冷却塔の設計

冷却塔は工業プロセス用の熱除去装置です。 これらは、ファンまたは自然通風を使用して空気を吸引または強制的に接触させ、蒸発によって水を冷却するオープンウォーター再循環装置として定義されます。 冷却塔は天然水ヒートシンクの熱汚染を最小限に抑え、循環水の再利用を可能にします。

冷却塔は空気の移動方法によって特徴づけられます。 たとえば、機械式ドラフトタワーでは、機械式ファンを使用してシステム内に空気を移動させます。 これらのタワーには、強制または誘導ドラフト機構が実装されています。

自然通風冷却塔は、自然対流空気流を利用して煙突を上昇させて水を冷却します。 これらのシステムは非常に大きく (高さ +400 フィート)、流量が 500,000 gpm (ガロン/分) を超える場合があります。 サイズが大きいため、主に電力会社によって使用されます。 ループタイプ

通風と流れの設計に加えて、冷却塔は閉ループまたは開ループのいずれかにすることもできます。開ループ システムは、温水を充填材で満たされた「充填物」に分配する密閉構造です。 充填物は、空気の加熱と蒸発を引き起こすために、大幅に拡張された空気と水の界面を提供します。 水は、その上を通過する空気と直接接触することによって冷却されます。

冷却された水は、充填物の下にある冷水容器に集められ、そこからシステムにポンプで戻されます。 充填物から出る加熱された湿気を含んだ空気は、塔内に引き戻されるのを防ぐために空気入口から十分に離れた場所で大気中に排出されます。 閉ループ システムは、冷凍システムと同様に機能します。

冷却液 (通常は水またはグリコール混合物) は閉じた配管システム内に収容されており、加熱された水が入った配管に水を流すことによって蒸発冷却が発生します。

ホットチューブの外側にカスケード状に流れている再循環水を通して空気が取り込まれ、開放型冷却塔と同様の蒸発冷却が行われます。

したがって、間接冷却塔の動作は、1 つの例外を除いて開放冷却塔と非常に似ています。冷却されるプロセス流体は「閉じた」回路内に含まれており、大気や再循環された外部水に直接さらされません。 構造材料

設計と用途に応じて、冷却塔の各コンポーネントの構築に使用できる材料が多数あります。

タワーに使用される金属には、熱伝達と配管に銅、ファンブレードにアルミニウム、構造部品に亜鉛メッキ鋼板またはコーティングされた炭素鋼が含まれます。 水中の特定の溶解成分は金属の腐食を引き起こす傾向があり、耐食性をさらに高めるには、コンポーネントの寿命を延ばすためにステンレス鋼または非金属材料の使用が必要です。

ガラス繊維強化ポリエステル（FRP）は、硬くて軽量な素材で、耐食性があり、重い荷重に耐えることができます。 タワーの主要な本体部分やより小さなシステムコンポーネントの構築に使用できます。 この材料は、冷却水中の化学物質が金属を非常に腐食しやすいシステムで使用されます。

ポリ塩化ビニル (PVC)、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリマーは、水の腐食電位により金属の使用が妨げられる塔の非構造コンポーネントとして好まれます。 木材は、広大な冷却塔の建設に使用される一般的な建築材料です。

大量の材料を必要とする設計では、建設のための現場労働がそれほど重要ではなくなり、最もコスト効率が高くなります。 木材は浸出（流水による木材防腐剤の化学物質の損失）を受けており、時間の経過とともに材料の劣化につながる可能性があります。 自然流冷却塔の主材料としてコンクリートが使用されています。

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