Torre de resfriamento de tiragem natural e torre de resfriamento de tiragem mecânica

Em muitas instalações industriais, vários equipamentos, bem como muitos fluidos utilizados em sistemas de processo, precisam ser resfriados. Esse resfriamento é feito principalmente com água. No entanto, à medida que a água de resfriamento é utilizada, ela absorve calor e perde sua eficácia de resfriamento. A água precisa ser mantida fria.

O descarte de água quente em lagoas ou bacias pode ser prejudicial ao meio ambiente. Também é caro substituir a água descartada. O meio mais eficiente é resfriar a água quente e reutilizá-la.

O equipamento mais utilizado para fazer isso é a torre de resfriamento. As torres de resfriamento fazem parte de um sistema de água de resfriamento em uma instalação comercial ou industrial.

No trocador de calor, o calor de um fluido de processo é transferido para a água de resfriamento. Depois de absorver o calor do fluido do processo, a água flui do trocador de calor para o topo da torre de resfriamento. A água então cai pela torre e fica exposta ao ar, que por sua vez esfria a água. A água resfriada é coletada na parte inferior da torre e bombeada de volta pelo sistema para reutilização. As torres de resfriamento resfriam a água expondo-a ao ar, o que faz com que parte da água evapore. A evaporação é um processo no qual o calor contido na água faz com que parte da água se transforme em vapor. À medida que a água se transforma em vapor, o calor é removido, resultando em água resfriada. Em uma torre de resfriamento, o calor contido na água é removido da torre na forma de vapor à medida que a água evapora.

A condução e a convecção desempenham um papel importante em uma torre de resfriamento. Na torre, a água entra em contato direto com o ar. Quando isso ocorre, parte do calor da água é transferido para o ar diretamente por condução e convecção.

Que tipos de válvulas de torre de resfriamento existem?

Todas as torres de resfriamento operam basicamente com os mesmos princípios, porém, seus projetos podem ser divididos em dois tipos: torres de tiragem natural e torres de tiragem mecânica (torre de resfriamento de tiragem induzida).

O que é uma torre de resfriamento com tiragem natural?

A Torre de Resfriamento Natural Draft é um trocador de calor do tipo contato direto aberto onde a água quente do sistema ou condensador é resfriada pelo contato direto com o ar fresco. As torres de resfriamento utilizam o princípio da evaporação da água contra o fluxo de ar. Água quente é pulverizada pelos bicos para aumentar a área de superfície de transferência de calor. A temperatura e a umidade do ar aumentam após a transferência de calor por contato direto entre a água quente e o ar fresco. O ar quente e úmido, sendo menos denso, vai para o topo da torre, e a água fria é coletada na parte inferior da torre. O ar fresco é fornecido pela parte inferior da torre de resfriamento devido à diferença de densidade entre o ar quente dentro da pilha e o ar atmosférico fora da torre de resfriamento.

Princípio da Torre de Resfriamento de Tiragem Natural

O fluxo de ar é obtido em sistemas de torres de resfriamento com tiragem natural por meio do efeito chaminé da própria estrutura da torre de resfriamento, que utiliza a diferença natural de pressão. O ar quente e úmido é menos denso, o que faz com que ele saia da torre de resfriamento para a atmosfera e atraia ar fresco mais denso. A diferença entre o ar quente dentro da torre e o ar mais frio do lado de fora cria o fluxo de ar perfeito. Para que ocorra fluxo de ar suficiente, uma fórmula matemática específica é usada para calcular a altura da torre de resfriamento para garantir que ela seja quase tão grande quanto a diferença de densidade. Isso significa que as torres de resfriamento que utilizam esse sistema tendem a ser grandes: cerca de 200 metros de altura e 150 metros de largura. Há também uma quantidade significativa de água fluindo nas torres. A casca em si é normalmente feita de concreto em formato hiperbólico. A torre de resfriamento com tiragem natural é a escolha preferida para climas frios e úmidos e para cargas pesadas de inverno.

A água quente que necessita de resfriamento na torre de resfriamento de tiragem natural é bombeada através da entrada de água quente. A entrada é conectada a bicos que borrifam água sobre o material de preenchimento, o que proporciona uma grande área de superfície para transferência de calor. Na parte inferior da torre, a estrutura é aberta para aspirar ar fresco, que então flui para cima e permite a transferência de calor por contato direto entre a água quente e o ar. A água quente libera calor após entrar em contato direto com o ar fresco, e parte da água quente evapora. A água fria é coletada na parte inferior da torre.

O ar quente e úmido é descarregado do topo da torre para a atmosfera.

Vantagens das torres de resfriamento de tiragem natural

Nenhum ventilador elétrico está instalado, portanto, economia de energia
Sem problemas de corrosão
A manutenção é baixa
Nenhuma recirculação de ar ocorre devido à saída alta da pilha

Desvantagens Torres de resfriamento de tiragem natural

É necessário um enorme fluxo de água.
Estes requerem uma grande área.
Seu desempenho depende da velocidade e direção do vento.

