Dimensionamento da torre de resfriamento para desempenho ideal

As torres de resfriamento são dispositivos essenciais de rejeição de calor usados ​​em processos industriais, sistemas HVAC e aplicações de chiller para remover o calor da água, permitindo resfriamento eficiente. O dimensionamento adequado garante que a torre de resfriamento possa lidar com a carga de calor sob condições ambientais específicas, impactando diretamente o desempenho do refrigerador e a eficiência geral do sistema. A subestimação pode levar a resfriamento inadequado, falha do sistema e aumento dos custos de energia, enquanto o excesso de dimensionamento pode resultar em gastos com capital desnecessários e ineficiências operacionais. Este guia tem como objetivo fornecer um método prático para dimensionar torres de resfriamento, considerando fatores como carga de calor, vazão e temperatura da lâmpada úmida.

Conceitos -chave no tamanho da torre de resfriamento

Antes de mergulhar no processo de dimensionamento, é importante entender os principais termos:

• Carga de calor (Q): A quantidade total de calor que precisa ser rejeitada, normalmente medida em BTU/HR ou toneladas (1 tonelada = 12.000 BTU/h para capacidade de resfriamento de chiller, mas as torres de resfriamento geralmente usam uma "tonelada de torre" de 15.000 BTU/h para explicar o calor da compressão).
• Taxa de fluxo (GPM): O volume de água circula pela torre de resfriamento, medido em galões por minuto, o que afeta a capacidade da torre de rejeitar o calor.
• Faixa: A diferença de temperatura entre a água quente que entra na torre (HWT) e a água fria que a deixa (CWT), normalmente de 8 ° F a 12 ° F em projetos padrão.
• Abordagem: A diferença entre o CWT e a temperatura do bulbo úmido ambiente (WBT), indicando o quão perto a torre pode esfriar a água com o potencial de resfriamento do ar. Uma abordagem menor requer uma torre maior.
• Temperatura da lâmpada úmida (WBT): Uma medida de umidade e temperatura, crítica para determinar o desempenho da torre de resfriamento, pois define o limite inferior para o resfriamento da água.

As condições de projeto padrão geralmente incluem HWT de 95 ° F, CWT de 85 ° F (faixa de 10 ° F) e WBT de 78 ° F, com uma abordagem de 7 ° F, conforme observado em Chardon Labs. No entanto, as condições reais podem variar, exigindo ajustes.

Passos para dimensionar uma torre de resfriamento

Para dimensionar uma torre de resfriamento de maneira eficaz, siga estas etapas detalhadas, desenhando de várias fontes confiáveis, como Torres de resfriamento delta e Engenharia de vantagens.

1. Determine a carga de calor (Q)

A carga de calor é a rejeição total de calor exigida pelo sistema, normalmente de um resfriador ou processo industrial. Para aplicações de chiller:

• Obtenha a taxa de rejeição de calor da folha de especificação do chiller, que inclui a carga de resfriamento e o calor adicionado pelo compressor.

• Se não estiver disponível, estima -o usando a capacidade de resfriamento do chiller em toneladas e seu coeficiente de desempenho (COP). A fórmula é:

  Q(BTU/h)=Capacidade de resfriamento (toneladas)×12,000×(1+POLICIAL1​)

  Por exemplo, para um chiller de 100 toneladas com um policial de 3:

  Q=100×12,000×(1+31​)=1,200,000×34​=1,600,000 BTU/h

  Como alternativa, uma regra comum é que a rejeição de calor é de aproximadamente 1,25 a 1,3 vezes a capacidade de resfriamento, como mencionado em Caixa de ferramentas de engenharia, onde uma “tonelada da torre” é definida como 15.000 btu/h, em comparação com 12.000 BTU/h para toneladas de chiller.

  Portanto, para 100 toneladas de capacidade de resfriamento, rejeição de calor ≈ 125 toneladas × 12.000 = 1.500.000 btu / h ou em toneladas de torre, 1.500.000 / 15.000 ≈ 100 toneladas, mas é melhor usar o cálculo exato.

2. Escolha as temperaturas do projeto

Selecione as temperaturas operacionais com base nos requisitos do sistema e práticas padrão:

• Temperatura da água quente (HWT): Normalmente, 95 ° F a 100 ° F para condensadores de chiller, dependendo da aplicação. Temperaturas mais altas podem exigir torres maiores.
• Temperatura da água fria (CWT): Frequentemente definido em 85 ° F para projetos padrão, mas pode variar. A diferença (HWT - CWT) é a faixa, geralmente de 8 ° F a 12 ° F.
• Temperatura da lâmpada úmida (WBT): Obtenha o design WBT para o local da instalação a partir de dados meteorológicos ou padrões como Ashrae. Por exemplo, um WBT de 78 ° F é padrão, mas pode variar de 70 ° F a 85 ° F, dependendo do clima.

