Tháp giải nhiệt là gì? Cấu tạo và chức năng | Cooling Tower

Chu Phú Hào 23/07/2019

1. THÁP GIẢI NHIỆT LÀ GÌ? THÁP GIẢI NHIỆT ĐỂ LÀM GÌ?

Tháp giải nhiệt (trong tiếng anh là Cooling Tower) là một thiết bị dùng để giảm nhiệt độ của dòng nước trong hệ thống HVAC bằng cách thu nhiệt của dòng nước đó rồi thải nhiệt vào môi trường. Cơ chế thu nhiệt nước nhằm mục đích giải nhiệt cho máy móc, môi trường bên trong nhà xưởng và hệ thống điều hòa không khí.

Tháp giải nhiệt được sử dụng với mục đích tản nhiệt cho máy móc, góp phần bảo vệ máy móc trong mô hình hoạt động.

2. TẠI SAO CẦN THÁP GIẢI NHIỆT? LÝ DO NÊN DÙNG THÁP GIẢI NHIỆT

Đối với các doanh nghiệp, nhà máy sản xuất thì việc đầu tư cho những hệ thống nhiều thiết bị hiện đại tiên tiến sẽ tốn kém rất nhiều chi phí, chưa kể theo thời gian còn các loại chi phí cần thiết để vận hành, các chi phí nhân công đứng máy, người giám sát máy móc, chi phí khấu hao tài sản (là máy móc),...

Với số lượng máy móc nhiều và cùng hoạt động với cường độ cao cùng lúc trong từng thời điểm sẽ sản sinh ra một lượng nhiệt vô cùng lớn. Điều này khiến cho dầu bôi trơn bị biến chất, các chi tiết máy bị nóng lên do ma sát nhiều, thậm chí dễ bị biến dạng. Việc này ảnh hưởng tới các linh kiện khác và các động cơ trong hệ thống. Chỉ một thời gian ngắn có thể thấy hiệu quả công việc của mọi quy trình đều giảm đi, nguyên nhân là do máy móc bị xuống cấp, dễ bị hư hỏng, thậm chí có thể ảnh hưởng tới toàn bộ quá trình sản xuất, gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Trong những giai đoạn này, các doanh nghiệp thường phải tốn kém rất nhiều thời gian và chi phí khác cho việc khắc phục sự cố. Đương nhiên điều này ảnh hưởng tới quy trình sản xuất và ảnh hưởng trực tiếp tới doanh thu của doanh nghiệp.

Đó là những lý do tại sao cần sử dụng tháp giải nhiệt.

3. CẤU TẠO CỦA THÁP GIẢI NHIỆT

Vỏ tháp: Là tạo hình kết cấu của Tháp giải nhiệt và có chức năng bảo vệ các bộ phận khác (Vỏ tháp có thể là kiểu tháp giải nhiệt tròn - trụ hoặc tháp giải nhiệt hình vuông - khối) .
Cánh quạt: Có chức năng hút. Có thể điều chỉnh được lượng gió theo nhu cầu cần thiết của tháp hạ nhiệt.
Đế bồn: được thiết kế để chứa nước.
Tấm tản nước:
Hệ thống động cơ:
Tấm giải nhiệt:
Hệ thống phân nước:
Thiết bị chống ồn:

4. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THÁP GIẢI NHIỆT

Có 2 loại tháp giải nhiệt là Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên và Tháp giải nhiệt đối lưu cơ học. Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên thường có kích cỡ cực lớn, được thiết kế cho những hệ thống điều hòa không khí khổng lồ.

4.1, Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên: Còn được gọi là tháp giải nhiệt Hypebol, nguyên lý hoạt động dựa trên khí động học và nhiệt học - bằng cách tận dụng sự chênh lệch của nhiệt độ giữa không khí bên trong và nhiệt độ môi trường xung quanh. Khi không khí nóng dịch chuyển lên phía trên đỉnh tháp thì không khí mát sẽ đi từ phía ngoài vào trong qua đáy tháp thông qua bộ phận khí. Không khí mát đi vào sẽ hạ nhiệt phía trong mà không cần dùng tới quạt.

Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên có 2 dạng chính là: Tháp dòng ngang và tháp dòng ngược.

