Cooling tower là gì? Tại sao nên dùng tháp giải nhiệt cooling tower?

Cooling tower là thiết bị hiện đại được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất công nghiệp. Thiết bị này mang lại lợi ích to lớn trong hoạt động sản xuất và nhiều nhu cầu khác của con người. Bài viết dưới đây sẽ cùng các bạn làm rõ cooling tower là gì? Hệ thống cooling tower hoạt động như thế nào? Lý do các doanh nghiệp nên sử dụng hệ thống cooling tower là gì?

Cooling tower là gì?

Trong tiếng Việt, Cooling tower được hiểu là tháp giải nhiệt. Đó là thiết bị dùng để làm giảm nhiệt độ của dòng nước thông qua việc loại bỏ lượng nhiệt dư thừa trong nước ra khí quyển. Thiết bị này tận dụng sự bay hơi của nước để chuyển đổi năng lượng nhiệt dư thừa vào không khí. Ngoài ra, tháp cũng dựa vào sự trao đổi nhiệt với không khí để hạ nhiệt độ xuống. Do đó, phần nước còn lại ở trong tháp sẽ được làm mát.

Hệ thống cooling tower là gì?
Hệ thống cooling tower là gì?

Nước mát sau quá trình trên sẽ đưa vào đường ống tới các thiết bị cần hạ nhiệt. Nó có thể được cung cấp cho hệ thống điều hòa không khí hoặc làm mát cho thiết bị máy móc trong xưởng sản xuất nhằm giúp bảo vệ máy móc khi hoạt động.

Phân loại tháp giải nhiệt cooling tower

Hệ thống cooling tower gồm có 2 loại chính là: Tháp giải nhiệt đối lưu cơ học và tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên. Trong đó, mỗi loại còn có thể chia thành một số loại nhỏ. Cụ thể như sau:

Tháp giải nhiệt cooling tower đối lưu cơ học

Đây là loại tháp hạ nhiệt sở hữu các quạt lớn nhằm thực hiện chức năng hút khí cưỡng bức trong nước lưu thông. Khi nước nóng chảy xuống bề mặt của tấm làm mát thì thời gian tiếp xúc của nước và không khí sẽ tăng. Điều này giúp cho quá trình truyền nhiệt được diễn ra một cách tối ưu nhất.

Loại tháp này có khả năng hạ nhiệt phụ thuộc vào nhiều thông số khác nhau. Đó là đường kính quạt, tốc độ quay của quạt và khối đệm trợ lực.

Tháp làm mát cooling tower loại này sở hữu dải công suất khá rộng, nên có thể lắp tại nhà máy và trên những cánh đồng. Ngoài ra, các đơn vị có thể xây dựng để nhiều tháp hoạt động cùng lúc. Việc này sẽ giúp doanh nghiệp có được hiệu suất như mong muốn. Từ 2 tháp giải nhiệt riêng lẻ trở lên kết hợp với nhau được gọi là “ô” (số lượng ô).

Nguyên lý hoạt động của tháp cooling tower đối lưu cơ học
Nguyên lý hoạt động của tháp cooling tower đối lưu cơ học

Ví dụ: Khi có người nói tháp gồm 6 ô thì tức là họ đang nói đến loại cooling tower đối lưu cơ học.

Các tháp sở hữu số lượng ô nhiều sẽ được kết nối với nhau theo hàng, vuông hoặc tròn thì còn phụ thuộc vào hình dạng của ô. Đồng thời, nó cũng phụ thuộc vào bộ phận lấy khí vào đặt ở bên cạnh hay dưới đáy của ô.

Tháp giảm nhiệt đối lưu cơ học có thể phân thành 3 loại như sau:

– Tháp làm mát đối lưu cưỡng bức: Quạt được đặt ở phần khí vào giúp hút không khí bên ngoài vào trong tháp. Dòng tháp này phù hợp với trở lực khí cao do có quạt thổi ly tâm. Cùng với đó, những quạt này cũng không hề tạo ra nhiều tiếng ồn.

