Trao đổi nhiệt đối lưu là gì? trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức là gì?

12 Tháng Một, 2022 117 Nguyễn Tiến Thành

Logo sieusach

Đối với các nhà máy, xí nghiệp thì tháp hạ nhiệt là một thiết bị có vai trò vô cùng quan trọng. Với số lượng máy móc khổng lồ, chạy với cường độ liên tục sẽ rất dễ gây ra các sự cố không mong muốn và tháp giảm nhiệt đã khắc phục điều đó. Tuy nhiên không phải ai cũng biết thiết bị này là gì và nguyên lý hoạt động ra sao. Bài giúp này sẽ giúp bạn đưa ra câu trả lời.
Tháp giải nhiệt - giải pháp giải phóng năng lượng

Tháp giải nhiệt – giải pháp giải phóng năng lượng

Tháp giảm nhiệt là gì?

Tháp giải nhiệt hay còn được gọi với cái tên là cooling tower. Đây là một thiết bị được dùng để làm giảm nhiệt độ của dòng nước, bằng cách trích nhiệt từ nước và thải ra khí quyển. Tháp hoạt động dựa trên sự chuyển đổi từ năng lượng nhiệt dư thừa thông qua sự bay hơi của không khí. Nhờ vậy mà khối lượng nước còn lại được làm mát hơn rất nhiều.

Ứng dụng của tháp tản nhiệt nước

Ứng dụng của tháp tản nhiệt nước

Tháp hoạt động với thông qua quá trình trao đổi nhiệt đối lưu. Vậy trao đổi nhiệt đối lưu là gì? Đây là quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện từ sự chuyển động của chất lỏng hay chất khí giữa vùng có nhiệt độ khác nhau hoặc là sự truyền nhiệt từ một hệ rắn sang một hệ lỏng (khí) và ngược lại. 

Có hai loại trao đổi nhiệt đó là: trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiêntrao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức. Một ví dụ về trao đổi nhiệt đối lưu đó là: thiết bị tháp làm mát nước đã tản nhiệt dư thừa trong các hệ thống máy sang dạng khí để làm mát máy móc. Thông qua nguyên lý trên mà tháp đã được ra đời và ứng dụng rộng rãi để giải phóng bớt lượng nhiệt có trong nước nóng, từ đó điều hòa làm mát.

Trong quá trình hoạt động liên tục, máy móc sẽ sản sinh ra một lượng nhiệt lớn, làm cho dầu bôi trơn các chi tiết máy bị biến chất. Lúc này, các linh kiện máy móc bị ma sát nhiều, động cơ nóng lên nhanh. Từ đó, làm cho máy móc nhanh xuống cấp, hiệu quả làm việc kém, thậm chí là gặp sự cố hư hỏng, chập cháy.

Lắp đặt hệ thống cooling tower sẽ giúp giải phóng đáng kể lượng nhiệt, đảm bảo hạn chế tối đa các sự cố do cháy nổ, hỏng hóc do nhiệt độ cao.

Thành phần cấu tạo của tháp giải nhiệt

Một thiết bị cooling tower được cấu thành từ các bộ phận sau:

Cấu tạo của tháp giải nhiệt

Cấu tạo của tháp giải nhiệt

  • Khung và thân: Hầu hết các khung của dòng tháp hạ nhiệt lớn sẽ được làm từ kim loại vững chắc, bên ngoài được bao bởi vỏ tháp. Còn đối với những loại nhỏ hơn thì thân với khung là một. Bộ phận này thường được làm từ thép không gỉ hoặc sợi thủy tinh, có khả năng chống ăn mòn, chống bám rêu. 
  • Khối đệm: hay còn được gọi là tấm tản nhiệt, được làm bằng nhựa hoặc gỗ. Khối đệm đảm nhận nhiệm vụ tản đều nước để không khí lấy được nhiều nhiệt lượng hơn, giúp quá trình làm mát nước diễn ra nhanh hơn. Có hai loại khối đệm đó là: khối đệm dạng phun và khối đệm dạng màng.
  • Vòi phun: Vòi phun đảm nhận chức năng phun nước và phân chia nước đồng đều trên khối đệm. Vòi phun được làm bằng nhựa ABS hoặc bằng hợp kim nhôm tùy thuộc vào công suất lạnh của thiết bị. Những tháp tản nhiệt có công suất nhỏ vòi phun sẽ là nhựa, thiết bị có công suất lớn vòi phun sẽ bằng nhôm.
  • Quạt: Đây là bộ phận có nhiệm vụ thông gió cưỡng bức trong tháp hoạt động để đưa không khí lớn nhất vào hệ thống, cho hạ nhiệt và làm mát nước hiệu quả. Các dòng tháp giải nhiệt 5RT, 20RT,.. thì sử dụng quạt bằng nhựa ABS cao cấp. Còn loại tháp giải nhiệt 50RT, 250RT,… thì dùng cánh quạt hợp kim nhôm.
  • Bể chứa nước lạnh: Chi tiết này được đặt ở đáy của tháp giải nhiệt chiller. Có nhiệm vụ tiếp nhận phần nước mát chảy xuống qua khối đệm. Bể chứa thường được trang bị bộ phận thu nước hoặc điểm trũng để xả nước lạnh xuống đường ống dẫn để đi tới các vị trí cần làm mát.