Tháp dòng ngang: Không khí được hút dọc theo nước đang rơi, khối đệm được thiết kế đặt ở bên ngoài tháp.

Tháp dòng ngược: Không khí được hút ngang qua nước đang rơi, khối đệm được đặt ở bên trong tháp giải nhiệt.

Tháp giải nhiệt hypebol có vỏ được kết cấu chủ yếu bằng bê tông và cao từ 200m trở lên. Thường được sử dụng cho nhu cầu giải nhiệt lớn.

Hình ảnh 2 loại tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên

4.2, Tháp giải nhiệt đối lưu cơ học

Tháp giải nhiệt đối lưu cơ học là loại tháp giải nhiệt được thiết kế hệ thống quạt lớn để hút khí trong nước đang lưu thông.

Khi dòng nước chảy xuống khối đệm phía bên trong tháp giải nhiệt sẽ làm tăng thời gian tiếp xúc giữa nước và dòng khí tới mức tối đa, khiến cho quá trình trao đổi nhiệt giữa nước và dòng không khí cũng được tối đa hóa. Tỷ lệ nhiệt trao đổi của hệ thống phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đường kính quạt hút, tốc độ vòng quay của quạt,...

Tháp giải nhiệt đối lưu cơ học gồm 3 loại:

Tháp giải nhiệt đối lưu cưỡng bức: Không khí được hút vào bên trong tháp nhờ quạt hút.

Tháp giải nhiệt không khí dòng ngang: Nước đi vào ở phía trên và đi qua các khối đệm, không khí đi vào từ một phía hoặc từ các phía đối diện nhau tùy theo thiết kế.

Tháp giải nhiệt không khí ngược dòng: Nước đi vào từ phần trên, không khí đi vào từ phần đáy và đi ra ở đỉnh tháp.

5. CÁC SỐ LIỆU QUAN TRỌNG:

5.1, TÍNH CÔNG SUÂT CỦA THÁP GIẢI NHIỆT

Để tính toán cho các phương án thiết kế Tháp giải nhiệt, bạn cần xác định nhu cầu giải nhiệt của các khu vực sử dụng hay các trang thiết bị, máy móc…trước khi lựa chọn tháp giải nhiệt có công suất phù hợp. Người sử dụng không chỉ đơn thuần ước lượng xem nên chọn tháp giải nhiệt loại 150RT, 250RT hay 30RT…mà phải tính toán cụ thể để giảm thiểu vấn đề phát sinh và tránh lãng phí.

Công thức tính Công suất của tháp giải nhiệt: Q = C x M x (T2-T1)

Trong đó:

Q là công suất tỏa nhiệt
C là nhiệt dung riêng của nước
M là khối lượng nước
T2-T1 là nhiệt độ nước đã làm mát trừ đi nhiệt độ nước đầu vào

Từ các số liệu về công suất tỏa nhiệt của hệ thống máy móc, diện tích mặt bằng, nhiệt độ môi trường... chúng ta có thể biết được nhu cầu làm mát của cả tòa nhà, khu vực, xưởng sản xuất, phòng sạch…là bao nhiêu nhằm lựa chọn được sản phẩm phù hợp.

5.2, TÍNH TOÁN BƠM NƯỚC THÁP GIẢI NHIỆT

Để lựa chọn bơm nước tháp chuẩn nhất, có hai thành tố quan trọng cần biết là áp suất của bơm và lưu lượng của bơm. Trong đó, áp suất tỉ lệ nghịch với lưu lượng: áp suất càng cao thì lưu lượng càng thấp và ngược lại. Ngoài ra, lưu lượng của bơm được xác định qua tháp còn áp suất được tính theo sự tương quan giữa vị trí của bơm với tháp hạ nhiệt, cũng như kích thước và đường đi của đường ống dẫn nước.

5.3, TÍNH TOÁN THỂ TÍCH BỂ TRUNG GIAN

Muốn đảm bảo khả năng tuần hoàn liên tục của hệ thống giải nhiệt thì bạn cần thiết kế bể trung gian lớn hơn thể tích tối thiểu là Vmin.

Cách tính như sau:

Vmin = 6.5 x Q + Vdo (lít)