A abordagem (CWT - WBT) é crucial; Uma abordagem menor (por exemplo, 5 ° F) significa que a torre deve resfriar a água mais próxima do WBT, exigindo uma unidade maior. As abordagens típicas variam de 5 ° F a 10 ° F, como observado em Torre de refrigeração LLC.

3. Calcule a taxa de fluxo necessária (GPM)

Use a carga de calor e o alcance para calcular a taxa de fluxo de água necessária usando a fórmula:

Reorganizar para encontrar GPM:

Por exemplo, com q = 1.500.000 btu/h e intervalo = 10 ° F:

Alternativamente, use valores de regra de Thumb: para uma faixa de 10 ° F, aproximadamente 3 gpm por tonelada Engenharia de vantagens, que se alinha ao nosso cálculo acima para um chiller de 100 toneladas (300 gpm por 100 toneladas ou 3 gpm/ton).

Para intervalos diferentes, ajuste de acordo. Para uma faixa de 8 ° F, o GPM seria maior, como mostrado na tabela abaixo:

Esta tabela ilustra como a taxa de fluxo aumenta com uma faixa menor, exigindo torres potencialmente maiores.

4. Selecione a torre de resfriamento

Com o GPM, HWT, CWT e WBT conhecido, use as ferramentas de seleção ou tabelas de desempenho do fabricante para escolher um modelo. Por exemplo, Torres de resfriamento delta Oferece um programa de calculadores que insere esses parâmetros para recomendar um modelo. Verifique se a torre selecionada pode atingir o CWT desejado no design WBT, considerando:

• Classificação de capacidade: As torres de resfriamento são classificadas em condições padrão (por exemplo, 95 ° F HWT, 85 ° F CWT, 78 ° F WBT). Se as condições diferirem, o uso dos fatores de correção fornecidos pelos fabricantes.
• Abordagem e eficiência: Uma abordagem menor (por exemplo, 5 ° F vs. 10 ° F) requer uma torre maior, impactando o custo e o tamanho.

5. Considere fatores adicionais

Vários fatores podem afetar o desempenho e o tamanho da torre de resfriamento:

• Altitude: Altitudes mais altas reduzem a densidade do ar, potencialmente diminuindo a eficiência de resfriamento. Os fabricantes podem fornecer fatores derretos.
• Umidade e variações WBT: A umidade extrema pode afetar as taxas de evaporação. Verifique se o design WBT é responsável por condições de pico.
• Qualidade da água: A baixa qualidade da água pode levar a escala ou incrustação, reduzindo a eficiência. Considere sistemas de tratamento de água ou selecione uma torre maior.
• Restrições de espaço e instalação: Verifique se a torre selecionada se encaixa no espaço disponível e atende aos requisitos estruturais e de ruído.
• Eficiência Energética: Torres maiores com abordagens mais baixas podem economizar energia a longo prazo, equilibrando os custos iniciais.

6. Verifique com o fabricante

Dada a complexidade, sempre verifique a seleção com o fabricante da torre de refrigeração ou um engenheiro qualificado, especialmente para sistemas críticos. Eles podem fornecer curvas de desempenho detalhadas e garantir a conformidade com códigos e padrões locais.

Insights adicionais e dicas de manutenção

De Chardon Labs, a temperatura da lâmpada úmida é crucial, pois determina o limite de resfriamento. Por exemplo, a 78 ° F WBT, alcançar um CWT de abordagem de 7 ° F de 85 ° F) é padrão, mas WBTs mais altos podem exigir torres maiores ou estágios de resfriamento adicionais.

De Caixa de ferramentas de engenharia, a distinção entre toneladas de chiller (12.000 btu/h) e toneladas de torre (15.000 btu/h) é importante, pois as torres de resfriamento devem lidar com o calor adicional do trabalho do compressor, normalmente 1,25 a 1,3 vezes a capacidade do resfriador.

Para tarefas relacionadas ao refrigerante, sempre consulte profissionais, pois o manuseio de refrigerantes requer equipamentos especializados e é regulamentado para evitar danos ambientais, embora isso seja mais relevante para a manutenção do refrigerador do que o dimensionamento da torre.

Conclusão

Este guia abrangente abrange o processo de dimensionar uma torre de resfriamento para obter o melhor desempenho, concentrando -se no cálculo da capacidade com base na carga de calor e nos fatores ambientais. Ao determinar a carga de calor, selecionando temperaturas de projeto apropriadas, calculando a taxa de fluxo e usando as ferramentas do fabricante para seleção, você pode garantir que a torre de resfriamento atenda às necessidades do seu chiller. Considere fatores adicionais como altitude e qualidade da água e sempre verifique com especialistas em sistemas críticos. Essa abordagem, otimizada para o "dimensionamento da torre de resfriamento" e "desempenho do chiller", pretende ser um recurso completo para engenheiros e gerentes de instalações.