Ngoài các bộ phận kể trên thì còn có các bộ phận khác như: tấm chắn nước, hộp số, động cơ, bộ phận khí vào, hộp giảm tốc,…

Phân loại tháp giải nhiệt 

Tháp giảm nhiệt đối lưu tự nhiên

Ngoài tên gọi trên thì tháp còn có tên loại khác đó là hypebol. Nó hoạt động nhờ sự chênh lệch không khí của môi trường xung quanh và không khí nóng hơn trong tháp. Khi không khí nóng và dịch chuyển lên phía trên bên trong tháp do không khí nóng tăng lên thì khí mát sẽ đi vào trong tháp qua bộ phận ở đáy tháp.

Thiết bị này không cần sử dụng quạt và không có sự luân chuyển của khí nóng có thể gây ra ảnh hưởng đến hiệu suất.

Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên với vỏ bê tông cao

Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên với vỏ bê tông cao

Vỏ ngoài của loại tháp này chủ yếu làm bằng bê tông, với độ cao khoảng 200m. Loại thiết bị này thường được dùng cho nhu cầu nhiệt lớn bởi kết cấu bê tông lớn, đắt tiền.

Tháp này bao gồm 2 loại chính: 

  • Tháp dòng ngang: Với loại này thì không khí sẽ được hút dọc theo hướng rơi và khối đệm đặt phía bên ngoài tháp.
  • Tháp ngược dòng: Với thiết bị này thì không khí sẽ được hút qua nước đang rơi và khối đệm được đặt trong tháp. thiết kế của nó đa dạng phù hợp với từng điều kiện cụ thể.

Tháp giảm nhiệt đối lưu cơ học

Loại tháp này có các quạt lớn sẽ hút không khí cưỡng bức trong nước lưu thông. nước chảy xuống các khối đệm và làm tăng thời gian tiếp xúc giữa nước với không khí. Giúp tối nó ưu hóa quá trình truyền nhiệt. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của tháp đối lưu cơ học sẽ phụ thuộc nhiều vào: đường kính quạt, tốc độ hoạt động và khối đệm trợ lực của hệ thống. 

Nguyên lý hoạt động của tháp

Nguyên lý hoạt động của tháp

Tháp đối lưu cơ học gồm 3 loại: 

  • Tháp giải nhiệt đối lưu cưỡng bức: Với tháp này không khí sẽ được hút vào nhờ quạt được đặt ở phần khí vào.
  • Tháp tản nhiệt không khí dòng ngang: Nước sẽ đi vào phần trên của tháp và đi qua các khối đệm. Không khí có thể đi vào từ một phía hoặc các phía đối diện nhau. Sau đó quạt sẽ hút khí vào qua khối đệm và đi ra ở phía trên cùng của tháp.
  • Tháp tản nhiệt không khí ngược dòng: Ở đây nước nóng sẽ đi vào phần trên, sau đó không khí sẽ đi vào phần đáy và phần trên của tháp. Sử dụng quạt hút và quạt đẩy.

Trên đây là bài viết cung cấp các thông tin liên quan đến tháp giảm nhiệt phục vụ cho các nhà máy, xí nghiệp,… Hy vọng rằng bài viết trên sẽ đem lại cho các bạn những thông tin hữu ích cần thiết.

Xem thêm:

Bài viết liên quan