Comment sélectionner la taille appropriée d’une tour de refroidissement en boucle ouverte à flux croisés ?

Salut! En tant que fournisseur de tours de refroidissement à boucle ouverte à flux croisés, on me demande souvent comment sélectionner la taille appropriée pour ces tours de refroidissement. Il s'agit d'une décision cruciale, car choisir la bonne taille peut avoir un impact significatif sur l'efficience et l'efficacité de votre système de refroidissement. Examinons donc les facteurs clés que vous devez prendre en compte lorsque vous faites ce choix important.

Comprendre les bases

Tout d’abord, voyons rapidement ce qu’est une tour de refroidissement en boucle ouverte à flux croisés. Dans une conception à flux transversal, l’air s’écoule horizontalement dans la direction de la chute de l’eau. La boucle ouverte signifie que l’eau refroidie est en contact direct avec l’atmosphère. Ce type de tour de refroidissement est largement utilisé dans diverses industries, telles que la production d'électricité, la fabrication et les systèmes CVC.

Calcul de la charge thermique

Le facteur le plus fondamental pour déterminer la taille d’une tour de refroidissement est la charge thermique. La charge thermique est la quantité de chaleur que la tour de refroidissement doit éliminer du système. Vous pouvez calculer la charge thermique à l'aide de la formule suivante :

[Q = m \times C_p \times \Delta T]

Où:

• (Q) est la charge thermique (en BTU/h ou kW)
• (m) est le débit massique de l'eau (en lb/h ou kg/s)
• (C_p) est la capacité thermique spécifique de l'eau (1 BTU/lb°F ou 4,18 kJ/kg°C)
• (\Delta T) est la différence de température entre l'eau d'entrée et de sortie (en °F ou °C)

Par exemple, si vous avez un débit d’eau de 1 000 lb/h, une capacité thermique spécifique de 1 BTU/lb°F et une différence de température de 10°F, la charge thermique serait :

[Q = 1 000 \text{ lb/h} \times 1 \text{ BTU/lb°F} \times 10°F = 10 000 \text{ BTU/hr}]

Une fois que vous avez calculé la charge thermique, vous pouvez l'utiliser pour sélectionner une tour de refroidissement avec la capacité appropriée. La plupart des fabricants de tours de refroidissement fournissent des courbes de performances qui montrent la relation entre la charge thermique, le débit d'eau et la taille de la tour de refroidissement.

Débit d'eau

Le débit d’eau est un autre facteur important à considérer. Il s’agit de la quantité d’eau qui traverse la tour de refroidissement par unité de temps. Le débit d'eau affecte la capacité de la tour de refroidissement à transférer la chaleur et à maintenir la température souhaitée.

Pour déterminer le débit d'eau requis, vous devez connaître la charge thermique et la différence de température. Vous pouvez utiliser la même formule que ci-dessus, mais la réorganiser pour résoudre (m) :

[m = \frac{Q}{C_p \times \Delta T}]

Par exemple, si vous avez une charge thermique de 10 000 BTU/h, une capacité thermique spécifique de 1 BTU/lb°F et une différence de température de 10°F, le débit d'eau requis serait :

[m = \frac{10 000 \text{ BTU/h}}{1 \text{ BTU/lb°F} \times 10°F} = 1 000 \text{ lb/h}]

Il est important de noter que le débit d'eau doit se situer dans la plage recommandée pour la tour de refroidissement. Si le débit est trop élevé, l'eau n'aura peut-être pas assez de temps pour refroidir correctement, et s'il est trop faible, la tour de refroidissement risque de ne pas être en mesure de gérer la charge thermique.

Approche et portée

L'approche et la portée sont deux paramètres importants qui décrivent les performances d'une tour de refroidissement. L'approche est la différence entre la température de l'eau de sortie et la température humide de l'air. La plage est la différence entre les températures d’entrée et de sortie de l’eau.

Une approche inférieure indique de meilleures performances de refroidissement, car cela signifie que l'eau est refroidie plus près de la température du bulbe humide. Une plage plus élevée signifie que la tour de refroidissement élimine plus de chaleur de l'eau.