– Tháp giải nhiệt thông khí ngược dòng: Nước nóng được đưa vào từ phần trên của tháp. Còn không khí thì đi vào từ cả phần trên và phần đáy. Bên cạnh đó, cooling tower này có 2 quạt là quạt đẩy và quạt hút.

– Tháp hạ nhiệt thông khí dòng ngang: Nước nóng được đưa vào từ phần trên của tháp rồi chảy xuống các tấm filling tản nhiệt. Còn không khí thì đi vào trong tháp từ một phía (tháp 1 dòng) hoặc từ các phía đối diện nhau (tháp 2 dòng). Sau đó, quạt sẽ hút không khí vào, đi qua khối đệm rồi đi ra ở phần trên của tháp.

Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên

Sự khác nhau giữa cooling tower dòng ngang và dòng ngược
Sự khác nhau giữa cooling tower dòng ngang và dòng ngược

Chúng còn có tên gọi khác là tháp làm mát Hypebol. Tháp tản nhiệt nước này vận hành dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài và khí nóng hơn ở trong cooling tower. Không khí mát sẽ đi vào cửa khí vào ở đáy tháp khi nguồn khí nóng dịch chuyển dần lên trên.

Loại tháp này thường có vỏ ngoài được làm từ bê tông với chiều cao khoảng 200m. Do kết cấu bê tông lớn cần rất nhiều chi phí xây dựng, nên chúng chỉ được sử dụng khi nhu cầu nhiệt lớn.

Tháp giải nhiệt cooling tower đối lưu tự nhiên gồm 2 loại chính là:

– Tháp dòng ngang: Không khí được hút dọc theo hướng nước rơi và khối đệm bố trí phía bên ngoài tháp.

– Tháp ngược dòng: Không khí nóng được hút qua nước đang rơi, khối đệm được đặt trong tháp và được thiết kế theo những điều kiện cụ thể.

Các bộ phận cấu tạo nên hệ thống cooling tower là gì?

Sau khi tìm hiểu cooling tower là gì và cách phân loại của thiết bị này. Trong phần dưới đây, chúng ta sẽ tìm hiểu cooling tower có cấu tạo như thế nào? Những bộ phận cơ bản cấu thành hệ thống này gồm: 

Khung và thân tháp

Đa phần các model tháp làm mát lớn đều có khung được làm từ thép không gỉ. Còn vỏ bao bọc bên ngoài tháp thì được chế tạo từ vật liệu sợi thủy tinh. Chúng đều rất bền bỉ, có khả năng chống oxy hóa, không bám rêu, không han gỉ và dễ dàng vệ sinh. Đối với những model cooling tower làm mát nhỏ thì khung và thân tháp là một.

Các bộ phận chính cấu tạo nên hệ thống cooling tower được sử dụng rộng rãi hiện nay
Các bộ phận chính cấu tạo nên hệ thống cooling tower được sử dụng rộng rãi hiện nay

Các thanh sắt cố định vỏ đều được xi mạ tráng kẽm. Cho nên, phần vỏ hệ thống cooling tower rất ít khi bị gỉ sét theo thời gian sử dụng. Ngoài ra, chi phí để bảo trì, bảo dưỡng thiết bị này cực kỳ thấp.

Tấm tản nhiệt

Bộ phận này còn được gọi là filling hoặc khối đệm. Nó được làm từ vật liệu nhựa PVC hoặc gỗ và được thiết kế theo dạng gợn sóng. Chức năng chính của tấm tản nhiệt là phân chia nước, giảm tình trạng đóng cặn bẩn. Việc này sẽ giúp hiệu quả giải nhiệt nước được tối ưu hóa.

Khối đệm trở kháng rất thấp nên không khí có thể dễ dàng di chuyển qua. Nhờ đó mà lượng tiêu thụ của motor có thể giảm bớt, giúp tiết  kiệm điện năng khi vận hành.

Cánh quạt tháp

Cánh quạt là bộ phận được sản xuất từ hợp kim nhôm, mâm và cánh quạt có thiết kế cân bằng với nhau. Phần động cơ sẽ hút gió theo ống thoát gió nhằm mục đích tạo hướng gió theo chiều thuận. Đồng thời, thiết kế này giúp điều chỉnh được lượng gió theo nhu cầu của người dùng. Điều này giúp cooling tower giảm lực tiêu hao, vận hành êm ái với độ ồn thấp. Ngoài ra, nó cũng giúp hệ thống tháp hạ nhiệt tiết kiệm tối đa năng lượng cần sử dụng.

