၏ ႈ (flow rate)တ႔ ျဖစသည။ condenser water velocity 1.5 m/s 3.6 m/s

condenser pipe Evaporative cooling tower တငး၌ ေရေငြ႔ပျခငး(evaporation)ျဖစသည ေရပမာဏသည

ဝငလာသည ေလ၏ Wet Bulb အပခနႏင သကဆငသည။ Air conditioning တြင သးသည cooling tower တစလး၏ အပဖယထတႏငစြမး(thermal capability)က nominal capacity ျဖင ေဖာျပေလရသည။

Evaporation cooling ႈ “Mass Transfer” ဟ “Mass Transfer” ႔ Evaporation cooling latent heat အပငးႏငသာ သကဆငၿပး specific humidity ေျပာငးလမႈႏင တက႐က အခးကသည။

လပစစဓာတအားျဖင ေမာငးသည(electric) chiller ၏ evaporator မ ၁ ကလဝပ(1kW) အေအးဓာတ(cooling)ရရရန အတြက cooling tower သည ခန႔မနးေျခ ၁.၂၅ ကလဝပ(1.25 kW) (heat rejection လအပသည။


4-22

ေရစးႏႈနး(flow rate) 54 mLiter/sec ရသည condenser water ၏ အပခန 35°C(95°F)မ 29.4°C(85°F)ေရာကေအာင လပႏငလင တစကလဝပ(1kW) ႔ (heat rejection)ျဖစသည။ ထအခနတြင cooling tower အတြငးသ႔ ဝငေရာကလာေသာ ေလ၏ Wet Bulb အပခနသည 25.6°C ေပၚတြင အေျခခသည။ ထအေျခေနတြင တစကလဝပ(1kW) evaporator cooling ရရရန ခန႔မနးေျခ (၁.၂၅)ကလဝပ (1.25 kW) ပမာဏရေသာ အပက cooling tower မ စြန႔ထတ(reject) ေပးရမည။

လပစစေမာတာျဖင ေမာငးသည(electric) chiller မ တစကလဝပ(1kW) cooling capacity ထတေပးတငး cooling tower သည chiller မ တစကလဝပ(1kW)အျပင 0.25 kW of compressor heat ကပါ ဖယထတ(reject) ေပးရသည။ 0.25 kW of compressor heat က “Heat of Compression” ဟလညးေခၚသည။ တစနညးအားျဖင 0.6 kW/RT efficiency ရသည 500RT chiller မ 500RT cooling capacity က ထတေပးေနခနတြင cooling tower သည 500RT cooling capacity အျပင compressor မထြကသည “Hea f ss ” (500RT x 0.6 kW/RT = 300kW = 85RT) 85RT ကပါ စြန႔ထတ (reject) ေပးရသည။ ထ႔ေၾကာင cooling tower မ 500RT+85RT= 585RT စြန႔ထတ(reject) ေပးရသည။ Condenser water pump မ heat က ထညမတြက ထားပါ။ အခ႕ေသာ အေျခအေနမားအတြက nominal capacity rating အတငး အသးျပေလ မရသညက ေတြ႔ရသည။

အခပအားျဖင cooling tower တစလး၏ အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)က operating parameter မား ျဖစၾကေသာ ေရအဝငအပခန(entering water temperature)၊ ေရအထြက အပခန(leaving water temperature) ၊ condenser water ႈ (flow rate)၊ ၏ (entering air) Wet Bulb ႏင ႈ ( air flow rate) တ႔ျဖင ေဖာျပသည။

၄.၁၀ Cooling Tower Heat Transfer

∫

၄-၂၇ ပ(၄-၂၇)တြင ေဖာျပထားသည condenser water ေရစကငယမ အပက အနးရေလ(surrounding

air)ထသ႔ sensible heat transfer process ႏင latent heat transfer process ႏစမးလးျဖင ႔ ျဖစသည။ ထ အပကးေျပာငးျခငးျဖစစဥ(heat transfer process)က “Merkel Equation” ျဖင ေဖာျပႏငသည။

ပ(၄-၂၈)တြင cooling tower characteristic က ဂရပပစျဖင ေဖာျပထားသည။ Cooling tower

characteristic ဂ ( a a s a

Condenser water မ ထြကသြားသည အပ(heat)ပမာဏသည အနးရေလ(surrounding air)မ စပယလကသည ပမာဏႏင ညမသည။


4-23

Law of conservation of energy အရ (cooling tower တစခလးက control volume အျဖစ ယဆလင)

၄-၂၈ Cooling tower ၏ Enthalpy driving force

C' ၏ a

BC i a a f

CD a a s L

DEF projecting the exiting air point onto the water operating line and then onto the temperature axis shows the outlet air Wet-Bulb a L/G liquid to gas mass flow ratio (lb/lb or kg/kg)

တစနညးအားျဖင condenser water က sensible cooling ႏင ႔

(evaporative cooling)နညး ႏစမးျဖင ေအးေစသည။

t2 = Entering temperature of condenser water t1 = Leaving temperature of condenser water

h2 = Enthalpy of leaving air h1 = Enthalpy of entering air

Condenser water မ အပဆး႐ႈးမႈပမာဏ(heat loss)သည အနးရေလထ(ambient air) (heat gain)ပမာဏ နင တညသည။ Condenser water ၏ အပဆး႐ႈးမႈ(heat loss) ပမာဏသည ျဖစသည။

Condenser water ၌ အပခနေျပာငးလမႈ(temperature change)ျဖစေသာေၾကာင sensible heat change ျဖစေပၚသည။ ႔ (Ambient air)တြင sensible heat ႏင latent heat gain ႏစမးေၾကာင အပ ျခငး(heat gain) ျဖစေပၚသည။


4-24

water to air mass ratio ႔ liquid to gas mass flow ratio

lb of water/lb of air ႔ kg of water/kg f a

(ambient air) 78°F(25.5°C)DB ႏင 50% RH သည cooling tower အတြငးသ႔ ေရာကသညအခါ ႔ ၿ (evaporative cooling)နညးျဖင condenser water က ေအးေစသည။ ၏ enthalpy သည 30.1 Btu/lb မ 45.1 Btu/lb အထ ျမငတကသြားသည။ 15 Btu/lb of dry air ျမငတကသြားသည။ ထ 15 Btu/lb သည condenser water အေလးခန တစေပါငက 15°F အပအခန ကဆငးသြား ေစႏငသည။

ဝငလာသညေလ(ambient air)၏ စထငးဆ(humidity ratio)သည 0.0103 lb of water vapor/lb of dry air ျဖစၿပး ထြကသြားသည ေလ၏ စထငးဆ(humidity ratio)မ 0.0233 lb of water vapor/lb or dry air ျဖစသည။ ထ(0.0233lb - 0.0103=) 0.013 lb သည ေရေငြ႔ပ(evaporate)သြားသည condenser water ျဖစသည။

85°F ၌ ရေသာ latent heat vaporization တနဖးသည 1,045 Btu/lb(2260 KJ/kg) ျဖစသည။ 0.031lb x 1045 Btu/lb =13.6 Btu ျဖစသည။ 15 Btu ၏ ၉ % သည ႔ (evaporative cooling)နညးေၾကာင ျဖစ သည။ ကနသည ၉% ခန႔သည sensible cooling ေၾကာငျဖစသည။ Condenser water အပခနသည 15°F ကဆငးၿပး ေလ၏ အပခန 3.3°F တက လာသည။ ၏ 78°F မ 81.3°F သ႔

၄.၁၁ Cooling Tower Performance Factor

၄-၂၉ Condenser water range ေျပာငးလျခငးေၾကာငcooling tower အရြယအစား ေျပာငးလပက

ေဖာျပထားသည။

Cooling tower ၏ စြမးေဆာငရည(performance)သည ေအာကပါ အခက(factor or parameter) သည ( ) Range (၅) Evaporation loss (၂) Approach (၆) Cycles of concentration (၃) Effectiveness (၇) Blow down losses (၄) Cooling capacity (၈) Liquid/ Gas ratio ႔


4-25

၏ Wet Bulb ျမငတကလာျခငးေၾကာင cooling tower ၏ (performance) ကဆငးသြားသည။ ၏ Wet Bulb ေျပာငးလျခငးေၾကာင Approach ေျပာငးလသည။ Range ေျပာငးလျခငးေၾကာင Approach တနးဖး ေျပာငးလသည။

၄-၃၀ Variation in tower size factor with

range. ၄-၃ Variation in tower size factor with

condenser water flow rate.

