Principio di funzionamento, funzionamento e manutenzione della torre di raffreddamento

Una torre di raffreddamento è un'apparecchiatura che dissipa il calore di scarto generato dai processi industriali o dai sistemi di refrigerazione e condizionamento dell'aria tramite evaporazione, mettendo l'acqua a contatto con l'aria. Il calore di scarto prodotto durante la produzione industriale o i processi di refrigerazione viene generalmente rimosso dall'acqua di raffreddamento. Il raffreddamento diretto si riferisce alla pratica di prelevare acqua da corpi idrici naturali come fiumi, laghi e mari come acqua di raffreddamento. Dopo aver assorbito il calore di scarto dalle apparecchiature di processo, l'acqua riscaldata viene scaricata nuovamente in questi corpi idrici. Una torre di raffreddamento è necessaria quando le condizioni di raffreddamento diretto non sono disponibili. La funzione di una torre di raffreddamento è quella di realizzare uno scambio termico all'interno della torre tra l'acqua di raffreddamento che trasporta calore di scarto e l'aria, in modo che il calore di scarto venga trasferito all'aria e rilasciato nell'atmosfera.

• Principio di funzionamento di base della torre di raffreddamento
  • L'aria secca a bassa entalpia viene aspirata dalla ventola nella torre di raffreddamento attraverso la griglia di ingresso dell'aria. Le molecole d'acqua ad alta temperatura con alta pressione parziale di vapore saturo fluiscono verso l'aria a pressione inferiore, mentre l'acqua calda e umida ad alta entalpia viene spruzzata all'interno della torre. Quando le goccioline d'acqua entrano in contatto con l'aria, avviene un trasferimento di calore in due modi: trasferimento di calore diretto tra aria e acqua, ed evaporazione causata dalla differenza di pressione tra la superficie acqua-vapore e l'aria. Il calore viene rimosso dall'acqua tramite trasferimento di calore per evaporazione al fine di ottenere un effetto di raffreddamento.
• Metodi operativi corretti della torre di raffreddamento
  • Sebbene la torre di raffreddamento sia un dispositivo ausiliario nel sistema di condizionamento e refrigerazione, svolge il compito critico di dissipare il calore totale assorbito dall'intero sistema. Pertanto, il corretto funzionamento delle torri di raffreddamento è direttamente correlato alle prestazioni di refrigerazione e all'effetto di risparmio energetico dell'intero sistema di condizionamento. Le operazioni improprie delle torri di raffreddamento sopra menzionate sono abbastanza comuni e si verificano durante l'intero processo dall'avvio allo spegnimento, il che può causare gravi pericoli. Gli operatori e i gestori pertinenti devono attribuire grande importanza a questo problema.
    I metodi e i requisiti operativi corretti per le torri di raffreddamento sono i seguenti:
    1. Il numero di torri di raffreddamento in servizio deve corrispondere al numero di unità attivate.
    2. Chiudere le valvole di ingresso e uscita dell'acqua delle torri di raffreddamento con le ventole spente per evitare che l'acqua di raffreddamento scorra attraverso le torri inattive.
    3. Dopo aver spento la ventola di una torre di raffreddamento temporaneamente attivata, non dimenticare di chiudere le sue valvole di ingresso e uscita dell'acqua.
    4. Ispezionare le condizioni operative delle torri di raffreddamento dopo l'avvio per ogni turno. Se si riscontra che l'acqua di raffreddamento passa attraverso una torre di raffreddamento la cui ventola è spenta, chiudere tempestivamente le sue valvole di ingresso e uscita dell'acqua e regolare il livello dell'acqua del vassoio di raccolta dell'acqua.
    Alcuni condensatori, evaporatori e refrigeratori a vite dei sistemi di condizionamento sono dotati di valvole elettriche. Tuttavia, le valvole elettriche sono soggette a guasti e malfunzionamenti, quindi è necessaria un'ispezione potenziata per garantire un funzionamento normale e corretto del sistema. Il processo di refrigerazione è essenzialmente un processo di scambio termico. Lo scambio termico nei refrigeratori d'acqua è più complicato di quello dei condizionatori d'aria di tipo finestra, split e a mobile. Il primo adotta la refrigerazione indiretta, mentre il secondo applica la refrigerazione diretta.
• Controllo del rumore della torre di raffreddamento
  • (Ⅰ) Analisi della sorgente sonora
    Le torri di raffreddamento sono ampiamente applicate nei sistemi di circolazione dell'acqua di raffreddamento di hotel urbani, ristoranti, centri commerciali ed edifici per uffici, e sono anche ampiamente utilizzate nelle imprese industriali come i settori petrolifero, chimico, della generazione di energia e della metallurgia.
    (Ⅱ) Le sorgenti di rumore delle torri di raffreddamento sono costituite dalle seguenti parti:
    1. Rumore di aspirazione e scarico della ventola;
    2. Rumore di caduta dell'acqua;
    3. Rumore dal riduttore della ventola e dal motore;
    4. Rumore generato dalle pompe dell'acqua della torre di raffreddamento, dalle tubazioni e dalle valvole.
    Rumore rotazionale, rumore di vortice e rumore meccanico vengono prodotti durante il funzionamento delle ventole di raffreddamento. I loro spettri di rumore presentano caratteristiche a banda larga. Sebbene il livello di rumore non sia estremamente elevato, ha un forte potere penetrante, che avrà impatti sui residenti e sugli edifici circostanti, e serve anche come uno dei fattori che contribuiscono ad altre sorgenti di rumore. Le componenti di rumore dominanti sono il rumore di aspirazione-scarico della ventola e il rumore di caduta dell'acqua. Le ventole irradiano rumore verso l'esterno attraverso le prese d'aria, le uscite e il corpo della torre. Il rumore alle uscite di scarico è approssimativamente 5-10 dB(A) superiore a quello alle prese d'aria. Il suo spettro è uno spettro continuo dominato da componenti a bassa frequenza, classificato come rumore a bassa frequenza. Quando l'acqua calda circolante cade dal dispositivo di distribuzione dell'acqua e colpisce l'acqua accumulata nel vassoio di raccolta dell'acqua sul fondo della torre, viene generato un rumore di caduta dell'acqua, che appartiene al rumore ad alta frequenza. L'intensità del rumore di caduta dell'acqua è correlata all'altezza di caduta dell'acqua e alla portata d'acqua per unità di tempo. Il rumore complessivo delle torri di raffreddamento presenta uno spettro continuo dominato da basse frequenze senza picchi di rumore discreti evidenti, che varia principalmente da 31,5 Hz a 2000 Hz, con un livello di rumore di circa 55-85 dB(A).
    (Ⅲ) Soluzioni di trattamento
    1. Controllare il rumore alle prese d'aria e alle uscite delle torri di raffreddamento: adottare apparecchiature di riduzione del rumore come silenziatori e barriere acustiche in base alle condizioni effettive.
    2. Controllare il rumore di caduta dell'acqua del corpo della torre: installare strutture di riduzione del rumore tra cui cabine insonorizzate e barriere acustiche in base alle condizioni del sito.
    3. Controllare il rumore delle gocce d'acqua nel vassoio di raccolta dell'acqua: applicare cuscinetti d'acqua fonoassorbenti e silenziatori per gocce d'acqua in modo appropriato.
    4. Controllare le vibrazioni delle torri di raffreddamento: installare dispositivi antivibranti come isolatori di vibrazioni e giunti flessibili in gomma.