Kapalı devre soğutma kuleleri hangi-senaryolara uygundur?

Tasarım açısından, kapalı-devre soğutma kuleleri aslında açık olanlara göre daha kolay uyarlanabilir ve açık kulelerin etkisiz veya maliyetli olduğu birçok soğutma ortamının üstesinden gelebilir. Ancak "tüm" ortamlara mükemmel bir şekilde uyum sağlayamazlar ve yine de bazı sınırlamalara ve özel dikkat gerektiren durumlara sahiptirler.

Güçlü uyarlanabilirliğe sahip senaryolar

Su kalitesinin düşük olduğu veya su kaynaklarının kıt olduğu alanlar

Avantajları: Bu, kapalı-devre kulelerin en büyük avantajlarından biridir. Dahili olarak dolaşan proses akışkanı (su veya diğer sıvılar) kapalıdır ve harici havayla doğrudan temas etmez. Bu nedenle dış havadaki toz, yabancı maddeler, kirleticiler, kimyasal maddeler (kıyı bölgelerindeki tuz gibi), alg sporları vb. proses akışkan sistemine girmeyecektir. İç su kalitesi sıkı bir şekilde kontrol edilebilir (yumuşatma, kimyasal ekleme vb. yoluyla), bu da kireçlenme, korozyon ve biyolojik büyüme risklerini büyük ölçüde azaltır. Aynı zamanda, buharlaşma kaybı sprey suyu olduğundan (genellikle sıradan musluk suyu veya daha düşük arıtma gereksinimleri olan su kullanılır), özellikle su kaynaklarının kıt olduğu veya su kalitesinin düşük olduğu bölgelerde geçerli olan proses suyunun kalitesine yönelik gereksinimler azalır.

Açık kulelerle karşılaştırma: Açık kuleler proses suyunu doğrudan atmosfere maruz bırakır, bu da onu kirliliğe karşı oldukça hassas hale getirir, yüksek su kalitesi gerektirir ve yüksek su arıtma maliyetlerine ve büyük miktarda kanalizasyon deşarjına neden olur.

Şiddetli hava kirliliği olan ortamlar

Avantajları: Proses sıvısı bobin içerisinden akar. Hava serpantinin dışından akmasına rağmen kirleticiler esas olarak serpantinin dış yüzeyini ve püskürtme suyu sistemini etkiler. Bobin genellikle korozyona- dayanıklı malzemelerden (paslanmaz çelik, bakır vb.) yapılır ve temizlenmesi ve bakımı nispeten kolaydır. Püskürtme suyu sistemi ayrıca filtreleme cihazlarıyla da tasarlanabilir.

Açık kulelerle karşılaştırma: Açık kulelerin dolgu maddeleri, tıkanmaya, kireçlenmeye ve korozyona eğilimli olan proses suyu ve kirli hava ile doğrudan temas halinde olduğundan bakımı zor ve sık hale getirir.

Temiz proses sıvısı gerektiren veya kirliliğin önlenmesi gereken durumlar

Avantajları: Örneğin, hassas aletler için soğutma suyunu, hidrolik yağı, kimyasal proses sıvılarını, yiyecek ve içecek işleme ortamlarını, farmasötik suyu vb. soğuturken, kapalı-devre kuleleri bu önemli sıvıların dış dünya tarafından kirlenmemesini sağlayabilir.

Açık kulelerle karşılaştırma: Açık kuleler bu gereksinimi karşılayamaz.

Sistem basıncı gereksinimleri olan durumlar

Avantajları: Kapalı sirkülasyon sistemi daha yüksek basınca dayanabilir ve belirli bir sistem basıncı gerektiren işlemler (yüksek-basınçlı ekipmanların soğutulması gibi) için uygundur.

Açık kulelerle karşılaştırma: Açık kuleler genellikle atmosferik basınçlı sistemlerdir.

Su sürüklenme kaybının katı şekilde kısıtlandığı durumlar (su sisi, su damlacıkları)

Avantajları: Kapalı-devre kulelerin su sürüklenme hızı, özellikle kuru modda veya karma modda çalışırken genellikle açık kulelerden daha düşük olacak şekilde tasarlanmıştır. İyi bir su saptırma plakası tasarımı, su sürüklenme kaybını daha da azaltabilir.

Açık kulelerle karşılaştırma: Açık kuleler nispeten büyük su sürüklenme kaybına sahiptir.

Sınırlamalar ve zorluklar

Aşırı soğuk iklimlerde-donma önleyici

Zorluk: Bu, soğuk bölgelerdeki kapalı-devre kuleler için en büyük zorluktur. Kışın kapatıldığında püskürtme suyu sistemi ve su toplama tepsisi tamamen boşaltılmazsa donma ve genleşme eğilimi göstererek hasara yol açabilir. Çalışma sırasında bile, düşük-sıcaklık ve düşük-yük koşullarında, bobindeki proses sıvısının akışı yetersizse veya sıcaklık çok düşükse (donma noktasına yakın), donma riski vardır.

Karşı önlemler: Karmaşık-donma önleyici tasarımlar gereklidir: proses sıvısı veya sprey suyu olarak antifriz (etilen glikol çözeltisi) kullanılması, elektrikli heat tracing eklenmesi, tamamen boşaltılabilecek bir sistem tasarlanması, değişken-hızlı fanlar ve değişken-frekans pompalarının yüke göre ayarlanması ve aşırı soğukta kuru çalışmaya (püskürtme suyunun durdurulması) geçilmesi bölgeler. Bu, ilk yatırımı ve operasyonel karmaşıklığı artırır.

Yüksek nemli ortamlar

Zorluk: Hava neminin doygunluğa yakın olduğu ortamlarda (tropikal yağmur ormanı iklimleri, bunaltıcı yaz alanları gibi), havanın nemi emme yeteneği bozulduğu için buharlaşmalı soğutmanın etkisi önemli ölçüde azalacaktır. Şu anda, kapalı-devre kulesinin soğutma kapasitesi esas olarak duyulur ısı alışverişine (hava ile bobin arasındaki sıcaklık farkına) bağlıdır ve verimliliği, buharlaşmalı soğutmanınkinden çok daha düşüktür.

Karşı önlemler: Isı değişim alanını artırmak (daha büyük bobinler), daha güçlü hava akışını (daha büyük fanlar) veya diğer soğutma yöntemlerini (soğutma üniteleri gibi) değerlendirmek gerekli olabilir. Islak termometre sıcaklığı, kapalı-devre kulelerin soğutma sınırını belirleyen önemli bir parametredir ve yüksek ıslak termometre sıcaklıkları performanslarını sınırlayacaktır.

Son derece yüksek-sıcaklıktaki ortamlar

Zorluk: Ortam kuru termometre sıcaklığı çok yüksek olduğunda, nem yüksek olmasa bile hissedilir ısı değişiminin etkisi azalacaktır. Proses sıvısının çıkış sıcaklığının çok düşük olmasını sağlamak zor ve enerji-tüketici olacaktır.

Karşı Tedbirler: Benzer şekilde ekipman özelliklerinin arttırılması veya diğer soğutma yöntemleriyle birleştirilmesi gerekmektedir.

Yüksek-irtifalı alanlar

Zorluk: Hava yoğunluğunun azalması, fanın hava hacmini ve bobinin ısı değişim verimliliğini etkiler (hava, zayıf bir ısı iletkenidir ve yoğunluktaki azalma, ısı değişimini daha da zayıflatır). Aynı zamanda suyun kaynama noktası da düşüyor, bu da tasarımı etkiliyor. Karşı önlemler: Ekipmanı seçerken rakım düzeltmesi gereklidir ve genellikle spesifikasyonların genişletilmesi gerekir (daha büyük bobin alanı ve fan gücü).

Son derece düşük soğutma sıcaklıkları gerektiren durumlar

Zorluk: Kapalı-devre kulelerin minimum çıkış suyu sıcaklığı (özellikle buharlaşmalı soğutmaya dayanıldığında) genellikle yalnızca ortam ıslak termometre sıcaklığına yakın olabilir (genellikle ıslak termometre sıcaklığından 3 derece veya daha yüksek). Islak termometre sıcaklığından çok daha düşük bir sıcaklığa soğutma gerekiyorsa, kapalı-devre kuleler bunu tek başına başaramaz.

Karşı önlemler: Sıkıştırmalı soğutma veya absorbsiyonlu soğutma gibi mekanik soğutma yöntemlerinin birleştirilmesi gereklidir.

Bakım gereksinimleri

Zorluk: Her ne kadar proses akışkanının kirlenmesi önlense de, serpantinin dış yüzeyi (sprey su ve havayla temas halinde) yine de kireç, toz, yosun vb. birikecektir ve bunların ısı değişimi verimliliğini sağlamak için düzenli olarak temizlenmesi gerekir. Püskürtme suyu sistemi aynı zamanda bakım gerektirir (su takviyesi, su arıtma, kanalizasyon deşarjı, nozül tıkanmasının önlenmesi). Bataryanın içi ölçeklendirildikten sonra (olasılık düşük olsa da, su kalite kontrolünün zayıf olması durumunda ortaya çıkar) temizliği çok zordur.

Açık kulelerle karşılaştırma: Açık kuleler genellikle daha sık bakım gerektirir (doldurucunun temizlenmesi/değiştirilmesi, daha sıkı su kalitesi kontrolü), ancak kapalı-devre kulelerin bakımı göz ardı edilemez.