အထကပါ (၄-၃ )တြင condenser water ႈ (flow rate) ေျပာငးလျခငးေၾကာင cooling tower အရြယအစား ေျပာငးလပက ေဖာျပထားသည။ အထကပါ (၄-၃၀) သည condenser water range ေျပာငးလျခငးေၾကာင cooling tower အရြယအစား ေျပာငးလပက ေဖာျပထားသည။(Approach မေျပာငးပါ။)

၄.၁၂ Condenser Water Flow Rate

Condenser water system တြင ႈ (flow rate)သည အလြန အေရးႀကးသည။ Condenser water မ (heat)မား ေလထ(ambient air) သ႔ အပစြန႔ထတျခငး(heat rejection) ျဖစေစရန လေလာက ေသာ condenser water လညပတမႈ ရ၊ မရ စစေဆးရန လအပသည။ ေယဘယအားျဖင “Ra ” က 5.6°C (95°F - 85°F = 10°F)တနဖးတြင အေျခခ၍ ဒဇငးျပလပၾကသည။

Cooling capacity 1 RT condenser wat ႈ 0.19 Liter/Sec (3GPM) ၿ a ႈ ထ႔ေၾကာင condenser water ေရလညပတႏႈနး(flow rate)သည chilled water ေရလညပတႏႈနး(flow rate)၏ (၁.၂၅)ဆ(1.25 times) ျဖစသည။ ၂၅% ပမားသည။ Chilled water ႈ (flow rate)သည 0.15 Liter/Sec per RT ႔ 2.4 GPM per RT ျဖစသည။

အကယ၍ condenser water ႈ (flow rate)သည လအပသညထက နညးလင condenser

water return temperature ျမငတကလာလမမည။ Chiller တြငးသ႔ အပခနျမငသည condenser water ဝငေရာကလာလင refrigerant ၏ condensing pressure ျမငတကလာၿပး compressor ၏ ႈ(power consumption) ပမား လာလမမည။

Condenser water ႈ (flow rate)မားျခငး ႔ range မားျခငးေၾကာင အပ ဖယထတ ႏငစြမး(heat rejection capacity) မားလာသည။

တစနညးအားျဖင electric chiller heat of compression သည chiller cooling load ၏ 25% ႏင ညမ သည။


4-26

လေလာကေသာ ႈ (water flow rate) က chiller အတြငးသ႔ လညပတေစျခငးေၾကာင condenser water return temperature ကဆငးလာကာ chiller efficiency ပေကာငး လာလမမည။

Air-Conditioning, Heating, and

Refrigeration Institute (AHRI) (design condition) တြင cooling capacity 1 RT s a ႈ (flow rate) 0.19 Liter/Sec per RT ႔ 3 GPM per RT ျဖစသည။ Lower part load အေျခအေနမးတြငလညး condenser water ႈ (flow rate)က ႈ (design flow rate)ထက အနညးငယ ေလာနညး ေအာင ေလာခႏငသည။

၄-၃၂ Condenser and chilled water circuit

Cooling tower (performance) ညဖငးေနလင condenser water ႈ (flow

rate)မားျခငး ေၾကာငလညး condenser water supply temperature ျမငတကလာႏငသည။ Cooling tower တစခခငးစ၌ တညေသာေရပမာဏ (flow)မရသညအခါ (unbalance water flow ျဖစျခငးေၾကာင) အခ႕ cooling towerသည ဒဇငး ႈ (design flow rate)ထကပမားသည condenser ႈ (flow rate)က ရရကာ အထြကေရအပခန(condenser water supply temperature) ျမငမားလာသည။ အထြကေရ အပခန(condenser water supply temperature) ျမငေသာေၾကာင chiller efficiency ကဆငးလမမည။

၄.၁၃ စပယသညအပႏင စြန႔ထတသည အပပမာဏ တညျခငး (Heat Balancing) Vapor compression cycle မားတြင evaporator က အပ(heat)ကစပယသည အလပလပၾကၿပး

condenser မားက ထစပယထားေသာ အပကျပန ႔ (heat rejection)လပၾကသည။ Compressor အတြငးမ အပခနျမငၿပး ဖအားျမငသည(hot and high pressure) refrigerant gas မားသည condenser အတြငးသ႔ ေရာကရလာၿပး နညး ႏစမးျဖင အပဖယထတျခငး(heat rejection)လပၾကသည။

refrigerant gas သည superheat အပခန၌ (vapor) sensible heat က စြန႔ထတ(reject)သည။ ထ႔ေနာက saturated ၌ latent heat က စြန႔ထတ(reject)ကာ refrigerant (vapor)မ အရည(liquid)အျဖစသ႔ ေျပာငးသြားသည။

Condenser load သည ဖယထတသညအပပမာဏ(amount of heat rejection) ျဖစသည။ Air cooled condenser မ အပဖယထတျခငး(heat rejection)ေၾကာင ေလ၏အပခန 9°C မ 12°C ခန႔ ျမငတက လာေအာင ဒဇငးလပေလ ရသည။ အကယ၍ အပခနျမငတကမႈ(temperature raise) 10.5°C

Actual condenser water ႈ (flow rate) သည design condenser water ႈ (flow rate) ထက မမားရန လအပသည။ Condenser water ႈ (flow rate) လအပသညထက ပမားျခငးေၾကာင ႔ ႔ (pumping power)က ျဖနးတးရာ ေရာကသည။ တစနညးအားျဖင over pumping ျဖစေစသည။


4-27

က အေျခခ၍ တြကလင 1kW အပပမာဏက စြန႔ထတ(reject)ရနအတြက ေလစးႏႈနး 0.093 kg (mass flow rate 0.093 kg/kW)လအပသည။ [1/(10.5x1.02)= 0.093 kg/kW]

ဥပမာအားျဖင ႐းခနးတစခ၏ air con unit သည 350kW cooling capacity ရၿပး 430kW အပပမာဏ ဖယထတျခငး(heat rejection)ျဖစရန ေလစးႏႈနး(flow rate) 40.85 kg/s သ႔မဟတ 36 m3/s ရသည air-cooled condenser က အသးျပရမည။ ႔ volume flow rate ႔ mass flow rate မားေသာေၾကာင ေနရာကယကယ လအပသည။

၄-၃၃ Heat Balance ၄-၃၄ Heat Balance

ဥပမာ condenser တစခသည အပ(heat)ပမာဏ 12kW က ဖယထတ(reject)ရနအတြက အပခန 35°C ရေသာ ျပငပေလ(outdoor air) သည အပခန 50°C အထ ျမငတကသြားသည။ ထ condenser သည 8 kW အပပမာဏက ဖယထတ(reject)ရန လအပၿပး (outdoor air)သည 15°C ျဖစလင အပခနမညမ အထတက သြားမညနညး။

Temperature d ff –

= 12 kW/15°C = 0.8 W

၄-၃၅ Carnot cycle for refrigeration


4-28

ထ condenser သည 1°C အပခနကြာျခားတငး(temperature difference) အပပမာဏ 0.8 kW က ဖယထတ(reject) ႏငစြမးရသည။

၄.၁၄ ေရြးခယရာတြင စဥးစားရမည အခကမား (Selection Consideration)

၏ (application)ႏင သငေလာမနကနေသာ cooling tower က ေရြးခယအတြက ေအာကပါ အခကအလကမားက ထညသြငးစဥးစားရန လအပသည။ ( ) Cooling duty (လအပေသာ ႈ (capacity) ၊ ေမာငးႏငမည duty အမးအစား) ( ) Economics [စးပြားေရးတြကေခကကမႈ၊ တပဆငရနကနကစရတ(installation cost) ၊ ေမာငးႏင

လညပတရန ကနကစရတ (operation cost)] (ဂ) Required services (လအပသည ဆားဗစအမးအစားမား) (ဃ) Environmental conditions (ပတဝနးကငက ထခကမႈရ မရ၊ ေကာငး၊ ေဆး႐ ႔ လအမားစ

ႏင နးသညေနရာတြင cooling tower က တပဆငရန မသငေလာေပ။ Legionella ပးမႊား (pathogenic gram) ေၾကာင ျဖစသည။) Legionella အေၾကာငး အေသးစတ သလပါက http://www.nea.gov.sg/cms/qed/cop_legionella.pdf

( ) Maintenance requirements (ျပျပငထနးသမးရန လအပခကမား) ႏင ( ) Aesthetics- အျမငလပမႈ ရ၊ မရ တ႔ျဖစသည။ (လျမငကြငးတြင တပဆငထားေသာ cooling tower

မားအား ၾကညေကာငးေအာင ျပလပထားရန သ႔မဟတ ကာရထားရန လအပသည။) အထကပါ အခကအလကမားသည တစခႏငတစခ အျပနအလနဆကစပမႈ ရၾကသည။

တစခခငးစက ဆနးစစေရြးခယ ရမည။

cooling tower ေရြးခယျခငးႏင သကဆငေသာ အခကအလကမားမာ

( ) Safety features ၊ safety codes သကဆငေသာ ေဘးရနကငးရငးေရး စညးမညး စညးကမး မားက လကနာရမည