Lors de la sélection d'une tour de refroidissement, vous devez prendre en compte l'approche et la plage requises pour votre application. La plupart des applications industrielles nécessitent une approche de 5°F à 10°F et une plage de 10°F à 20°F.

Conditions ambiantes

Les conditions ambiantes, telles que la température et l’humidité de l’air, peuvent également affecter les performances d’une tour de refroidissement. En général, une tour de refroidissement fonctionnera mieux dans des conditions plus fraîches et plus sèches.

Lors de la sélection d’une tour de refroidissement, vous devez prendre en compte les pires conditions ambiantes auxquelles votre système sera confronté. Vous pouvez utiliser la température humide de l’air comme point de référence, car elle prend en compte à la fois la température et l’humidité de l’air.

La plupart des fabricants de tours de refroidissement fournissent des courbes de performances qui montrent la relation entre la charge thermique, le débit d'eau, l'approche, la portée et les conditions ambiantes. Vous pouvez utiliser ces courbes pour sélectionner une tour de refroidissement qui fonctionnera bien dans vos conditions spécifiques.

Type et configuration de la tour

Il existe différents types et configurations de tours de refroidissement en boucle ouverte à flux croisés, chacune avec ses propres avantages et inconvénients. Certains des types courants incluent :

• Tour de refroidissement par évaporation à circuit ouvert: Ce type de tour de refroidissement utilise l'évaporation pour éliminer la chaleur de l'eau. Il s’agit du type de tour de refroidissement le plus courant et convient à un large éventail d’applications.
• Tour de refroidissement ouverte en acier à flux transversal: Ce type de tour de refroidissement est en acier et est conçu pour les applications lourdes. Elle est plus durable et résistante à la corrosion que les autres types de tours de refroidissement.
• Tour de refroidissement de type ouvert à flux transversal: Ce type de tour de refroidissement a une conception ouverte, ce qui permet un accès et une maintenance faciles. Il convient aux applications où l'espace est limité.

Lors de la sélection d'une tour de refroidissement, vous devez prendre en compte les exigences spécifiques de votre application, telles que la charge thermique, le débit d'eau, les conditions ambiantes et l'espace disponible. Vous devez également prendre en compte les exigences de coût, de fiabilité et de maintenance de la tour de refroidissement.

Entretien et fonctionnement

Enfin, vous devez prendre en compte les exigences de maintenance et de fonctionnement d’une tour de refroidissement. Une tour de refroidissement bien entretenue fonctionnera mieux et durera plus longtemps qu’une tour mal entretenue.

Certaines des tâches de maintenance courantes pour une tour de refroidissement comprennent :

• Nettoyage régulier du matériau de remplissage pour éviter le colmatage
• Inspection et entretien des ventilateurs et moteurs
• Surveillance et ajustement de la chimie de l'eau pour prévenir la corrosion et le tartre
• Vérification du niveau et du débit d'eau
• Inspecter la structure de la tour pour déceler tout signe de dommage

Lors de la sélection d'une tour de refroidissement, vous devez tenir compte de la facilité d'entretien et de la disponibilité des pièces de rechange. Vous devez également vous assurer que votre personnel est formé pour exploiter et entretenir correctement la tour de refroidissement.

Conclusion

La sélection de la taille appropriée d'une tour de refroidissement en boucle ouverte à flux croisés est une décision critique qui nécessite un examen attentif de plusieurs facteurs, notamment la charge thermique, le débit d'eau, l'approche, la portée, les conditions ambiantes, le type et la configuration de la tour, ainsi que les exigences de maintenance et d'exploitation.

En suivant les directives décrites dans cet article de blog, vous pouvez vous assurer de sélectionner une tour de refroidissement qui répondra aux besoins de votre application et fournira un refroidissement fiable et efficace à votre système.

Si vous avez des questions ou avez besoin d'aide supplémentaire pour sélectionner une tour de refroidissement, n'hésitez pas à nous contacter. Nous sommes là pour vous aider à faire le bon choix pour vos besoins en refroidissement.

Références

• Institut des tours de refroidissement. (2023). Manuel de la tour de refroidissement.
• ASHRAE. (2023). Manuel des principes fondamentaux.