O que é uma torre de resfriamento de tiragem mecânica?

Torres de resfriamento de tiragem induzida são um tipo de torre de tiragem mecânica que possui um ou mais ventiladores. Esses ventiladores ficarão localizados no topo da torre, puxando o ar para cima contra o fluxo descendente da água. A água é passada ao redor da embalagem ou deck de madeira. Nestes modelos, a água mais fria fica no fundo, entrando em contato com o ar mais seco, pois o fluxo de ar é contrário ao fluxo de água.

Com a água mais quente encontrada perto do topo da torre em contato com o ar úmido, isso resulta em uma transferência de calor incrivelmente eficiente. As torres induzidas terão formato redondo ou quadrado, distribuindo água por meio de um sprinkler ou sistema de ramal estático. A água que entra é injetada em toda a torre com um coletor de distribuição de pulverização. O spray é direcionado para baixo para maximizar o contato entre água e ar. Este processo é maximizado pelo enchimento de água de resfriamento, que é feito de madeira, metal, PVC ou outros materiais. Em geral, os modelos de tiragem induzida oferecem a solução mais eficaz para as necessidades de refrigeração de qualquer indústria.

Princípio da torre de resfriamento de tiragem mecânica

A água de condicionamento que flui é pulverizada por toda a estação de resfriamento com um cabeçote de dispersão de pulverização em uma torre de resfriamento com tiragem induzida. A água flui verticalmente através dos defletores para maximizar o tempo que a água passa em contato com o ar.

O enchimento de água de resfriamento, composto por Upvc, madeira, metal ou outro elemento, maximiza a área de contato de transferência de calor.

Através de 'painéis de carroceria' corretamente construídos, o ar entra no interior da torre de resfriamento. Enormes ventiladores puxam o ar pela região confusa, fazendo com que a água esfrie. Dispositivos especiais conhecidos como eliminadores de deriva são empregados para evitar que gotículas de água fiquem presas no fluxo de ar que sai.

Vantagens da torre de resfriamento de tiragem mecânica

Baixa capacidade absorvida.
Nível de ruído mais elevado do que a tiragem forçada.
Acionamento do fluxo de ar úmido.
Requer pouco espaço para instalação.

Em uma torre de tiragem mecânica, o fluxo de ar é criado usando um ou mais ventiladores. Uma torre de resfriamento de tiragem induzida usa os ventiladores no topo da torre para criar uma área de baixa pressão. Isso faz com que o ar flua pelas laterais da torre até o topo. Nesta situação, a água entra pelas tubulações de entrada e se espalha em calhas. Bicos direcionam a água dos bebedouros para o interior da torre. A embalagem retarda a água à medida que ela cai através da torre e também a quebra em pequenas gotas. Ambas as ações permitem uma melhor transferência de calor. À medida que a água desce em cascata pela torre através das camadas de enchimento, um ventilador aspira o ar através de um conjunto de venezianas, ao redor do enchimento e, em seguida, através de um eliminador de deriva. O eliminador de deriva retém gotículas de água que poderiam ser transportadas junto com o ar que sai da torre. A água está fria quando chega à bacia de captação. A água fria é então retirada da torre através da linha de saída e devolvida aos equipamentos da planta para reutilização.

Outro tipo de torre de tiragem mecânica é a torre de resfriamento de tiragem forçada. A principal diferença entre uma tiragem induzida e uma torre de tiragem forçada é que uma tiragem forçada não cria uma área de baixa pressão que puxa o ar para cima através da torre. Em vez disso, os ventiladores forçam ou empurram o ar para cima através da torre. As torres de tiragem forçada não possuem venezianas nas laterais, mas sim ventiladores com telas que direcionam o fluxo de ar para dentro da torre. À medida que a água de resfriamento desce em cascata do topo da torre, os ventiladores forçam o ar para cima através da torre e ocorre o processo de transferência de calor.

Existem alguns componentes que são comuns à maioria das torres. Por exemplo, muitas torres são divididas em células. Cada célula contém todos os componentes de uma única torre, exceto que compartilham uma bacia de captação comum. Para controlar melhor o resfriamento, cada célula de uma torre pode ser colocada em serviço ou fora de serviço de forma independente. Outros componentes comuns são linhas de purga e de compensação. À medida que a água na torre evapora, a concentração de impurezas aumenta e pode causar problemas. Para controlar a concentração de impurezas, a água é periodicamente descarregada da bacia de captação através da linha de purga. Essa água é então substituída por água limpa através da linha de maquiagem. O fluxo através da linha de reposição é controlado por uma válvula de controle que geralmente possui uma bóia que detecta o nível na bacia de captação. À medida que o nível muda, a bóia muda de posição e envia um sinal para a válvula de controle que regula o fluxo de água no sistema.

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