(၂) အေဆာကအဥ အမးအစားက လက၍ ခမတထားသည code မားက လကနာရမည (Conformity to building codes)

(၃) General design and rigidity of structures (တညေဆာကမည structure ဒဇငး ႏင အမးအစား)

(၄) Relative effects of corrosion, scale, or deterioration on service life (သေခးတကျခငး၊ ေရညႇ တကျခငး၊ စြမးရညကဆငးျခငး ႏင အသးျပႏငသည သကတမးတျခငး စသညတ႔ႏင သကဆငေသာ အခကမား)

(၅) Availability of spare parts (အပပစၥညးမား အလြယတက ရရႏငမႈ)

(၆) Experience and reliability of manufacturers (ထတလပသ၏ လပငနးအေတြ႔အၾကႏင စတခႏငမႈရ ၊ မရ)

(၇) Independent certification of thermal ratings (ေဖာျပထားေသာ စြမးေဆာငရညႏႈနး(rating) က ထတလပသမဟတသည တျခားေသာအဖြ႔ တစခခမ ေထာကခေပးမႈ)

(၈) Operating flexibility for economical operation at varying loads or during seasonal changes. (ေႏြ၊မး၊ေဆာငး ရာသဥတအားလး၌ ျဖစေပၚႏငသည load မား အားလး ႏင ကကညေအာင ေမာငးႏငမႈ)တ႔ ျဖစသည။


4-29

ထအခကအလကမားအျပင တနခါမႈ(equipment vibration)၊ ဆညသ(sound levels) ၊ ဆညသေလာနညးေအာင ေဆာငရြကျခငး(acoustical attenuation)၊ ဗသကာဒဇငး(architectural design) ႏင လကေလာ ညေထြျဖစမႈ တ႔ကလညး အဓကထား စဥးစားရမည ျဖစသည။

Cooling duty ႏငသကဆငေသာ အခကအလကမားသည အျမင(height)၊ အရည(length)၊ အထ (width)၊ ေလလညပတႏႈနး(volume of airflow)၊ fan ႏင pump တ႔၏ စြမးအငသးစြမႈႏနး(energy consumption)၊ တညေဆာကထားသည ပစၥညးအမးအစား(materials of construction)၊ ေရအရညအေသြး (water quality) ႏင ေစးကြကတြင ရရႏငမႈ(availability)တ႔ ျဖစသည။

မမအေဆာကအဥ ႔ မမ system အတြက အေကာငးဆးႏင အသငေလာဆးေသာ cooling tower အမးအစားႏင အရြယအစားက economic evaluation လပၿပးမသာ ရရႏငသည။ နညးပညာအရ (technically) အသငေလာဆးျဖစရန လအပသလ စးပြားေရအရ(economically)လညး အကးအျမတ မားရန လအပသည။

2007 ASHRAE Handbook စာအပမ Chapter 36 ၌ ပါရေသာ HVAC Applications အပငးတြင အသးမားသည ႈ ၊ နညး(economic evaluation) ႏစမးက ေဖာျပ ထားသည။ ( ) Life Cycle Costing (equipment တစခ စဝယသညေန႔မ သးမရ၍ ဖကပစသညေနအထ ကနက

စရတ စစေပါငးက တြကသညနညး)ႏင (၂) Payback analysis (ဝယၿပး တပဆငရန ကနကစရတမားက ျပနလညရရရန ႏစမညမၾကာသညက

တြကသညနညး ျဖစသည။) အထကပါ နညးႏစနညး အနကမ ႀကကႏစသကရာ နညးက အသးျပႏငသည။

အစပငးကနကစရတမား (initial cost) အတြက ေအာကပါ အခကအလကတ႔က ထညသြငး စဥးစား သငသည။ • Erected cost of equipment (ျငမး၊ ကရနး စသညတ႔အတြက ကနကစရတ) • Costs of interface with other subsystems (သကဆငသည တျခားေသာ subsystem မားႏင

interface လပရန ကနကစရတ) • Pumps and prime movers (ပန႔ စသည တ႔အတြကကနကစရတ) • Electrical wiring to pump and fan motors (ပန႔ ၊ ေမာတာ ႏင fan ေမာတာ တ႔၏ လပစစဝါယာႏင

သကဆငေသာ ကနကစရတ) • Electrical controls and switchgear (လပစစ panel မား ႏင control မား၊ switchgear ႔ အတြက

ကနကစရတ) • Piping to and from the tower (ပကမား တပဆငရနအတြက ကနကစရတ) • Tower basin ၊ sump screens ၊ overflow piping and makeup lines ၊ if not furnished by the

manufacturer (တျခားေသာ အစတအပငးမား အတြက ကနကစရတ) • Shutoff and control valves (ဘားမားအတြက ကနကစရတ) • Walkways ၊ ladders ၊ etc., providing access to the tower ၊ if not furnished by the manufacturer

(ေလာကလမး၊ ေလကားတ႔အတြက ကနကစရတ) • Fire protection sprinkler system (မးေဘးကာကြယေရး အစအမမားအတြက ကနကစရတ) • ပငဆငမႈအတြက ကနကစရတ(ownership cost)ႏင ထနးသမးျပျပငမႈ ကနကစရတ(maintenance

costs) တ႔အတြက ေအာကပါ အခကအလကတ႔က ထညသြငး စဥးစားသငသည။


4-30

• System energy costs (fans, pumps, etc.) (တစနာရေမာငးရနအတြက လအပသည စြမးအင အတြက ကနကစရတ)

• Energy demand charges (လပစစဓာတအားခ ကနကစရတ) • Expected equipment life (အေမာလငႏငဆးေသာ အသးျပႏငမည သကတမး) • Maintenance and repair costs (ထနးသမးစရတ ႏင ျပျပငစရတ) • Money costs (အတးတြက၊ ေငြေၾကးေဖာငးပြမႈ စသညတ႔အတြက ထညေဆာငးရမည စရတ)

၄.၁၅ အရြယအစား ေရြးခယျခငး (Cooling Tower Sizing)

Cooling tower မားသည central air conditioning system မ စြန႔ထတသည (heat) မားက သာမက chiller ၏ compressor မ (heat)မားကလညး အတတကြ စြန႔ထတေပးရသည။ Chiller မ (heat of compression)ပမာဏသည chiller ၏ efficiency ေပၚတြင မတညသည။ အၾကမးအားျဖင (electric) chiller cooling load ၏ ၂၅% ျဖစသည။ ထ႔ေၾကာင cooling tower ၏ အရြယအစား(size)သည chiller cooling capacity ၏ ၁၂၅% ျဖစသည။ (၁.၂၅ ဆခန႔ ျဖစသည)။ လပစစေမာတာျဖင ေမာငးသည chiller အတြကသာ ျဖစသည။

Chiller efficiency သည cooling tower ၏ အရြယအစား(size)ေပၚတြင မတညသည။ Cooling tower ၏ အရြယအစားသည လအပသညထက ေသးငယေနလင အပဖယထတျခငး(heat rejection) မလေလာကေသာေၾကာင (condenser supply water(leaving)temperature) ျမငတက လာလမမည။ ထ႔ေၾကာင chiller efficiency ကဆငးသြားႏငသည။ Cooling tower မ (condenser supply water temperature) နမလင chiller ၏ efficiency ပေကာငးလာသည။

Cooling tower သည သအရအရ (leaving condenser temperature)က ေလ၏ Wet Bulb သ႔ေရာကေအာင နမခေပး ႏငသည။ ထသ႔ နမခရနအတြက (surface area)ကယကယႏင ႈ (air flow)မားမား လအပသည။ ထကသ႔ ဒဇငးလပထားေသာ cooling tower သည chiller efficiency က ပမ ေကာငးမြနေစေသာလညး cooling tower ႔ တပဆငခ ႏင (operating cost) စသညတ႔ အဆမတန မားလာလမမည။ လအပသညထက ပမားသည cooling tower အေရအတြကက တပဆငထားရန လအပလမမည။

ထ႔ေၾကာင cooling tower (initial capital cost) ႏင chiller cooling tower ၏ (operating cost)တ႔ အၾကားတြင အေကာငးဆး(optiminum) ျဖစေအာင ခနဆ၍ ေရြးခယရျခငး ျဖစသည။

Cooling tower ၏ မကႏာျပငဧရယာ(surface area)နညးျခငး၊ မားျခငးသည capital cost(cooling tower တနဖး)ႏငသာ သကဆငသည။ Cooling tower ၏ ႈ (air flow)နညးျခငး၊ မားျခငး သည (operating cost) ႏငသာ သကဆငသည။ ထ႔ေၾကာင တညေသာ cooling capacity ရသည cooling tower ႏစလးတြင မကႏာျပငဧရယာ (surface area)မားၿပး ႈ (air flow)နညးသည cooling tower သည capital cost မားၿပး (operating cost) နညးလမမည။ မကႏာျပငဧရယာ(surface area)နညးၿပး ႈ (air flow) မားသည cooling tower သည capital cost နညးၿပး (operating cost)မားလမမည။


