Kĩ thuật lạnh - Chapter 9: Cooling tower

CHAPTER 9: COOLING TOWER Lecturer: ME. Nguyễn Duy Tuệ 12/2015 Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ 1 OBJECTIVES In this charpter, student can: -Analize operation principle of cooling tower and other working conditions affects to it’s efficiency -How to choose cooling tower that meet a demand 12/2015 2Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ REFERENCES [1] Trane document. [2]. Refrigeration and Air-Conditioning - A. R. Trott and T Welch. 12/2015 3Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ CONTENT WORKING PRINCIPLE OF COOLING TOWER COMPONENTS OF COOLING TOWER COOLING TOWER CHOOSING INSTALLATION 12/2015 4Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER 1. Position of cooling tower : (watch movie ) 12/2015 5Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER 2. Working principles : A cooling tower is a device commonly used to cool condensing water. In this design, warm water is sprayed over the fill inside the cooling tower while a propeller fan draws outdoor air upward through the fill. The movement of air through the spray causes some of the water to evaporate, a process that cools the remaining water. This cooled water then falls to the tower sump to be returned to the condenser. 12/2015 6Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER 12/2015 7Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER 3. The effects of cooling tower performance: - Out door humidity : If the outdoor air is dry, the final water temperature can be considerably lower than the ambient dry-bulb temperature. If the outdoor air is humid, however, the final temperature will be near the ambient dry-bulb temperature. -> The evaporation process uses up water to dissipate heat contributed by the cooling load plus the heat of compression. - Air velocity through the cooling pad - Heat transfer area of cooling pad which contact 12/2015 8 air and water Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER + Note : In our country, having hot air and high humidity that affect cooling tower performance. As a result, if installing cooling tower in Ha Noi, we have to choose 1,5 times capacity higher than that is installed in HCM city - Out put water temperature from cooling tower : tout = twet bulb + 3~5K 12/2015 9Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER - In addition, as the water evaporates, the dissolved minerals and water treatment chemicals become concentrated in the sump. To prevent this solution from becoming concentrated and possibly corrosive, water is periodically bled from the sump and an equal amount of fresh water is added. 12/2015 10Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER The concentration of solids in the circulating water will increase until the amount carried away by the bleed water compensates for that not carried away in the water vapour. So, if cm= concentration of solids in make-up water (kg/kg) cb = concentration of solids in bleed-off (kg/kg) we = mass flow of water evaporated (kg/s) wm= mass flow of make-up water (kg/s) 12/2015 11Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER Mass of solids entering = mass of solids leaving The concentration of mains make-up water, cm , is obtained from the water supply authority. The permissible concentration, cb , will be decided by the method of water treatment or the assumed concentration of untreated water which will prevent precipitation. 12/2015 12Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER Example : If water hardness is 560 ppm (parts per million), the water treatment can permit a concentration of solids to 1200 ppm, the cooling capacity is 700 kW and the compressor power 170 kW, how much water should be bled to waste and what is the total make-up required? 