Hoe koeltorens werken

Een koeltoren is een soort apparaat dat gebruik maakt van het contact tussen water en lucht om de restwarmte die wordt gegenereerd in de industrie of koeling en airconditioning door verdamping af te voeren.

Het basisprincipe is: droge (lage enthalpie) lucht komt via de luchtinlaat de koeltoren binnen nadat deze door de ventilator is gepompt; verzadigde stoom en watermoleculen onder hoge druk en hoge temperatuur stromen naar de lucht onder lage druk, en nat en heet (hoge enthalpie) water wordt vanuit het waterverspreidingssysteem in de toren gestrooid. Wanneer waterdruppels in contact komen met lucht, enerzijds als gevolg van de directe warmteoverdracht tussen lucht en water, anderzijds, als gevolg van het drukverschil tussen het oppervlak van waterdamp en lucht, vindt verdamping plaats onder invloed van druk, en de warmte in het water wordt weggenomen door verdampingswarmteoverdracht, waardoor het doel van koeling wordt bereikt.

Het werkproces van de koeltoren: Neem het werkproces van de ronde tegenstroomkoeltoren als voorbeeld: heet water wordt met een bepaalde druk vanuit de hoofdkamer door de pijp, de horizontale keel, de gebogen keel en de centrale keel gepompt om de water circuleert in het waterverspreidingssysteem van de koeltoren, en het water wordt gelijkmatig over de vuller verspreid via de kleine gaatjes in de waterverspreidingsbuis. Droge lucht met een lage natteboltemperatuur komt de toren binnen via het onderste luchtinlaatnet onder invloed van de ventilator. Wanneer heet water door het oppervlak van het vulmiddel stroomt, vormt het een waterfilm en wisselt het warmte uit met de lucht. De warme lucht met een hoge luchtvochtigheid en hoge natteboltemperatuur wordt van bovenaf afgezogen. De lucht die de toren binnenkomt, is droge lucht met een lage natteboltemperatuur. Er is duidelijk een concentratieverschil en een kinetisch drukverschil tussen watermoleculen en lucht. Wanneer de ventilator draait, onder invloed van de statische druk in de toren, blijven watermoleculen in de lucht verdampen en worden ze waterdampmoleculen. De gemiddelde kinetische energie van de resterende watermoleculen zal afnemen, waardoor de temperatuur van het circulerende water afneemt. Uit bovenstaande analyse blijkt dat verdampingskoeling niets te maken heeft met het feit dat de luchttemperatuur (meestal de drogeboltemperatuur) lager of hoger is dan de watertemperatuur. Zolang de watermoleculen in de lucht kunnen blijven verdampen, zal de watertemperatuur dalen. De verdamping van water in de lucht zal echter niet eindeloos doorgaan. Wanneer de lucht die in contact komt met water niet verzadigd is, blijven watermoleculen in de lucht verdampen, maar wanneer de lucht op het waterdampcontactoppervlak verzadiging bereikt, kunnen de watermoleculen niet verdampen, maar bevinden ze zich in een dynamische evenwichtstoestand. Het aantal verdampte watermoleculen is gelijk aan het aantal watermoleculen dat uit de lucht naar het water terugkeert, en de watertemperatuur blijft onveranderd. Hieruit kunnen we zien dat hoe droger de lucht is die in contact komt met water, hoe gemakkelijker verdamping plaatsvindt en hoe gemakkelijker de watertemperatuur daalt.