4-31

Cooling tower က chiller ၏ (condenser water supply temperature)၊ ဝငေရ အပခန(return temperature)လအပခက ႏင cooling tower ရသညေနရာ၏ (outdoor air) Wet Bulb ေပၚတြင အေျခခ၍ ေရြးခယရမည။ Chiller မထြကၿပး cooling tower ထသ႔ ဝငေရာကလာသည condenser water (return temperature)သည 35°C (95°F) ျဖစၿပး condenser supply temperature သည 29.4°C(85°F) ျဖစသည။ Wet Bulb cooling tower ရာသဥတေပၚတြင မတညသည။

Cooling tower ထတလပသမားသည cooling tower ၏ အပဖယထတႏငစြမး (heat rejection capacity)က အမးမးေသာ operating conditioning မားတြင သတမတၾကသည။

ထကသ႔ အေျခအေနမးတြင Wet Bulb ျမငေသာေၾကာင cooling capacity က သတမတ

ထားသည အပဖယထတႏငစြမး(rated capacity)မ အခးက ေလာနညးသြားမည capacity က ခန႔မနး ယႏငသည။ Rule of thumb အရ cooling tower ၏ nominal capacity က chiller rated capacity ၏ တစဆခြ (1.5 times) အျဖစ သတမတၾကသည။

၄.၁၆ တပဆငျခငး (Installation of Cooling Tower)

Cooling tower ၏ စြမးေဆာငရည(performance)သည ႈ (air flow) ေပၚတြင မတည ေသာေၾကာင cooling tower က ေလဝငေလထြက ေကာငးသည ေနရာတြင ထားရသငသည။ ပ(၄-၃၆)တြင ျပထားသည အတငး cooling tower တပဆငထားမညေနရာ အကယလေလာကေအာင ထားေပးသငပက ေဖာထားျပသည။ Cooling tower ၏ (air intake)သည နရႏင အလြနနးကပစြာ မရသင။ ထားရရမည အကြာအေဝးက cooling tower ထတလပသမားထမ ရယႏငသည။ Cooling tower တစခ ႏင ကပလကရ တျခား cooling tower တစခသညလညး လေလာကသည အကြာအေဝးတြင တညရသငသည။

၄-၃၆ Cooling tower cooling tower

Cooling tower တစခမ မႈတထတလကသည (warm and moist air)သည တျခား cooling tower ၏ ေလဝငေပါက(air intake)အဝသ႔ မေရာကရေစရန သတျပရမည။ အခ႕ေသာ အေျခအေန မားတြင extension duct က cooling tower ၏ အထြက(discharge) ေနရာတြင တပဆငထားျခငးျဖင ေလပ(hot air)မားက cooling tower မ ေဝးရာသ႔ ေရာကေအာင ျပလပႏငသည။

Cooling tower ၏ အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)သည operating condition အေပၚတြင မတညသည။ ေမာငးေနသည အခန၌ ေလ၏ Wet Bulb သည Wet Bulb ထက ပျမငေနပါက ထ cooling tower သည လပထားသည အပဖယထတႏငစြမး (heat rejection capacity) အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)ထက နညးသည capacity ကသာ ေပးႏငသည။


4-32

၄-၃၇ Extension duct recirculation

၄. ၇ Capacity Control

မားေသာအားျဖင chiller ႏင cooling tower တ႔က interlock ျပလပထားၾကသည။ Chiller မေမာငးခင cooling tower condenser water pump က အရင စေမာငး ရသည။ Cooling tower မေမာငးဘ chiller ေမာငး၍ မရေအာင လပထားျခငး က “Interlock” လပသည ဟေခၚသည။

Chiller သည (part load condition)တြင cooling tower မ

ဖယထတရမည အပ(rejected heat)ပမာဏ နညးသည။ ထကသ႔ အေျခအေနမးတြင cooling tower အား ႈ (full speed) ႔ full capacity ျဖင ေမာငးရန မလအပေပ။

Cooling tower ၏ ႈ (air flow)က နညးႏစမးျဖင ေလာခႏငသည။ ( ) ပထမနညး Fan အားလးက အတတကြ switch on/off လပျခငး။(cooling tower fan cycling)

(၂) ဒတယနညး Fan မားက Variable Speed Drive(VSD) ျဖင ေမာငးျခငး။

ပထမနညးတြင လအပသည ေရအပခန(condenser water temperature)သ႔ ေရာကေအာင cooling tower fan မားက ၊ (switch on/off)ျဖင control လပႏငသည။ Condenser water သည ျမငတကျခငး(fan မေမာငးသညအခနတြင)၊ ကဆငးျခငး(fan ေမာငးေနသည အခကတြင) ျဖစကာ chiller operation က မတညမၿငမ(unstable) ျဖစေစသည။ Fan မားက မၾကာခဏ ေမာငးလက၊ ရပလက လပျခငးေၾကာင သကတမးမတငမ ပကစးသြားႏငသည။

ဒတယနညးသည အေကာငးဆးနညးျဖစသည။ Fan မား၏ ႈ (speed)က လအပသလ ေမာငးႏငရန Variable Speed Drive(VSD) တပဆငထားျခငး ျဖစသည။ သတမတထားသည ေရအပခန (condenser water temperature)ရရနအတြက VSD က tower fa ႈ (speed)က လအပသလ အတး၊ အေလာ (modulate) ျပလပေပးျခငး ျဖစသည။

Cooling tower (capacity)သည ေလစးႏႈနး(air flow) (surface area) ေပၚတြင မတညသည။ သ႔႔႔ေသာ cooling tower ၏ မကႏာျပင ဧရယာ(surface area)သည capacity control ႏင မသကဆငေပ။ ေလစးႏႈနး(air flow) capacity control ႏင သကဆငသည။

Cooling tower ၏ ႈ (air flow)ကေလာချခငးျဖင အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) က ေလာခႏငသည။ ႈ(energy consumption) ကလညး ေလာနညးေစသည။


4-33

အလြယကဆးနညးလမး(control strategy)သည condenser supply temperature က ဒဇငးတနဖး(design value)တြင ထနးထားျခငးျဖစသည။ Condenser water temperature 29.4°C (85 °F) က set point အျဖစ သတမတၿပး condenser water temperature သည set point ထက ပျမငပါက VSD မ fa ႈ (speed)က ျမႇငေပးျခငး ( ႈ (air flow) ပမားေအာင ျပလပ Set point ထက ပနမေနပါက VSD မ fa ႈ (speed)က ေလာခေပးျခငး ႈ (air flow)က ေလာနညးေအာင ျပလပႏငသည။

ဥပမာ 500RT အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) ရေသာ cooling tower တစလးသည 35°C 30°C သ႔ေရာကေအာင ေအးေစႏငသည။ ျမနႏႈနးပေသ(constant speed)ျဖင ေမာငးေသာ fan ၏ ေမာတာ၏ စြမးအားသည 15kW ျဖစသည။ cooling tower အတြငးသ႔ ဝငလာသညေရပ(warm water entering to cooling tower) သည 32°C ျဖစသည။ ထ႔ေၾကာင cooling tower ၏ load သည rated capacity ၏ 40% ျဖစသည။ (Rated condition = 35°C – 30°C =5°C) Actual condition = 32°C – 30°C = 2°C ထ႔ေၾကာင 2°C 5° (2/5 =40%) rated capacity ၏ ၄၀ ) VSD တပဆငၿပး fan ၏ ျမနႏႈနး(speed)က ေလာခကာ စြမးအငေခြတာျခငး(energy saving) ျပလပႏငသည။ (condenser leaving water temperature)က 30°C အျဖစ set point ထားကာ fan က ေမာငးႏငသည။

Theoretical fan power consumption =(0.4)3 x 15= 1kW Saving in Power consumption =(15-1)= 14 kW

အခ႕ေသာ အေဆာကအဥမားတြင ေန႔အခနတြင ေမာငးမည အျမငဆး(peak) cooling load က အေျခခ၍ cooling tower မားက ေရြးခယတပဆင ထားၾကသည။ ညေနဘက ႏင ညဘက off-peak cooling load သည အလြနနညးေသာေၾကာင အခ႕ေသာ cooling tower မားကသာ ေမာငးရန လအပသည။ ထအခနတြင cooling tower fan မားအားလးက ပတထားေသာလညး လအပသည အပဖယထတျခငး(heat rejection)က ရရႏငသည။ Condenser water ကသာ လညပတ(circulate)ေစၿပး fan မားက ထားျခငးျဖင အပဖယထတႏငစြမး(design heat rejection capacity) ၏ ၅% ရရႏငသည။