12/2015 13Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER + Solution : 12/2015 14Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ WORKING PRICIPLES OF COOLING TOWER + Note : The quantity of water evaporated will take up its latent heat equal to the condenser duty, at the rate of about 2430 kJ/kg evaporated, and will be approximately 12/2015 15Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ COMPONENTS OF COOLING TOWER There are two kinds of cooling tower: 12/2015 16Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ COMPONENTS OF COOLING TOWER + Construction of cooling tower: 12/2015 17Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ COMPONENTS OF COOLING TOWER 12/2015 18Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ COMPONENTS OF COOLING TOWER a. Cooling pad (filling): - This is heat exchanger for water and air 12/2015 19Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ COMPONENTS OF COOLING TOWER b. Fan: Cooling tower use propeller or centrifugal fan made of polymer, plastic; and having suitable flow rate 12/2015 20Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ COMPONENTS OF COOLING TOWER c. Distributor: For reaching equal flow rate over cooling pad, we use rotational distributor 12/2015 21Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ COMPONENTS OF COOLING TOWER d. Casing: - Having low pressure drop, low cost, good appearance, high stability - Made of composite material 12/2015 22Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ CHOOSING COOLING TOWER a. Water flow rate calculation : + Mass flow rate: + Volume flow rate: V = Gk/ ρ (m3/s) Where: Qk : condenser capacity, (kW) Cpn : water specific heat content, 4,18 kJ/kgΔtgn : temperature difference of condenser ρ : water density, (kg/m3) 12/2015 23Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ CHOOSING COOLING TOWER Ví dụ : Tính toán lưu lượng nước giải nhiệt cho TBNT của kho lạnh có nhiệt lượng tỏa ra Qk=50kW. Nhiệt độ nước vào TBNT là t =29oC; nhiệt độ nướcv ra tr=34oC Giải : Lưu lượng khối lượng nước giải nhiệt : G=2 39 kg/s, Lưu lượng thể tích nước giải nhiệt: G=0,00239 m3/s = 8,6 m3/h 12/2015 24Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ CHOOSING COOLING TOWER b. Cooling tower choosing: Các con số đi kèm ký hiệu của tháp là chỉ năng suất lạnh ( tôn lạnh ) tối đa của hệ thống lạnh kèm với tháp. Ví dụ: Tháp giải nhiệt ký hiệu FRK60 thì hệ thống lạnh lắp kèm tháp có năng suất lạnh tối đa đến 60 tấn lạnh ( cho hệ thống ĐHKK ) + Lưu ý : 1 tấn lạnh = 3,51 kW TGN với năng suất như trên được tính theo điều kiện ở nước ngoài; nên khi áp dụng vào điều kiện tại Việt Nam thì sẽ có sự khác biệt 12/2015 25Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ TÍNH CHỌN THÁP GiẢI NHIỆT 12/2015 26Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ TÍNH CHỌN THÁP GiẢI NHIỆT + THÁP GIẢI NHIỆT LIANG CHI: 12/2015 27Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ Ví dụ: THÁP GIẢI NHIỆT Cho thông số sau: + Nhiệt độ nước vào, ra LIANGCHI khỏi tháp:tv = 38,50C, tr = 32 50C, + Nhiệt độ nhiệt kế ướt : tu = 29 50C , + Lưu lượng nước giải nhiệt : 1363 l/m Chọn tháp LBC125 12/2015 28Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ 28 TÍNH CHỌN THÁP GIẢI NHIỆT 12/2015 29Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ TÍNH CHỌN THÁP GIẢI NHIỆT Ví dụ : Năng suất lạnh thực của máy ĐHKK Q 50 tấ l h lắ t i T HCM ó hiệt độ 35 Co= n ạn ; p ạ p. c n o , độ ẩm 70%. Hãy chọn TGN cần thiết; biết nhiệt độ ớ à 32 C hiệt độ ớ là 37 Cnư c v o o ; n nư c ra o Giải : Tì đ hiệt độ bầ ớt 30 C- m ược n u ư : o - Tính lưu lượng nước giải nhiệt theo Cataloag ( 2 h há )p ương p p Lưu ý : Chỉ áp dụng cho máy ĐHKK, khi tính cho hệ thố t ữ đô ấ đô thì khô đ ửng r ng, c p ng ng ược s dụng Ch thá LIANG CHI th 2 á h 12/2015 30 - ọn p eo c c : Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH Khi lắp đặt cần lưu ý một số vấn đề : - Vị trí lắp cần thông thoáng đảm bảo lưu thông gió và tránh tiếng ồn - Chọn vị trí lắp để tránh bụi nước cuốn theo không khí ảnh hưởng đến công trình xây dựng ắ- Không l p TGN tại những nơi có dòng không khí nóng, hay những nơi quá bẩn ầ ể ể- C n đo nhiệt độ nước vào, nước ra đ ki m tra thông số làm việc của tháp có hiệu quả không 12/2015 31Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ BÀI TẬP Chọn lựa, TBNT ống chùm vỏ bọc nằm ngang, tháp giải nhiệt, tính toán lưu lượng nước giải nhiệt cho kho lạnh có Qo=70kW; nhiệt độ nước vào TBNT cao hơn nhiệt độ bầu ướt là 3K, nhiệt độ nước ra cao hơn nhiệt độ nước vào 5K. Nhiệt độ ngưng tụ 45oC; môi chất R22. Điều kiện thời tiết : nhiệt độ 35oC, độ ẩm 70% 12/2015 32Chapter 9: Cooling tower ThS.Nguyễn Duy Tuệ