Grundlagen und Funktionsweise von Kühltürmen

Towers Arrefecimento

Hierbei handelt es sich um die Abkühlung eines flüssigen Wärmeträgers durch den Kontakt mit der atmosphärischen Luft.

Anwendung

Abkühlung von Industriewasser, Wasser aus Mühlen, Stromerzeugungskondensatoren, Kondensationsanlagen von Kühlanlagen, Wasser aus Wärmetauschern, Verdampfern etc.

Evaporatives Arrefecimento

Ein Teil des Wassers verdunstet durch die Reduzierung des Luftdrucks am Turmeingang, absorbiert Wärme und kühlt somit das verbleibende Wasser in der Turmbachens ab.

Die Verdunstung des Wassers (latente Wärme) ist für etwa 80 % der in einem Turm abgelehnten Wärme verantwortlich, während die anderen 20 % auf den Wärmeaustausch aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen Luft und Wasser zurückzuführen sind.

Wichtige Parameter eines Kühlturms

• Range = $T_{ ext{Wasser, ein}} - T_{ ext{Wasser, aus}}$
• Approach = $T_{ ext{Wasser, aus}} - T_{ ext{WBUE, Luft}}$
• Idealer Approach = 5 °C

Kapazität eines Kühlturms

Dabei gilt:

$ ho$ ist die Dichte des Wassers, $Q$ ist der Wasserdurchfluss durch den Turm, $c_p$ ist die spezifische Wärmekapazität des Wassers, $T_e$ ist die Wassertemperatur am Eingang und $T_s$ ist die Wassertemperatur am Ausgang des Turms.

Antriebstypen

• Direktankopplung mit Reduzierstück (Getriebe): Verwendung bei großen Türmen.
• Paralleler Antrieb mit Reduzierstück (Keilriemen): Reduziert das Drehmoment und minimiert das Spiel.
• Direktantrieb ohne Untersetzungsgetriebe (Motor mit niedriger Drehzahl).
• Standard-Frequenzsteuerung für Kapazität in Türmen: Verwendung von Luftklappen am Auslass, Ein/Aus-Steuerung des Ventilators, 3 Optionen für Wasser-Bypass, Variation der Ventilatorgeschwindigkeit und energiesparende Systeme (z. B. zwei Motoren an verschiedenen Punkten der Welle, wobei einer 1/3 der Hauptmotorleistung erbringt).

Faktoren, die die Effizienz eines Turms reduzieren

• Störungen: Beeinträchtigen den Kühleffekt stark bei zu nahem Lufteinlass.
• Rezirkulation: Durch die Installation des Turms entsteht lokal ein schwerer Ausstoß warmer/feuchter Luft aus dem Turm.
• Verschmutzung (Inkrustation): Ineffizienz der chemischen Wasseraufbereitung.
• Mechanische Unwucht: Bruch oder Risse an den Schaufeln kleiner Propeller.
• Verstopfung der Wasserverteilerdüsen.
• Erhöhung von Feuchtigkeit und Außentemperatur: Die Verdunstungsrate sinkt, wodurch die Wasserabkühlung erschwert wird.

Wasserqualität und Konzentrationszyklus

Die Qualität der Beziehung zwischen Blow-down und Make-up-Wasser kann als „Konzentrationszyklus“ ausgedrückt werden. Die effiziente Nutzung des Wasserkreislaufs erhöht sich, wenn die Konzentration steigt und der Blow-down abnimmt.

Fast alle Kühltürme verwenden eine sorgfältige Wasserbehandlung. Das Ziel ist es, die Oberflächen der Wärmetauscher sauber zu halten sowie den Wasserverbrauch zu minimieren und Abfallgrenzen zu optimieren.