ဥပမာ 500RT အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) ရေသာ cooling tower (၅)လး တပဆငထားသည system တြင cooling tower fan မားအားလးက (switch off)ၿပး condenser water 125 RT ရရႏငသည။

5 nos: of cooling tower x 500 RT x 0.05 = 125 RT

Fan ၏ စြမးအငသးစြမႈ(power consumption)သည fa ႈ (speed)၏ သးထပကနး (cube)ႏင ညမသည။ Fan ၏ ျမနႏႈနး(speed) က ၂၀% ေလာခလကလင[ျမနႏႈနး(speed) ၀၀% ၈၀% ႔ ] fan ၏ ႈ(power consumption)သည ၅၀% ႔ ေလာကသြားသည။(0.83 =0.51) Part load condition တြင control (strategy) ႏင VSD က သး၍ fan မ စြမးအငေခြတာမႈ(energy saving) ျဖစေစႏငသည။

Cooling tower တစလးရ fan မားက ပတ ( ၿ ) condenser water လညပတ (circulate)ေစ cooling tower အပဖယထတႏငစြမး(design heat rejection capacity)၏ 5% ရရႏငသည။


4-34

အႏစခပအားျဖင cooling tower အတြက စြမးအင(energy)မားစြာ မလအပေသာလညး cooling tower ၏ (performance)သည chiller ၏ operating efficiency အေပၚတြင သကေရာကမႈ မားစြာရသည။

၄-၃၈ ႈ (air flow) အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) ႔ ႈ

Cooling tower ၏ (performance)သည အနးရေလ၏ Wet Bulb ေပၚတြင မတညသည။ ညဘကႏင ေအးသည ေဆာငးရာသတြင Wet Bulb သည design value ထက ပနမ သည။ ထအခါမးတြင cooling tower သည ပနမသည ေရအပခန(lower condenser temperature)က ေပးႏငသည။ (cooling tower ၏ approach temperature သည ေျပာငးလျခငးမရေပ)။ Chiller efficiency သည အထြကေရ အပခန(supply condenser water temperature)တြင မတညေသာေၾကာင ညဘက ေအးသညရာသမားတြင အပခနနမသည condenser water chiller efficiency ပေကာငး လာသည။

၄-၃၉ Condenser water circuit with bypass valve

Approach temperature သည (condenser water supply temperature) မ Wet Bulb ကႏႈတ၍ ရသညတနဖး ျဖစသည။ VSD control strategy ပေကာငးေအာင ျပလပႏငသညနညး တစခသည set point က ပေသ(fixed)မထားဘ ေျပာငးလေပးျခငးျဖစသည။ 29.4°C


4-35

(85°F)က ပေသ set point အျဖစ မသတမတဘ Wet Bulb ႏင approach temperature(5°F) တ႔ ႏစခေပါငး တနဖးက (condenser water supply temperature) set point အျဖစ သတမတျခငးျဖင cooling tower ႏင chiller ၏ ႈ(energy consumption)က ပနညးေအာင လပႏငသည။

၄-၄၀( ) Cooling tower fan control to optimize condenser water temperature.

၄-၄၀( ) Cooling towers with variable speed fans.

၄-၄ Cooling tower efficiency for different operating strategies.

ပ(၄-၄ )သည cooling tower က ေမာငးႏငသည operating strategy က ေဖာျပထားသည။ X ဝင႐း သည cooling tower ၏ % of loading ျဖစသည။ Y ဝင႐းသည cooling tower ၏ efficiency (kW/RT) ျဖစသည။ kW/RT သည fan power (kW)က အပဖယထတျခငး(heat rejection) (RT)ျဖင


4-36

စားထားျခငးျဖစသည။ အထကပါ ဥပမာတြင fa ၏ (power)သည 15kW ျဖစၿပး အပ ဖယထတျခငး(heat rejection) သည 500 RT ျဖစသည။ ထ႔ေၾကာင ထ cooling tower ၏ efficiency သည 15/500 = 0.03 kW/RT ျဖစသည။

Cooling tower ၏ အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)သည ႈ (air flow) ေပၚတြင မတညသည။ အားလး တညသည identical cooling tower ႏစလးမ ပထမအလးသည ျမနႏႈနး အျပည(full speed) ျဖင ေမာငး rated capacity က ေပးႏငသည။ ဒတယအလးသည ျမနႏႈနးတစဝက (half speed)ျဖင ေမာငး rated capacity ၏ တစဝကကသာ ေပးႏငသည။

Fan ၏ ႈ(energy consumption)သည ႈ (speed)၏ သးထပကနး(cube)ႏင ညမေသာေၾကာင ဒတယ cooling tower၏ ႈသည (0.53 = 0.125) 12.5% of rated power သာျဖစသည။ ထ႔ေၾကာင cooling tower တစလးတညးက ႈ (full speed) ျဖငေမာငးျခငးထက ပစတ(identical) cooling tower ႏစလးက ျမနႏႈနးတစဝက(half speed)ႏင ေမာငးျခငးျဖင စြမးအင(energy) 50% (12.5% x 2 cooling tower = 50%) (save) ႏငသည။ တညေသာ အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)ကလညး ရရသည။ ရရသည အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) တညေသာလညး ေပးရသည စြမးအင(energy) ပမာဏသည ၅၀% ႔ ေလာနညးသည။

ထ႔ေၾကာင cooling tower အေရအတြကမားမားက ၿပငတေမာငးျခငးျဖင လအပသည အပ ဖယထတႏငစြမး(capacity)က ရရသညအျပင fan ၏ ႈ (speed)ကလညး မားစြာ ေလာခႏငသည။ ထ႔ေၾကာင fan ႈ ႈ (power consumption)ကလညး မားစြာ ေလာခႏငသည။ Cooling tower အေရအတြက မားမား ေမာငးျခငးေၾကာင ႈ ႈ(pressure loss) လညးနညးကာ ပန႔အတြက လအပေသာ စြမးအား(pumping power)ကလညး ေလာခႏငသည။ Cooling tower တငးတြင ႈ (lower water flow)ေသာေၾကာင ႈ ႈ(pressure losses across the cooling tower) နညးျခငး ျဖစသည။ အေဆာကအဥတငးလလတြင တစလး သ႔မဟတ တစလးထက ပေသာ cooling tower မားက အရန (standby unit)အျဖစ တပဆငထားေလရၾကသည။ ထ အရန(standby unit)မားက duty unit ျပျပင ထနးသမးေနစဥ အသးျပရနအတြက ေသာလညးေကာငး၊ ေမာငးေနသည cooling tower မား စကခ႕ယြငး (break down)သညအခါတြင အသးျပရနအတြက ေသာလညးေကာငး တပဆငထားျခငးျဖစသည။ Duty cooling tower မား သာမက အရန(standby unit)မားက ေမာငးျခငးျဖင တညေသာ အပ ဖယထတျခငး (heat rejection) ပမာဏက ရရႏငၿပး fa ႈ (speed) က ေလာခႏငသည။ Fan ႈ (speed) က ေလာခေပးႏငလင ႈ(energy consumption) ေလာနညး လာ ည။

၄.၁၈ Condenser Water Temperature Reset

Approach temperature 2.8°C(5°F) Cooling tower မားက ဒဇငး လပ သည။ သာမနအားျဖင (condenser water supply temperature)သည

Condenser water supply temperature က 0.6°C(1°F)ကဆငးေအာငလပျခငးျဖင chiller efficiency 1% မ 2% ပေကာငးလာ ႏငသည။ အဘယေၾကာငဆေသာ condenser water supply temperature နမေသာေၾကာင chiller ၏ condensing pressure လညး နမလာသည။ Condensing pressure နမေသာေၾကာင differential pressure across the compressor သညလညး နညးလာသည။ ထ႔ေၾကာင chiller ၏ စြမးအငသးစြမႈ(power consumption)လညး နညးလာသည။ တစနညးအားျဖင efficiency ပေကာငးလာသည။


4-37

(ambient air)၏ Wet Bulb ထက 2.8°C(5°F) ပျမငေလ ရသည။ Part load condition တြင approach temperature သည 2.8°C(5°F)ထက နညးသည။

Condenser water supply temperature က ထနးထား(control)သည cooling tower မားတြင (condenser water supply temperature)သည ဒဇငးအေျခအေန(condition) မ မားစြာ နမသညအပခန(temperature)အထ ကဆငးသြားသည။ ထသ႔ off design condition အထ ကဆငးမႈ ေၾကာင chiller ၏ efficiency သည ပမ ေကာငးမြနလာေသာလညး cooling tower ၏ efficiency သည အလြနဆးဝါး ေနလမမည။

၄-၄၂ Condenser water supply temperature က မတည၍ chiller ႏင cooling tower ႔၏

efficiency ေျပာငးလပက ေဖာျပထားသည။

၄-၄၃ Condenser water temperature

ff

(condenser water supply temperature) ျမငလင chiller ၏ efficiency ညၿပး cooling tower ၏ efficiency အလြနေကာငး သည။ (condenser water supply temperature) နမလင chiller ၏ efficiency ေကာငးလာ cooling tower ၏ efficiency ညဖငး လမမည။ Optimum point သည chiller efficiency ႏင cooling tower efficiency ႏစခေပါငး၏ အေကာငးဆး efficiency က ေပးႏငေသာ ေနရာ(point) ျဖစသည။


4-38

ထ႔ေၾကာင overall optimum operating point သည condenser water ၏ အနမဆး အပခန (temperature) မဟတေပ။ တစနညးအားျဖင (condenser water supply temperature) နမလာေလ chiller efficiency ေကာငးလာေလ ျဖစေသာလညး system efficiency (chiller ၊ pump ႏင cooling tower ႏစခေပါငး) ပေကာငးလာလမမည မဟတေပ။ Optimum operating point chiller plant room System design၊ equipment ၏ efficiency configuration ႔ optimum point

၄.၁၉ (Maintenance) Cooling tower တစခ၏ အေျခအေန(condition)သည water spray system ၊ fill packing ႏင fan တ႔၏ အေျခအေန ေပၚတြင မတညသည။ ပမန ျပျပငထနးသမးမႈမား ျပလပရန လအပသည။

Spray system အလပေကာငးေကာငး မလပသညအခါ ေရမားသည fill packing ေပၚသ႔ အညအမ မကေရာကဘ (discharge bar)ေပၚသ႔ ေရမား တက႐ကေရာကရသြားသည။ Infill ႔ fill packing မား ပကစးေနပါက ေကာငးစြာ အပကးေျပာငးျခငး(heat transfer) ျဖစႏငလမမည မဟတေပ။

Cooling tower fan မားသည ပနကာႀကးျဖငေမာငးသည(belt driven) fan မား ျဖစၾကသည။ ပနကာႀကး (belt tension)မမနျခငး၊ alignment မမနျခငး၊ slip ျဖစမႈမားျခငး တ႔ေၾကာင လအပသည ႈ (air flow)က မရရႏငေပ။ Spray မားေကာငးစြာ အလပမလပျခငး ၊ fill မား ပကစးေနျခငး ႏင fa ႈ (speed) ေႏးျခငး တ႔ေၾကာင cooling tower ၏ စြမးေဆာငရည(performance)ကဆငးျခငး ျဖစသည။

Condenser water system သည open system ျဖစ condenser water မား ေရေငြ႔ပျခငး (evaporation)ျဖစေပၚသည။ ထ႔ေၾကာင ျပနျဖညရနေရ(makeup water)လအပသည။ Chiller efficiency သည condenser water အရညအေသြးေပၚတြင မတညသည။ Chemical ႔ Non chemical water treatment က သးျခငးျဖင condenser water ၏ အရညအေသြး(quality)က လကခႏငသည အဆငတြင ထနးထားႏငသည။ သေခး၊ ေၾကးေခး တကျခငးမ ကာကြယရန၊ ေရည ျဖစျခငးမ တားဆးရန(prevent scaling) ႏင chiller ၏ condenser tube မား ေခးတကျခငး(fouling)မ ကာကြယရန အတြက water treatment system လအပသည။

၄.၂၀ Make Up Water

Cooling tower မ ေရဆးရႈးမႈ(water loss)ျဖစေပၚရသညအေၾကာငးမားမာ ( ) Evaporation loss (၂) Drift loss ႏင (၃) Blown down loss ႔ bleed off loss တ႔ေၾကာင ျဖစသည။

ထအခက ခကလးက ေသခာစြာတြကခကႏငမသာ make up water system ကေသခာစြာ ဒဇငး ျပလပႏငမညျဖစသည။

( ) Evaporation loss: ၏ heat of vaporization 1045 Btu/lb at 85°F(29.4°C) ျဖစသည။ Condenser water စပယထားေသာ အပမားသည cooling tower သ႔ေရာကသညအခါ စြန႔ထတ ပစၿပး ေရမားက ႔(vapor)အျဖစသ႔ ေျပာငးေစသည။ ပမနအားျဖင Condenser water temperature 35°C မ 29.4°C အတြငးျဖစသည။ 85°F(29.4°C) အပခနတြင ေရတစေပါငသည 1045 Btu အပပမာဏက သယေဆာငၿပး ႔(water vapor)အျဖစသ႔ ေျပာငးလသြားကာ ေလထသ႔ ေရေငြ႔ပသြားသည။


4-39

ေယဘယအားျဖင s ႈ (water flow rate) 1 GPM (Gallon per Minute)အတြက 1°F range ကဆငးရန ေအာကပါအတငး တြကခကႏငသည။ Flow: 1GPM (equivalent to 500 lb/hr) Range: 1°F

Heat of vaporization = Q1 = 1045 Btu/lb Evaporation rate = B = 500 Btu/hr ÷ 1045 Btu/lb = 0.478 lb/hr

Evaporation rate 0.478 lb/hr သည 0.1% of condenser water flow rate per °F range ျဖစသည။ Range 10°F ႈ (condenser water flow rate)၏ 1% ႔ ႈ ႈ မည။ HVAC application မားတြင ေယဘယအားျဖင အသးျပေလ ရသည။

( ) Drift loss: Drift loss ပမာဏက cooling tower (manufacturer)မားမ ေပးေလရသည။ HVAC cooling tower မား၏ drift loss သည 0.1% 0.2% အတြငး ျဖစသည။

(ဂ) Blown down loss: water treatment program မား၌ ရသငရထကေသာ cycle of concentration က သတမတေလ ရသည။ Cycle of concentration ဆသညမာ condenser water အတြငး၌ (dissolved solid) မား၏ ပမာဏက (make up water)၏ ပမာဏႏင စားထားျခငး ျဖစသည။

Blown down ပမာဏမာ

BD = Blown down flow Cycles = cycle of concentration Cycle of concentration သည အမားအားျဖင (၅) မ (၁၀) အတြငး ျဖစသည။

ဥပမာ - Cooling tower တစလး၏ အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)သည 870kW ျဖစသည။ Water treatment အတြက 1200 ppm hardness အထ လကခႏငသည။ အခလကရ condenser water ၏ အေျခအေန သည 560 ppm ျဖစသည။ ေရမညမက ေဖာကထတ ရမညနညး။ Make up water မညမ လအပမညနညး။

Cooling tower heat rejection capacity = 870 kW Latent heat of water vapor = 2420 kJ/kg Rate of evaporation = 870/2420 = 0.36 kg/s Rate of make up = 0.36[

] = 0.68 kg/s

Rate of bleed off = 0.68 - 0.36 = 0.32 kg/s Mass of solid entering = mass of solid leaving


4-40

ေလ၏ specific heat capacity(1.02 kJ/kg °K) ၏ specific heat capacity ထက နညးေသာေၾကာင တညေသာ အပပမာဏက ဖယထတရန ထထညမားမား လ သည။ ေလ၏ specific volume မားေသာေၾကာင air cooled condenser မားတြင ႈ (air volume flow rate) မားမား လအပသည။ ေရ၏ specific heat capacity ေလထက ပမားေသာေၾကာင water cooled condenser မားအတြက ႈ (water volume flow rate) နညးနညးသာ လအပသည။

8 kW အပပမာဏက ဖယထတပစရနအတြက အပခနျခားနားခက(temperature difference) 10°C ျဖစရန လအပသည။ ထ႔ေၾကာင ျပငပေလအပခန(outdoor air tempeature) 15°C မ 25°C (15+10) အပခနထေရာကေအာင ျမငတကသြား လမမည။

အျမငဆးေလ၏ အပခန(maximum outdoor air temperature)က အေျခခ၍ condenser မား၏ design load က တြကခက ၾကသည။

ပထမ ဥပမာ မ 350 kW cooling capacity ႏင 450 kW အပဖယထတျခငး(heat rejection)အတြက water cooled condenser ကသာ အသးျပလင 9.8 Liter/sec သာ လအပသည။ ဥပမာ - 930 kW အပပမာဏက ဖယထတ(reject)ရနအတြက condenser တစခ၏ အပခနျခားနားခက (temperature difference) သည 5.2°C ျဖစလင ႈ (water flow rate) မညမ လအပမညနညး။

ΔT Cp for water = 4.19 kJ/kgK m = 930 ÷ (5.2 x 4.19)= 43 kg/s

Cooling tower မားသည ထထညႀကးမားေသာ ေရမ အပမားက ႔ (evaporative cooling)နညးျဖင စြန႔ထတ(reject)သည။ Evaporative cooling ေၾကာင ေရဆး႐ႈးမႈ(water loss)ျဖစေပၚသည။ Cooling tower မ leaving condenser temperature သည outdoor air Wet Bulb ထက 3°C မ 8°C ျမငသည အပခန ျဖစသည။

