Upload
darko-adzic
View
215
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
RASHLADNI TORNJEVI
Kolegij :
Termotehnika
Studenti:
Darko Adžić
Ana Jelinić
Tomislav Majher
1
Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u OsijekuPrehrambeno tehnološki fakultet
Smjer: Procesno inženjerstvo
Osijek , 13. 1. 2012.
Rashladni tornjevi 2
Pomoćna postrojenja u industrijskim pogonima
Sastavni dio postrojenja, ne ulaze direktno u materijal koji stvara proizvode i nusproizvode
U rashladnom tornju zagrijana rashladna voda, koja se vraća iz procesa, hladi se zrakom
Lijevokretni kružni procesi (procesi za dobivanje niskih temperatura)
Potrošnja vode u rashladnom tornju je oko 5% potrošnje što ovaj sustav čini najjeftinijim za rad s vodom te su gubici zagrijane vode (odmuljivanje) vrlo mali, čime se smanjuju negativne posljedice za okoliš
Rashladni tornjevi 3
1. RASHLADNA VODA
Ključno pomoćno sredstvo kod rashladnih tornjeva
koristi se za oduzimanje (izmjenu topline) da bi se mogla koristiti, nužna priprema i
obrada vode u rashladne svrhe
Rashladni tornjevi 4
Kemijska priprema
određena temperatura prije ulaska u proces i stupanj čistoće
ne smije stvarati talog kamenca
uslijed gubitaka isparavanjem i mehaničkih gubitaka dolazi do koncentracije otopljenih soli u rashladnoj vodi
stalno ili povremeno ispušta određena količina vode
Regulacija temperature
Takva voda određene temperature ulazi u tehnološki proces, prima toplinu te ju je nakon toga moguće ispustiti u okolinu ili recirkulirati
Ulazeći u proces voda ima određenu količinu topline te joj je potrebno sniziti temperaturu
Vodi koja se vraća u tehnološki proces tj recirkulira, potrebno je postići temperaturu kao na ulazu
1. 1. PRIPREMA RASHLADNE VODE
Rashladni tornjevi 5
2. CIRKULACIJSKI SUSTAVI
2.1. Otvoreni cirkulacijski sustav
Voda dolazi u kontakt sa atmosferskim zrakom
Voda se dovodi u bazene sa velikom površinom i u kontaktu sa zrakom se hladi
U rashladnim tornjevima gdje toplina prelazi sa vode koja ima višu temperaturu na zrak sa nižom temperaturom - osjetna toplina
Rashladni tornjevi 6
2.2. Zatvoreni cirkulacijski sustav
Toplina se vodi oduzima nekim drugim sredstvom
Moguće je ohladiti na temperaturu
približno jednaku temperaturi vlažnog termometra
(2°C niža od temperature u rashladnom tornju)
Rashladni tornjevi 7
3. PROCESI U UREĐAJIMA ZA DOBIVANJE NISKIH TEMEPRATURA
Rashladni tornjevi 8
)( 2. OHtizl
)( 2. OHtul..2 izlulOH ttt
3.1. KONDENZATOR
toplina koja se odvodi u kondenzatoru
32. hhqq odvc
kgK
kJ
Prema načinu odvođenja topline kondenzacije u rashladnoj tehnici kondenzator moze biti protočni (hlađeni vodom ili zrakom) ili optočni (hlađeni ishlapljivanjem vode sa vanjskih močenih površina)
Prema konstrukciji površina razlikuju se kondenzatori sa glatkim i orebrenim cijevima
Rashladni tornjevi 9
)( 2. OHtul
)( 2. OHtizl
3.1.1. DIREKTNO HLAĐENJE KONDENZATORA
dovoljno rashladne vodeza direktno hlađenje
ispuštanje ‘’tople’’ i ‘’nečiste’’ vode u okoliš
Rashladni tornjevi 10
3.1.2. INDIREKTNO HLAĐENJE KONDENZATORA ekonomski prihvatljivije rješenje
gubitak rashladne vode je maksimalno do 5 %
otpuštanje oko 0,3 % vode iz cirkulacije u svrhu odsoljavanja
gubitak vode isparavanjem je 1% na svakih 5,8 °C hlađenja
mehanički gubitak vode iznosi oko 0,2 do 0,7 %
H2O
ZRAK
H2O
NEDOVOLJNO RASHLADNE VODE ZA DIREKTNO HLAĐENJE
Rashladni tornjevi 11
Koristi kada na raspolaganju ne postoji dovoljna količina svježe vode
Kondenzator (obično s cijevnim snopom u plaštu) povezuje s rashladnim tornjem
Voda hladi na račun ishlapljivanja dijela vode
Potrebno je nadoknađivati vodu koja ishlapi (obično 2 – 4 % ukupnog protoka)
Rashladni tornjevi 12
4. VRSTE RASHLADNIH TORNJEVA
4.1. TIP STRUJANJA
PRIRODNA CIRKULACIJA PRISILNA CIRKULACIJA
Rashladni tornjevi 13
4.1.1. PRIRODNA CIRKULACIJA
Rashladni tornjevi 14
nazivaju hiperboličnim tornjevima radi oblika i funkcije tornja
nije im potreban ventilator protustrujno ili križno strujanje
zraka moraju imati eliminator kapljica punilo tornja ima letvice raznih
oblika koje povećavaju interakciju vode i zraka
učinak tornja ovisi o entalpiji zraka, a ne o temperaturi
Rashladni tornjevi 15
4.1.2. PRISILNA CIRKULACIJA
ventilator za strujanje zraka prema dnu tornja
strujanje može biti inducirano i tlačno
svi rashladni tornjevi s prisilnom cirkulacijom su protusmjerni
daju pouzdaniji protok zraka – efikasnost veća
karakterizirani manjim dimenzijama izmjenjivačke površine
toplinski učin ovisi o temperaturi vlažnog termometra zraka
zagrijavamje zraka se može podijeliti na osjetni i latentni dio topline koju zrak preuzima hlađenjem vode
Rashladni tornjevi 16
PROTUSTRUJNO STRUJANJE
4.2. SMJER STRUJANJA ZRAKA
KRIŽNO STRUJANJE
Rashladni tornjevi 17
4.2.1. KRIŽNO STRUJANJE
Rashladni tornjevi 18
Zrak poprečno struji na vodu koja se cijedi kroz punilo
Ventilator smješten niz struju zraka u odnosu na ispunu tornja, na izlazu zraka pri vrhu uređaja
Ispuna se nalazi u razini s ulazima zraka
Voda se raspršuje iz sapnica, pada preko ispune i dolazi do križnog strujanja vode i struje zraka
Uslijed križnog strujanja, ovakav toranj može biti znatno niži od protusmjernog tornja pa je povećan rizik od recirkulacije istrošenog zraka iz tornja
Rashladni tornjevi 19
4.2.2. PROTUSTRUJNO STRUJANJE
4.2.2.1. Rashladni toranj sa induciranim protusmjernim strujanjem
ventilator smješten pri vrhu uređaja
zbog ishlapljivanja male količine kondenzatorske vode, temperatura vode postupno se smanjuje
veće kapljice se odvajaju na eliminatoru kapi
voda ohlađena ishlapljivanjem pada u sabirnu posudu i odvodi prema kondenzatoru
Rashladni tornjevi 20
Rashladni tornjevi 21
Ventilator je smješten na ulazu zraka
koriste kod malih i srednje velikih postrojenja
vibracije manje u usporedbi s tornjem s induciranim strujanje
nejednolika raspodjela struje zraka kroz ispunu tornja uslijed puhanja tlačnog ventilatora
4.2.2.2. Protusmjerni rashladni toranj s tlačnim strujanjem
Rashladni tornjevi 22
5. PROBLEMATIKA RASHLADNIH SUSTAVA
1.Korozija skraćuje životni vijek komponenti rashladnog
sustava uzrokuje propuštanje radne tvari ili rashladne
vode za izmjenjivače topline, smanjuje učinkovitost izmjenjivača topline smanjenje protočne količine vode ili radne tvari
2. Taloženje kamenca i oblaganje mulja smanjuje učinkovitost izmjenjivača stvaranje opće korozije ispod sloja taloga
Rashladni tornjevi 23
6. DIMENZIONIRANJE RASHLADNOG TORNJA
Složen proračun Brzi postupci
Protok rashladne vode Temperaturno područje hlađenja Približenje temperature rashladne vode
na izlazu iz rashladnog tornja temperaturi mokrog termometra
Temperatura mokrog termometra
Rashladni tornjevi 24
- Protok rashladne vode - Temperaturno područje hlađenja- Približenje temperature temperaturi mokrog termometra- Temperatura mokrog termometra
Utjecaj promjene temperature mokrog termometra, područja hlađenja i približenja temeperaturi mokrog termometra na potrebnu površinu rashladnog tornja
Rashladni tornjevi 25
6.1. PRORAČUN JEDINICA PRIJENOSA MASE (KARAKTERISTIKE) RASHLADNOG TORNJA
Odnos između zraka i vode u rashladnom tornju
∫𝑇 1
𝑇 2𝑑𝑇h′−h
=K ∙𝑎 ∙ 𝑉𝑞𝑚 , 𝑙
a – površia kontakta, m2/(m3 volumena rashladnog tornja)K – koeficijent prijenosa mase, kJ/kgh – entalpija zraka, kJ/kgh’ – entalpija zasićenog zraka na temperaturi vode, kJ/kg qm,l - masea brzina vode u rashladnom tornju, kg/(m2h)T1,T2 - ulazna i izlazna temperatura vode, KV – aktivni volumen tornja, m3/(m2 presjeka tornja)
Rashladni tornjevi 26
Radna linija zraka računa se iz izraza:
[kJ/kg]
h1 – entalpija zraka na temperaturi T1, kJ/kg
h2 – entalpija zraka na temperaturi T2, kJ/kg
- masena brzina vode, kg/(m2h) - masena brzina zraka, kh/m2h)T1 – temperstura zraka u bilo kojoj točkii radne linije , K
T2 – temperatura rashladne vode na izlazu iz tornja, K
+ podaci o punilu -> visina i površina presjeka rashladnog tornja
Rashladni tornjevi 27
6.2. NOMOGRAM ZA PRIBLIŽNO DIMENZIONIRANJE
protustrujni rashladni tornjevi s ventilatorom
na temelju temperatura tople i hladne vode i temperature mokrog termometra iz nomograma se očita opterećenje rahladnog tornja vodom (volumna brzina rashladne vode)
s poznatim opterećenjem i protoka rashladne vode u tornju izračuna se potrebna površina presjeka rashladnog tornja
visina tornja procjeni se prema podacima:
Temperaturno područje
hlađenja,◦C
Približenje temperaturi mokrog
termometra,◦C
Potrebna visina, m
14 -20 8 - 11 4,5 -6,0
14 - 20 4,5 - 8 7,5 – 9,0
14 -20 2,2 – 4,5 10,5 - 12,0
Rashladni tornjevi 28
Približenje temperaturi mokrog termometra < 3°C - neekonomično! količina zraka <- bilanca tvari i topline rashladnog tornja! izlazna temperatura zraka – aritmetička sredina tople i hladne
vode brzina zraka u tornju ≤ 1,8 m/s snaga ventilatora iz nomograma
primjer:temp. vode na ulazu 40ºCtemp. vode na izlazu 25ºCTMT 20ºCrel. vlažnost zraka 40%protok vode 4500 m3/h
• opterećenje 4,47 m3/(hm2)
• površina presjeka = 900
• pošto je približenje TMT 5ºC i područje hlađenja 15ºC visina mora biti između 7,5 i 9m
• odvedena toplina u rashladnom tornju jest:
Rashladni tornjevi 29
toplina isparavanja vode = 2425 kJ/kg isparena voda : potrebni protok zraka: (1 kg zraka pri 32,5ºC sadrži 0,0223kg vode <- zasićeni 0,0298kg vode/kg zraka) protok zraka uz gustoću 1,099 kg/m3 jest: brzina zraka (900 m2 površine) : (manje od 1,8!) potrebna snaga ventilatora:
potrebna je površia = 947,37 m2
nomogram: potrebna snaga ventilatora iznosi 0,282 kW/m2 pov presjeka tornja
ukupno potrebna snaga ventilatora :
Rashladni tornjevi 30
6. BRZI POSTUPAK ZA DIMENZIONIRANJE RASHLADNOG TORNJA
Podaci za proračun: - područje hlađenja, ºC - približavanje temperaturi mokrog termometra , ºC - protok vode u rashladnom tornju , m3/h Iz tablice se odabere tip rashladnog tornja, broj ćelija i krivulja za
očitanje
Rashladni tornjevi 31
Ukupna površina presjeka rashladnog tornja računa se iz:
- volumni protok rashlade vode, m3/h - faktor površine (dijagram)
duljina tornja :
Rashladni tornjevi 32
• Potrebni protok zraka:
- volumi protok rashladne vode, - faktor za zrak koji se očita iz dijagrama
Rashladni tornjevi 33
Potrebna ukupna snaga ventilatora:
- faktor za snagu ventilatora koji se očita iz dijagrama
Rashladni tornjevi 34
HVALA NA
PAŽNJI!