बंद सर्किट कूलिंग टावर्स का चयन

बंद सर्किट कूलिंग टावर्स के सामान्य "3" दोष

ख़तरा 1: कुंडल सामग्री का गलत चयन, जिसके कारण बंद सर्किट कूलिंग टावर कुंडल में जंग लगना और पानी का रिसाव होना;

ख़तरा 2: माध्यम में एंटीफ्ीज़र जोड़ने में विफलता, जिसके परिणामस्वरूप सर्दियों में उपकरण बंद होने के बाद माध्यम जम जाता है, जिससे कुंडल फट जाता है;

नुकसान 3: स्प्रे पानी की मात्रा का गलत आकलन, जिससे बिजली की खपत लागत में उल्लेखनीय वृद्धि हुई।

बंद सर्किट कूलिंग टावर्स के मूल सिद्धांत

बंद सर्किट कूलिंग टावर अप्रत्यक्ष ताप विनिमय के माध्यम से शीतलन प्राप्त करते हैं। परिसंचारी माध्यम (जैसे पानी या एथिलीन ग्लाइकॉल समाधान) एक बंद कुंडल में बहता है, और गर्मी को स्प्रे पानी के वाष्पीकरण और वायु संवहन के माध्यम से दूर ले जाया जाता है। बंद सर्किट कूलिंग टावरों का मूल सिद्धांत तीन मुख्य प्रक्रियाओं पर आधारित है: ताप विनिमय, जल वाष्पीकरण शीतलन, और वायु प्रवाह।

हीट एक्सचेंज प्रक्रिया

1.1 ऊष्मा स्थानांतरण माध्यम

बंद सर्किट कूलिंग टावरों में, पानी का उपयोग आमतौर पर गर्मी हस्तांतरण माध्यम के रूप में किया जाता है। ठंडा किए जाने वाले उपकरण या सिस्टम (जैसे औद्योगिक उपकरण, एयर कंडीशनिंग सिस्टम के कंडेनसर, आदि) से गर्मी को पहले परिसंचारी पानी में स्थानांतरित किया जाता है।

परिसंचारी पानी बाहरी वातावरण के सीधे संपर्क के बिना एक बंद प्रणाली में बहता है, इस प्रकार पानी की गुणवत्ता की स्थिरता सुनिश्चित करता है और अशुद्धियों को सिस्टम में प्रवेश करने से रोकता है।

1.2 हीट एक्सचेंजर की भूमिका

हीट एक्सचेंजर का मुख्य कार्य उपकरण से गर्मी को परिसंचारी पानी में कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करना है।

जब उपकरण से ऊष्मा ले जाने वाला परिसंचारी पानी हीट एक्सचेंजर में प्रवेश करता है, तो ऊष्मा उच्च तापमान पक्ष (परिसंचारी जल पक्ष) से ​​निम्न तापमान पक्ष (ठंडा द्रव पक्ष) में स्थानांतरित हो जाती है। बंद सर्किट कूलिंग टावरों में, ठंडा करने वाला द्रव आमतौर पर हवा होता है, लेकिन खुले कूलिंग टावरों के विपरीत, हवा सीधे परिसंचारी पानी से संपर्क नहीं करती है।

जल वाष्पीकरण शीतलन प्रक्रिया

2.1 कूलिंग कॉइल और स्प्रे सिस्टम

एक बंद सर्किट कूलिंग टॉवर में कूलिंग कॉइल आमतौर पर सर्पिल आकार या अन्य रूपों में धातु से बनी होती है, जिसे कूलिंग टॉवर के अंदर रखा जाता है। कुंडल में परिसंचारी जल बहता है, कुंडल के बाहर की हवा के साथ ऊष्मा का आदान-प्रदान करता है।

कूलिंग टॉवर एक स्प्रे सिस्टम से सुसज्जित है, जो परिसंचारी पानी के एक छोटे हिस्से को बारीक पानी की बूंदों में स्प्रे करता है। ये बूंदें कुंडल की सतह पर एक पानी की फिल्म बनाती हैं। जब टॉवर के पंखे की क्रिया के तहत हवा कुंडल से गुजरती है, तो बूंदें हवा के संपर्क में आती हैं।

2.2 बाष्पीकरणीय ताप अपव्यय का सिद्धांत

जब छिड़काव की गई बूंदें हवा के संपर्क में आती हैं, तो पानी वाष्पित हो जाता है, और वाष्पीकरण प्रक्रिया बड़ी मात्रा में गर्मी को अवशोषित करती है, जो कुंडल में घूमते पानी की गर्मी से आती है।

पानी के वाष्पीकरण के साथ, कुंडल में परिसंचारी पानी का तापमान धीरे-धीरे कम हो जाता है। ठंडा किया गया पानी बंद प्रणाली में घूमता है, ठंडा होने वाले उपकरण में लौटता है, उपकरण से गर्मी को फिर से अवशोषित करता है, और यह चक्र निरंतर शीतलन प्राप्त करने के लिए जारी रहता है।

वायु प्रवाह प्रक्रिया

3.1 पंखे की भूमिका

पंखा मुख्य रूप से कूलिंग टॉवर में हवा के प्रवाह को बढ़ावा देता है। पंखा आमतौर पर कूलिंग टावर के ऊपर या किनारे पर लगाया जाता है, जो बाहरी हवा को टावर में खींचने के लिए घूमने के माध्यम से नकारात्मक दबाव बनाता है।

कूलिंग टॉवर में प्रवेश करने के बाद, हवा कूलिंग कॉइल और स्प्रे क्षेत्र से होकर गुजरती है। हवा और पानी के बीच ताप विनिमय दर को नियंत्रित करने के लिए पंखे की घूर्णन गति और हवा की मात्रा को वास्तविक जरूरतों के अनुसार समायोजित किया जा सकता है।

3.2 हवा और पानी के बीच ताप विनिमय दिशा

कूलिंग टॉवर में, हवा और पानी विपरीत धारा ताप विनिमय करते हैं। हवा नीचे से ऊपर की ओर बहती है, जबकि पानी ऊपर से नीचे (कुंडली के अंदर) की ओर बहता है। यह प्रतिधारा मोड हवा और पानी के बीच तापमान के अंतर को अपेक्षाकृत स्थिर रख सकता है, जिससे ताप विनिमय दक्षता में सुधार होता है।

बंद सर्किट कूलिंग टावरों की संरचनात्मक संरचना

कुंडल: संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री (जैसे 304 स्टेनलेस स्टील या तांबे ट्यूब) से बना है, जिसमें ठंडा होने वाला माध्यम अंदर बहता है;

स्प्रे प्रणाली: कुंडल की सतह पर समान रूप से ठंडा पानी छिड़कता है;

पंखा: वायु प्रवाह को बल देता है (अक्षीय या केन्द्रापसारक पंखा);

पानी की टंकी: स्प्रे पानी को एकत्रित और प्रसारित करता है;

भराव: पानी और हवा के बीच संपर्क क्षेत्र को बढ़ाता है;

बंद सर्किट कूलिंग टावर्स का माध्यम और उसके भौतिक संपत्ति पैरामीटर

बंद सर्किट कूलिंग टावरों का माध्यम: बंद सर्किट कूलिंग टावरों में उपयोग किया जाने वाला माध्यम आम तौर पर पानी और एथिलीन ग्लाइकॉल होता है। पानी का उपयोग आमतौर पर दक्षिण में माध्यम के रूप में किया जाता है, और एथिलीन ग्लाइकॉल माध्यम का उपयोग उत्तर में किया जाता है।

जल के भौतिक गुण पैरामीटर

पैरामीटर	मान (20 डिग्री)	मान (40 डिग्री)	इंजीनियरिंग महत्व
घनत्व (ρ)	998 किग्रा/वर्ग मीटर	992 किग्रा/वर्ग मीटर	पंप शक्ति और प्रवाह दर गणना को प्रभावित करता है
विशिष्ट ताप क्षमता (सीपी)	4.18 केजे/(किग्रा · डिग्री)	4.18 केजे/(किग्रा · डिग्री)	ताप भार गणना के लिए मुख्य पैरामीटर
तापीय चालकता (λ)	0.598 डब्लू/(एम · डिग्री)	0.630 डब्लू/(एम · डिग्री)	कुंडल ताप स्थानांतरण दक्षता को प्रभावित करता है
गतिशील चिपचिपाहट (μ)	1.002×10⁻³ Pa·s	0.653×10⁻³ Pa·s	प्रवाह प्रतिरोध और दबाव ड्रॉप निर्धारित करता है
हिमांक बिंदु	0 डिग्री	-	शीतकालीन एंटीफ्ीज़र डिज़ाइन की कुंजी
क्वथनांक	100 डिग्री	-	-

नोट: पानी के भौतिक गुण तापमान के साथ महत्वपूर्ण रूप से बदलते हैं। उदाहरण के लिए, श्यानता 0 डिग्री पर 1.787×10⁻³ Pa·s और 60 डिग्री पर 0.467×10⁻³ Pa·s है; 100 डिग्री पर तापीय चालकता 0.68 W/(m·डिग्री) तक गिर जाती है।

एथिलीन ग्लाइकॉल समाधान के भौतिक संपत्ति पैरामीटर (20 डिग्री)

पैरामीटर	कीमत	शुद्ध जल की तुलना में परिवर्तन	डिजाइन प्रभाव
घनत्व (ρ)	1070 किग्रा/वर्ग मीटर	+7%	पंप की शक्ति को लगभग 8% बढ़ाने की आवश्यकता है
विशिष्ट ताप क्षमता (सीपी)	3.45 kJ/(किलो · डिग्री)	-17%	समान ताप भार के लिए बड़ी प्रवाह दर की आवश्यकता होती है
तापीय चालकता (λ)	0.39 डब्ल्यू/(एम · डिग्री)	-35%	कम गर्मी हस्तांतरण दक्षता
गतिशील चिपचिपाहट (μ)	3.5×10⁻³ Pa·s	+450%	प्रवाह प्रतिरोध में उल्लेखनीय वृद्धि हुई

विशिष्ट एथिलीन ग्लाइकोल सांद्रता और हिमांक के बीच संबंध

एथिलीन ग्लाइकोल सांद्रता	हिमांक बिंदु (डिग्री)	क्वथनांक (डिग्री)	अनुप्रयोग परिदृश्य
30%	-15	106	सामान्य एंटीफ्ीज़र आवश्यकताएँ
50%	-37	110	अत्यधिक ठंडे क्षेत्र या कम तापमान वाली कार्य परिस्थितियाँ
60%	-55	113	अत्यधिक निम्न-तापमान वाला वातावरण

ध्यान दें: एथिलीन ग्लाइकॉल की सांद्रता जितनी अधिक होगी, हिमांक उतना ही कम होगा, लेकिन चिपचिपाहट तेजी से बढ़ जाती है (उच्च - हेड पंप की आवश्यकता होती है); एथिलीन ग्लाइकोल घोल में धातुओं के प्रति थोड़ी संक्षारण क्षमता होती है, इसलिए संक्षारण अवरोधक (जैसे बोरेट) मिलाया जाना चाहिए या स्टेनलेस स्टील या तांबा {{1}निकल मिश्र धातु कॉइल का उपयोग किया जाना चाहिए; हिमांक बिंदु आवश्यकताएं एथिलीन ग्लाइकोल एकाग्रता निर्धारित करती हैं, लेकिन उच्च सांद्रता पंप बिजली की खपत में काफी वृद्धि करेगी; चिपचिपाहट -तापमान वक्र के माध्यम से एकाग्रता को अनुकूलित करने की सिफारिश की जाती है; एथिलीन ग्लाइकोल समाधान का गर्मी हस्तांतरण गुणांक शुद्ध पानी की तुलना में 30% -40% कम है, इसलिए कुंडल क्षेत्र या वायु मात्रा को बढ़ाने की आवश्यकता है।

बंद सर्किट कूलिंग टॉवर कॉइल्स के सामान्य प्रकार, सामग्री, फायदे और नुकसान

(1) कॉपर ट्यूब (लाल कॉपर ट्यूब)

लाभ:

उत्कृष्ट तापीय चालकता: लाल तांबे की ट्यूबों में उच्च तापीय चालकता (380 W/m·k) होती है, जिसमें महत्वपूर्ण ताप विनिमय दक्षता होती है, जो मध्यम और उच्च तापमान अंतर परिदृश्यों के लिए उपयुक्त होती है।

मजबूत संक्षारण प्रतिरोध: लंबे समय तक सेवा जीवन (आमतौर पर 20 वर्ष से अधिक) के साथ पानी, कमजोर एसिड/क्षार मीडिया से संक्षारण के लिए स्वाभाविक रूप से प्रतिरोधी।

स्थिर यांत्रिक गुण: पतली {{0}दीवार वाली (8-10 मिमी) लेकिन उच्च शक्ति, परिपक्व वेल्डिंग तकनीक (चांदी-आधारित वेल्डिंग छड़ें) और अच्छे सीलिंग प्रदर्शन के साथ।

नुकसान:

उच्च लागत: तांबा महंगा है, प्रारंभिक निवेश स्टेनलेस स्टील ट्यूबों की तुलना में लगभग 1.5 गुना है।

अपेक्षाकृत भारी: समान मात्रा के स्टेनलेस स्टील ट्यूबों से भारी, स्थापना के लिए अतिरिक्त समर्थन संरचनाओं की आवश्यकता होती है।

(2) स्टेनलेस स्टील ट्यूब (304/316एल)

लाभ:

उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध: विशेष रूप से 316L स्टेनलेस स्टील 15-20 वर्षों की सेवा जीवन के साथ मजबूत एसिड और नमक स्प्रे जैसे कठोर वातावरण का सामना कर सकता है।

उच्च दबाव {{0} सहने की शक्ति: उच्च दबाव वाली कार्य स्थितियों का सामना कर सकता है और इसे ख़राब करना आसान नहीं है।

नुकसान:

कम तापीय चालकता: तापीय चालकता (16 W/m·k) के लिए दक्षता की भरपाई के लिए कुंडल क्षेत्र या वायु की मात्रा में वृद्धि की आवश्यकता होती है।

कठिन प्रसंस्करण: वेल्डिंग के लिए उच्च तकनीकी आवश्यकताओं के साथ आर्गन आर्क वेल्डिंग तकनीक की आवश्यकता होती है, और तनाव संक्षारण क्रैकिंग का खतरा होता है।

(3) कार्बन स्टील ट्यूब (गैल्वेनाइज्ड)

लाभ:

कम लागत: कीमत तांबे की ट्यूबों का केवल 1/3 से 1/2 है, जो सीमित बजट वाली परियोजनाओं के लिए उपयुक्त है।

आसान प्रसंस्करण: वेल्ड करने और काटने में आसान, त्वरित स्थापना के लिए उपयुक्त।

नुकसान:

खराब संक्षारण प्रतिरोध: सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए गैल्वनाइजिंग की आवश्यकता होती है, लेकिन लंबी अवधि में संक्षारण होने की संभावना बनी रहती है (सेवा जीवन लगभग 5-8 वर्ष है)।

उच्च स्केलिंग दर: खुरदरी सतह पर स्केलिंग का खतरा होता है, जिसके लिए बार-बार सफाई की आवश्यकता होती है, जिससे ताप विनिमय दक्षता कम हो जाती है।

(4) टाइटेनियम मिश्र धातु ट्यूब

लाभ: अत्यंत मजबूत संक्षारण प्रतिरोध (विशेषकर क्लोराइड आयनों के लिए), हल्का, समुद्री जल को ठंडा करने और परमाणु उद्योग के लिए उपयुक्त।

नुकसान: अत्यधिक उच्च लागत (स्टेनलेस स्टील से लगभग 5 गुना) और कठिन प्रसंस्करण।

(5) एल्यूमिनियम मिश्र धातु ट्यूब

लाभ: हल्का और अपेक्षाकृत अच्छी तापीय चालकता (लगभग 200 W/m·k)।

नुकसान: कम यांत्रिक शक्ति और क्षारीय मीडिया द्वारा संक्षारण की संभावना।