ဥပမာ Condenser load သည 400 kW ျဖစလင 0.16 kg/s ႏႈနးျဖင ေရဆး ႈးမည။

ထ႔ေၾကာင condenser water system အတြငး၌ ေရပမာဏေလာနညးလာသညအတြက ေရထည ေပးရန လအပသည။ ေရထပျဖညေပးသည ပကက make up water pipe ဟေခၚၿပး ထညျဖည ေပးရသည ေရက make up water ဟေခၚသည။ မညသညေရမးျဖစပါေစ ေရတငးတြင ေပာဝငေနသည ဓာတသတမား(dissolved salts)ပါဝငသည။ ေရမား ေရေငြ႔ပ(evaporate)သြားသညအခါ ေပာဝငေနသည ဓာတသတမား(dissolved salts)ေရထ တြင ဆကလက ကနရေနဆ ျဖစသည။ ထပျဖညသညေရ(make up water)ႏငအတ dissolved salt မားထပမ ေရာကရလာသျဖင ေရထတြင dissolved salt မား အခနႏငအမ မားျပားလာသည။ ထကသ႔ မားျပား လာျခငးက ဓာတသတမား ႈ (dissolved salt concentration) ျမငလာသညဟ ေျပာေလ ရသည။

အပ 1kW က စြန႔ထတ(reject)ရန အတြက ေရဆး႐ႈးမႈ(water loss)ပမာဏသည 0.00041 kg ျဖစသည။ တစနညးအားျဖင ေရ 1kg ဆး႐ႈးလင 2430 kJ ပမာဏ အပဖယထတျခငး(heat rejection) ျဖစေပၚသည။

Cooling tower ႀကးေလ၊ အပကးေျပာငးႏငသည(heat transfer) ဧရယာမားေလ၊ အပ ဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) မားေလ ျဖစၿပး ေရဆး႐ႈးမႈလညး မားလမမည။


4-41

Concentration ျမငသည condenser water မားက ေဖာကထတၿပး ေရအသစက ထပျဖညျခငးျဖင ပမန ရသငေသာ concentration level သ႔ေရာကေအာင ျပလပႏငသည။ ထသ႔ေဖာကထတျခငး က “Bleed Off” လပသညဟ ေခၚသည။ ေဖာကထတသညေရက “bleed off water” ဟ ေခၚသည။ ေပာဝငေနသည ဓာတသတမား ပါဝငမႈမားျခငး(high concentration)က ေရေစးျခငး(hardness ဟလညး ေျပာဆေလရသည။ ေရေစးျခငး(hardness)က တငးသည (unit)သည ppm ျဖစသည။ PPM သည Parts Per Million ၏ ျဖစသည။

၄.၂ (Makeup Water Tank Size) Cooling t condenser water

condenser wa ( ) Condenser water ႔ (evaporation loss) (၂) ႈ ႔ cooling tower ႔

(drift loss) (၃) ၊ “Blow Down” ႔ “Drain” (blow down

loss) ( ) ႔ ႈ ႈ (Evaporation Loss)

We = Evaporation loss (Kg/ hour) Q = Heat load (k Cal/ hour)

600 = Water evaporation heat(k Cal/ hour) T1 = Inlet water temperature(°C) T2 = Outlet water temperature(°C) Wc = Circulating water flow(Kg/ hour)

T1 = 35.0°C (Entering condenser water temperature) T2 = 29.5°C (Leaving condenser water temperature)

L = 45.86 Liter/Sec (condenser water flow rate)= 165,096 Liter/hour = 165,096 Kg/hr. (Specific Gravity of water = 1.0)

We =1,513 Kg/ hour

(၂ ) Carry Over ႔ Drift Loss ႈ ႈ(Water Loss) a - ႈ cooling tower အပ

ဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) (velocity) ႔ carry over loss ႔ drift loss ၀.၂% ၀.၃%


4-42

၀.၂ Wco = 0.20% x 165,096 Wco = 330 kg/hr

(၃) Blow Down ႈ ႈ(Water Loss) b - Blow down loss

၏ ၃

(၄ (Make-up Water Requirement) make-up water circulating flow rate

= 1,513 + 330 + 495 = 2,041 kg/hr per cooling tower

(heat rejection capacity) 242RT cooling tower (၂၀၄ ) ဂ (2,041 kg) ႈ ၏ 1000kg/m3 ႔ cooling tower (full load (2 m3) ႈ

Cooling towers cooling towers ၿ ၿ

အရ (standby) ႔

make-up water

Mw = 2,041 kg/hour x 2 = 4,082 kg/hour ( 4,082 kg )

(၅) (Make-up Water Storage tank) (water storage tank) (space available)

႔ (၇၂ )

Total water requirement = 4,082 kg/hr x 18 hours =73,476 kg (( ၈) (၇၃ ၄၇၆) ဂ )

(water storage tank)

3m(W) x 8m(L) x 3m(H) = 72 m3

Make-up Water (storage tank)၏ cooling tower ( ၈)

တစနညးအားျဖင ႔ (storage tank) cooling tower ( ၈)


4-43

၄.၂၂ Cooling Tower Piping

၄-၄၄ Schematic piping layout showing static and suction pressure

၄.၂၃ ေလကငရန ေမးခြနး ႏင အေျဖမား Question -1 Cooling tower တစလးက condenser water 50 Liter/Sec ႈ အပခန 35°C မ 30°C သ႔ ေရာကေအာင ဒဇငး ျပလပထားသည။ ၏ Wet Bulb သည 28.5°C ျဖစသည။ သ႔ေသာ cooling tower အမနတကယ ေမာငးေန(operating)သညအခနတြင (temperature of leaving water)သည 32°C ျဖစသည။ ဤကသ႔ actual leaving water temperature သည ဒဇငးအပခန(design temperature)ထက ျမငရသည အေၾကာငးက ရာပါ။ ျဖစႏငေျခ အေၾကာငး (possible reason)မားက ရာပါ။ မညကသ႔ ျပျပငရမညက ေဖာျပပါ။

Actual operating condition မားမာ Water flow rate = 48 Liter/Sec Entering water temperature = 34°C Wet-Bulb temperature of air entering the CT = 28°C

Question-2 Cooling tower တစလးသည ဒဇငး လပထားသည ႈ (water flow rate)၊ entering condenser water temperature ႏင ambient Wet Bulb တ႔တြင ေမာငးေနေသာလညး အပဖယထတႏငစြမး(rated heat rejection capacity)က မရရေပ။ Cooling tower အတြငးသ႔ ဝငလာသည entering air ၏ Dry Bulb ႏင Wet Bulb တ႔၏ အပခနသည ambient ၏ Dry Bulb ႏင Wet Bulb ထကပ၍ ျမငမားေနသညက ေတြ႔ရသည။ အဘယေၾကာင cooling tower သည (rated capacity)က မေပးႏငပါသနညး။

Question-3 Cooling tower သည အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) 250 RT ရၿပး 15kW Fan ေမာတာက ျ ႈ (constant speed)ျဖင ေမာငးသည။ Cooling tower ၏ actual operating conditioning သည rated capacity ၏ 60% ျဖစသည။ အကယ၍ VSD တပဆင၍ ထ cooling tower က (rated capacity)၏ ၆၀% ျဖင ေမာငးလင (energy) မညမ (save) ႏငမညနညး။


4-44

Question-4 Cooling tower အႀကးႏစလးသည တစလးေမာငးေနသည အခနတြင တျခားတစလးမ အရ (stand by unit)အျဖစ မေမာငးဘ ရေနသည။ ထ cooling tower အေသးႏစလးတြင 15 kW Fan ေမာတာ တပဆငထားသည။ ထ cooling tower ႏစလးလးတြင VSD တပဆငၿပး ႏစလးလးက တစၿပငနက 50% load ျဖငေမာငးလင fan power မညမ ေခြတာ(save) မညနညး။ Cooling tower ႏစလး ၅၀% ျဖင ေမာငးျခငးသည cooling tower တစလးတညး ၀၀% ေမာငးသည တညသည အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity) ကရသည။ Question-5 Cooling tower သးလး၏ အပဖယထတႏငစြမး(heat rejection capacity)သည 500 RT ျဖစၿပး တျခားတစလးသည 250 RT ျဖစသည။ ထ cooling tower အားလးသည fan က switch off လပလကသညအခါ (rated capacity)၏ ၅%က ေပးႏငသည။ ထ cooling tower ေလးလး၏ fan မားက ပတၿပး ေမာငးလင အပဖယထတႏငစြမး (total heat rejection capacity) မညမ ရရႏင မညနညး။ ( 500RT x 3 no of cooling tower x 0.05 ) + ( 250RT x 1 no of CT x 0.05 ) = 87.5 RT Multiple Choice Question (MCQ)

1. The type of Cooling Towers with maximum heat transfer between air to water is ___.

(a) Natural draft (b) Mechanical draft (c) Both a & b (d) Neither a nor b 2. Natural draft Cooling Towers are mainly used in ____.

(a) Steel industry (b) Alumina industry (c) Fertilizer industry (d) Power stations 3. In counter flow induced draft cooling towers water and air both enter the top and exist

at the top of the Cooling Tower.

State whether True or False? 4. The range of the cooling tower is determined by the connected heat load –

True or False? 5.

Match the following cooling tower parameters

(a) Range (i) Close to Wet Bulb temperature

(b) Approach (ii) Related to ambient conditions

(c) Out let water temperature (iii) Higher temperature difference

6. Better indicator for cooling tower performance is ____.

(a) Wet Bulb temperature (b) Dry Bulb temperature (c) Range (d) Approach 7.

Cooling tower effectiveness is the ratio of____.

(a)Range/(range + approach) (b)Approach/(range + approach) (c)Range/ approach (d)Approach/Range

8. Cooling tower reduces circulation water temperature close to____.

(a) Dry Bulb temperature (b) Ambient Wet Bulb Temperature (WBT)


4-45

(c) Dew point temperature (d) None of the above 9. The ratio of dissolved solids in circulating water to the dissolved solids in make up water is

termed as ____.

(a) Liquid gas ratio (b) Cycles of concentration (c) Cooling tower effectiveness

(d) None of the above 10. Which one of the following has maximum effect on cooling tower performance:

(a) Fill media (b) Drift (c) Louvers (d) Casing 11. Which one of the following is true to estimate the range of Cooling Tower?

(a) Range = Cooling water inlet temperature – Wet Bulb temperature

(b) Range = Cooling water outlet temperature – Wet Bulb temperature

(c)

(d) None of the above

12. A cooling tower is said to be performing well when:

(a) approach is closer to zero (b) range is closer to zero

(c) approach is larger than design (d) range is larger than design 13. Heat release rate to the cooling tower in vapor compression refrigeration system is equal

to:

(a) 63 kcal/min/ton (b) 500 kcal/min/ton

(c) 127 kcal/min/ton (d) 220 kcal/min/ton

14. The operating temperature level in the plant or process connected with a cooling tower is determined by:

(a) Dry Bulb temperature (b) Wet Bulb temperature

(c) Hot water temperature from the process (d) Cold water temperature into the process

15. Which one of the following fill material is more energy efficient for cooling tower :

(a) Splash fill (b) Film-fill (c) Low clog film fill (d) None of the above

16. Which one from the following types of Cooling Towers consumes less power?

(a) Cross-flow splash fill Cooling Tower (b) Counter flow splash fill cooling tower


4-46

(c) Counter flow film fill Cooling Tower (d) None of the above 17. L / G ratio in cooling tower is the ratio of ___.

(a) Length and girth (b)Length and Temperature gradient

(c) Water flow rate and air mass flow rate (d)Air mass flow rate and water flow rate

18. Normally the guaranteed best approach a cooling tower can achieve is ___. (a) 5 °C (b) 12 °C (c) 8 °C (d) 2.8 °C

19. The temperature selection normally chosen for designing of cooling tower is ___.

(a) Average maximum Wet Bulb for summer months

(b) Average maximum Wet Bulb for rainy months

(c) Average maximum Wet Bulb for winter months

(d) Average minimum Wet Bulb for summer months 20. Select the statement which is true for a FRP fan.

(a) It needs low starting torque (b) Increases life of gear box

(c) Easy handling and maintenance (d) All the above (Short Questions and Answers) 1. Mechanical draft cooling tower ၏ ႈ (air flow arrangements)

Mechanical draft cooling tower ႈ (air flow arrangements)

(a) Counter flow induced draft (b) Counter flow forced draft (c) Cross flow forced draft ႔

2. Cooling tower fan ၏ (blade) (material)

Cooling tower fan ၏ blade material

(1) Aluminum blades(metallic)

(2) Glass Reinforced Plastic(GRP) (3) Fiber Reinforced Plastic(FRP) ႔

3. Evaporative cooling tower (basic component)


4-47

Evaporative cooling tower (basic component) Frame and casing ၊ fill ၊ cold water basin ၊ drift eliminators ၊ air inlet ၊ louvers ၊ nozzles fans ႔

4. cooling tower ၏ အပဖယထတ ႏငစြမး(heat rejection capacity) ႔ RT Estimate the cooling tower capacity(TR)with the following parameters Water flow rate through CT = 120 m3/h SP. heat of water = 1 k.Cal/kg °C Inlet water temperature = 37 °C Outlet water temperature = 32 °C Ambient WBT = 29 °C

= 120 x 1000 x 1 x (37-32)/3024 = 198.4TR

5. Cooling tower (manufacturer) design approach value Generally a 2.8 °C approach to the design Wet Bulb is the coldest water temperature that cooling tower manufactures will guarantee.

6. How a continuously monitored ambient DB and RH data can be utilised for the cooling tower design? From the monitored DB(°C)and RH%, Wet Bulb temperature(WBT)can be arrived using psychometric chart and same is used for designing Cooling Tower. In the design of CT Wet Bulb temperature selected is not exceeded over 5 percent of the time in that area.

7. How size of cooling tower and Wet Bulb temperature are related?

Wet Bulb temperature is a factor in cooling tower selection. The higher the Wet Bulb temperature, the smaller the cooling tower required to give a specified approach to the Wet Bulbat a constant range and flow rate.

8. FR (blades) cooling tower fan ၏ feature

FRP blades are normally hand mould. These blades are aerodynamic in profile to meet specific duty conditions more efficiently. Due to light weight FRP fans need low starting torque resulting in use of lower HP motors.

9. (circumstances) cooling tower ၏ (over load)


4-48

Reasons for excessive electrical load on CT fan motors are: ( ) Voltage reduction (၂) Incorrect angle of axial fan blades (၃) Loose belts on centrifugal fans (၄) Over loading owing to excessive air flow-fill has minimum water loading per m3 of

tower (၅) Low ambient air temperature

10. Cooling plant 100 RT refrigeration 100 RT refrigeration ss cooling tower ၏ (size) 100 RT refrigeration absorption type chiller cooling tower ၏ (size)

100 RT refrigeration absorption type chiller cooling tower ၏ (size) ss Cooling Tower(size) ႔

11. Air conditioning compressor operation ၌ cooling water ၏ (temperature) ႔ ႈ Effect of cooling tower outlet water temperature on A/C compressors, 1 °C cooling water temperature rise may increase A/C compressor power consumption (kW) by 2.7%. Cooling water ၏ (temperature) 1°C A/C compressor power consumption (kW) ၂.၇% ႔

12. Cooling tower ၏ “Ra a ” “Ra ” “ a ” ၏

(1) “Ra ” s ff between the condenser water inlet and outlet temperature. “Ra ” condenser water ၏ (2) “ a ” s ff b a a and ambient Wet Bulb temperature. Though both parameters should be monitored, the “ a ” is a better indicator of cooling tower performance. “ a ” cooling tower (outlet) cold water temperature ambient Wet Bulb temperature ႔၏ monitor “ a ” cooling tower (performance) a

13. Cooling tower ၏ (performance) factor


4-49

( ) Capacity and range (၂) Heat load (၃) Wet Bulb temperature

(၄) Approach and water flow (၅) Filling media

14. Cooling tower ၏ effectiveness

Cooling tower effectiveness in percentage is the ratio of range, to the ideal range, i.e., difference between cooling water inlet temperature and ambient Wet Bulb temperature or in other words it is = Range /(Range + Approach).

15. Cooling tower ၏ evaporation loss ႔

Evaporation loss is the water quantity evaporated for cooling duty. An empirical relation used often is:

16. Cooling tower fan FRP blade ၏ (conventional blade ႈ ) FRP blade (optimum) aerodynamic profile ၂၀% ၃၀% ႈ(energy saving) (low starting torque) ႔ capacity gearbox ၊ motor bearing ႔၏ ၊

17. Cooling tower ၏ blowdown quantity

Blow Down = Evaporation Loss /(C.O.C. – 1) C.O.C = Cycle of concentration

18. What will be the effect of cooling water temperature in heat rate in thermal power plants?

Cooling water ၏ (temperature) thermal power plant ႔ Effect of Cooling tower outlet water temperature on thermal power plant: 1°C temperature drop in cooling water will lead to heat rate saving of 5 kcal/kWh in thermal power plant.


4-50

Cooling water ႔ condenser water ၏ (temperature) 1°C thermal power plant rate saving of 5 kcal/kWh

19. Cooling tower media fill Fill media

( ) Splash fill media (၂) Film fill media ႔

20. Cooling tower fill media fill “ ff ”

PVC ႔ polypropylene ႔ polymer filll “ ff ”

End

Documents

Cooling Tower