Hệ thống động cơ

Tháp làm mát nước được trang bị động cơ có khả năng chống thấm nước. Động cơ này chuyển động bằng bánh răng với công suất làm việc cao và ổn định. Các thao tác điều khiển đơn giản, rất dễ bảo dưỡng. Bộ phận này quyết định trực tiếp đến hiệu suất làm mát của tháp giải nhiệt cooling tower.

Hệ thống phân nước

Bộ phận phân nước của tháp hạ nhiệt nước cooling tower giúp phân chia nước đều hơn
Bộ phận phân nước của tháp hạ nhiệt nước cooling tower giúp phân chia nước đều hơn

Hệ thống này có thiết kế theo dạng đầu phun áp thấp với lỗ ống phun kích thước lớn. Nó giúp phân chia nước lên khối đệm một cách đều đặn hơn. Đồng thời, hệ thống phân nước cũng giúp hạn chế nguy cơ bị ứ đọng.

Thiết bị chống ồn

Đây là bộ phận có nhiệm vụ làm giảm âm thanh của tiếng nước nhỏ giọt khi tháp cooling tower vận hành.

Đế bồn

Đế bồn là bộ phận ở dưới đáy của tháp và được dùng để chứa nước. Bộ phận này có thể bám cặn hoặc rong rêu vì nước trong đó tiếp xúc trực tiếp với môi trường. Do đó, các bạn cần kiểm tra và vệ sinh định kỳ để đảm bảo tháp hoạt động tốt nhất.

Lý do cần dùng tháp giải nhiệt cooling tower là gì?

Các nhà máy, nhà xưởng sản xuất cần phải chi rất nhiều tiền để đầu tư trang thiết bị, máy móc để sản xuất sản phẩm. Việc thực hiện các hoạt động sản xuất còn phải cần đến những chi phí cần thiết để vận hành. Ví dụ như chi phí thuê người giám sát, khấu hao tài sản (máy móc), thuê công nhân đứng máy,…

Khi nhiều máy móc cùng hoạt động với cường độ cao thì sẽ sinh ra một lượng nhiệt rất lớn. Việc này diễn ra trong một khoảng thời gian nhất định sẽ khiến dầu bôi trơn bị biến chất, chi tiết máy bị nóng lên do ma sát, nghiêm trọng hơn là dễ bị biến dạng. Tình trạng trên sẽ ảnh hưởng tới các linh kiện khác và động cơ trong hệ thống.

Tìm hiểu tại sao các đơn vị nên sử dụng cooling tower
Tìm hiểu tại sao các đơn vị nên sử dụng cooling tower

Máy móc vận hành chỉ sau thời gian ngắn mà đã bị xuống cấp, thậm chí là hư hỏng. Vì thế, hiệu quả làm việc của mọi quy trình đều có dấu hiệu bị giảm xuống. Nếu sự việc diễn ra nghiêm trọng thì có thể ảnh hưởng đến cả quá trình sản xuất. Khi đó, các nhà máy,  xí nghiệp cần phải tốn kém nhiều khoản chi phí và thời gian nhằm khắc phục sự cố. Việc này sẽ ảnh hưởng đến việc sản xuất và tạo ra tổn thất lớn cho đơn vị.

Tình trạng trên sẽ được giảm thiểu khi sử dụng tháp hạ nhiệt, bởi các máy móc sẽ liên tục được làm mát. Theo đó, tình trạng máy móc xuống cấp sẽ được giảm thiểu. Đồng thời, nó còn hạn chế một số hư hỏng có thể xảy ra. Đây là những lý do các đơn vị sản xuất nên dùng  tháp giải nhiệt cooling tower.

Tính toán thiết kế hệ thống cooling tower

Việc tính toán thiết kế cooling tower trước khi mua sẽ giúp đơn vị tiết kiệm chi phí. Có thể nói như vậy là vì doanh nghiệp sẽ giảm bớt các khoản phát sinh khi đổi trả, lắp đặt nhiều lần. Dưới đây là phương pháp tính toán hệ thống cooling tower đơn giản mà rất chính xác.

Hướng dẫn tính toán thiết kế tháp cooling tower
Hướng dẫn tính toán thiết kế tháp cooling tower

Tính công suất của tháp cooling tower

Để tính toán thiết kế hệ thống tháp giải nhiệt nước, bạn cần xác định nhu cầu giải nhiệt của các trang thiết bị, máy móc hoặc công trình. Việc này sẽ giúp bạn lựa chọn được tháp tản nhiệt có công suất phù hợp. Bạn không chỉ ước lượng xem nên chọn tháp giải nhiệt 5RT, 15RT, 30RT, 150RT hay 250RT… mà còn phải tính bằng công thức cụ thể nhằm hạn chế tối đa vấn đề phát sinh và tránh lãng phí.

Công suất của tháp giải nhiệt cooling tower được tính theo công thức:

Q = C x M x (T2-T1)

 Trong đó:

  • Q là công suất tỏa nhiệt.
  • C là đại lượng nhiệt dung riêng của nước.
  • M là khối lượng nước.
  • T2 là nhiệt độ nước đã làm mát.
  • T1 là nhiệt độ nước đầu vào.

Từ những số liệu về công suất tỏa nhiệt của máy móc, nhiệt độ môi trường, diện tích mặt bằng,… chúng ta có thể biết được nhu cầu làm mát của công trình. Dựa vào đó, ta sẽ chọn được cooling tower phù hợp.

Tính toán bơm nước hệ thống cooling tower

Để chọn được bơm phù hợp với tháp làm mát nước, bạn cần xác định được lưu lượng và áp suất của bơm. Trong cùng một bơm, mối quan hệ của 2 yếu tố này là một hàm nghịch biến. Tức là áp suất cao thì lưu lượng thấp và ngược lại. Trong đó:

  • Lưu lượng của bơm được xác định dựa vào tháp hạ nhiệt nước.
  • Áp suất của bơm được tính dựa vào vị trí giữa bơm và tháp cooling tower, đường đi và kích thước của đường ống dẫn nước.
Bơm nước của hệ thống cooling tower có vai trò rất quan trọng
Bơm nước của hệ thống cooling tower có vai trò rất quan trọng

Khi đã tính toán đủ các thông số ở trên thì bạn sẽ lựa chọn được mã bơm cần thiết cho tháp.

Tính toán thể tích bể trung gian

Bể trung gian là bộ phận được sử dụng để chứa nước của hệ thống tháp hạ nhiệt nước. Để lựa chọn được sản phẩm phù hợp, dù là tháp có công suất nhỏ hay công suất lớn thì bạn đều cần phải tính toán được thể tích của bể trung gian.

Trong hệ thống, thể tích của bể trung gian luôn phải lớn hơn một thể tích tối thiểu Vmin (Vtg ≥ Vmin). Điều kiện này sẽ đảm bảo tính liên tục của hệ thống bơm và khả năng tuần hoàn liên tục của hệ thống làm mát.

Bạn có thể tính toán được Vmin dựa vào 2 yếu tố là công suất làm lạnh của tháp giải nhiệt cooling tower và thể tích đường ống. Thể tích của bể Vmin được xác định theo công thức sau:

Vmin = 6.5 * Q + Vdo (lít)

Trong đó:

  • Q là công suất làm lạnh của hệ thống làm mát (đơn vị là KW).
  • Vdo là thể tích của đường ống dẫn nước.
  • Vmin là thể tích tối thiểu.

Thể tích tối thiểu của bể trung gian sẽ quyết định trực tiếp đến hiệu quả làm việc của hệ thống.

Như vậy, chúng ta đã cùng nhau giải đáp hệ thống cooling tower là gì trong bài viết trên. Đây là thiết bị hạ nhiệt nước có vai trò không thể thiếu đối với con người, đặc biệt là trong ngành công nghiệp chế tạo, sản xuất. Cảm ơn các bạn đã đọc tin!

Danh mục: Tháp giải Nhiệt

Xem thêm:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *