คู่มือการเลือกหอระบายความร้อน: การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมจากหลักการสู่การฝึกฝน

อาคารระบายความร้อนเป็นอุปกรณ์สำคัญในการผลิตอุตสาหกรรมและการสร้างระบบปรับอากาศด้วยการเลือกของพวกเขาส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบความมั่นคงในการปฏิบัติงานและเศรษฐกิจระยะยาว บทความนี้แนะนำองค์ประกอบหลักของการเลือกหอระบายความร้อนอย่างเป็นระบบรวมถึงการเปรียบเทียบประเภทของหอคอยทำความเย็นประเด็นสำคัญของการคำนวณความร้อนการพิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเกณฑ์การเลือกวัสดุและวิธีการประเมินทางเศรษฐกิจช่วยช่างเทคนิคด้านวิศวกรรมในการตัดสินใจทางวิทยาศาสตร์และเหตุผล

I. การวิเคราะห์ประเภทหอระบายความร้อนและสถานการณ์การใช้งาน

การเลือกอาคารระบายความร้อนเป็นครั้งแรกต้องมีความเข้าใจในลักษณะและสถานการณ์แอปพลิเคชันประเภทต่าง ๆ หอคอยระบายความร้อนกระแสหลักในตลาดสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ การตอบโต้การไหลข้ามการไหลและการระบายความร้อนวงจรวงจรแต่ละแห่งมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันในหลักการโครงสร้างประสิทธิภาพการใช้พลังงานและข้อกำหนดการบำรุงรักษา

1. หอระบายความร้อน

หอระบายความร้อนในปัจจุบันเคาน์เตอร์ใช้การออกแบบของอากาศและน้ำไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามซึ่งมีข้อดีของประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงและรอยเท้าขนาดเล็ก โครงสร้างทั่วไปของมันรวมถึงทางเข้าอากาศด้านล่างชั้นบรรจุกลางพัดลมด้านบนและระบบการกระจายน้ำ อากาศร้อนขึ้นตามธรรมชาติและสัมผัสกับหยดน้ำที่ตกลงมาอย่างเต็มที่ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ หอทำความเย็นประเภทนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานที่อุตสาหกรรมที่มีพื้นที่ จำกัด เช่นพืชปิโตรเคมีสถานีพลังงาน ฯลฯ โดยทั่วไปความสามารถในการประมวลผลมีตั้งแต่ 100-4000m ⊃3;/h ข้อเสียของหอระบายความร้อนแบบ counterflow คือระบบการกระจายน้ำค่อนข้างซับซ้อนต้องใช้คุณภาพน้ำสูงและพัดลมตั้งอยู่ที่ด้านบนของหอคอยทำให้การบำรุงรักษาค่อนข้างไม่สะดวก

2. หอระบายความร้อนแบบครอส-ไหล

โดดเด่นด้วยอากาศที่ไหลในแนวนอนข้ามฟิล์มน้ำที่ตกลงมาในแนวตั้งหอระบายความร้อนข้ามการไหลพึ่งพาแรงโน้มถ่วงสำหรับการกระจายน้ำทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้หัวฉีดแรงดัน โครงสร้างนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการกระจายน้ำที่สม่ำเสมอความต้านทานของระบบต่ำและเสียงรบกวนในการดำเนินงานต่ำทำให้เหมาะสำหรับอาคารพาณิชย์ในเมืองที่ไวต่อเสียงเช่นโรงแรมโรงพยาบาลและอาคารสำนักงาน ความสามารถในการประมวลผลทั่วไปของหอคอยข้ามการไหลคือ 50-2000 m³/h โครงสร้างแบบเปิดของพวกเขาอำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาและการตรวจสอบ แต่โดยทั่วไปแล้วพวกเขาใช้พื้นที่ชั้นพื้นมากกว่า 20-30% มากกว่าหอคอยการไหลของความจุเดียวกันโดยมีประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนต่ำกว่าเล็กน้อยเนื่องจากเวลาสัมผัสกับอากาศที่สั้นลง

3. หอระบายความร้อนของวงจร (คอนเดนเซอร์ระเหย)

โดยการแยกของเหลวกระบวนการออกจากน้ำหล่อเย็นผ่านขดลวดหอระบายความร้อนวงจรปิดอย่างสมบูรณ์หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนข้ามคุณภาพน้ำ การออกแบบนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำ (เช่นเซมิคอนดักเตอร์และยา) และระบบปรับอากาศที่สะอาด แม้ว่าหอคอยวงจรปิดจะมีการลงทุนเริ่มต้นสูงกว่า (40-60% มีราคาแพงกว่าหอคอยเปิด 40% แต่พวกเขาลดต้นทุนการบำบัดน้ำและความถี่ในการบำรุงรักษาอย่างมีนัยสำคัญซึ่งแสดงให้เห็นถึงเศรษฐกิจระยะยาวที่โดดเด่น แอพพลิเคชั่นทั่วไป ได้แก่ ระบบระบายความร้อนด้วยอุปกรณ์เลเซอร์และระบบทำความเย็นสำรองศูนย์ข้อมูล

4. ตัวแปรการออกแบบพิเศษสำหรับสถานการณ์ที่ไม่ซ้ำกัน:

• หอระบายความร้อนการแปลงความถี่: ปรับความเร็วพัดลมเพื่อให้ตรงกับการเปลี่ยนแปลงโหลดด้วยการประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ (มากถึง 30%) เหมาะสำหรับระบบที่มีภาระที่ผันผวน

• Silent Cooling Towers: ใช้พัดลมความเร็วต่ำและการออกแบบกันเสียงพิเศษควบคุมเสียงรบกวนต่ำกว่า 60dB (A) เหมาะสำหรับพื้นที่ที่อยู่อาศัย

• หอคอยระบายความร้อนแอนตี้แช่แข็ง: ติดตั้งเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าและระบบการไหลเวียนป้องกันการแช่แข็งซึ่งเหมาะสำหรับการทำงานในฤดูหนาวในพื้นที่ภาคเหนือที่หนาวเย็น

  
  

ii. การคำนวณความร้อนและวิธีการกำหนดกำลังการผลิต

แกนกลางของการเลือกหอระบายความร้อนอยู่ในการคำนวณความสามารถในการระบายความร้อนที่ต้องการอย่างแม่นยำซึ่งเสร็จสิ้นผ่านการคำนวณความร้อนอย่างเป็นระบบ ความสามารถในการระบายความร้อนมักจะแสดงใน 'การทำความเย็นตัน ' (RT) โดยที่ 1RT เท่ากับ 3.517kW ของความสามารถในการแช่แข็ง กระบวนการคำนวณรวมองค์ประกอบสำคัญสามประการ: โหลดความร้อนของระบบความแตกต่างของอุณหภูมิการออกแบบและพารามิเตอร์ทางอุตุนิยมวิทยาในท้องถิ่น

1. การกำหนดภาระความร้อน

รากฐานของการคำนวณแตกต่างกันไปตามสถานการณ์แอปพลิเคชัน:

• ระบบปรับอากาศ: q = g ×ρ× cp ×Δt

(Q: โหลดความร้อนเป็น kw; g: ปริมาตรน้ำไหลเวียนในm³/h; ρ: ความหนาแน่นของน้ำใน kg/m⊃3 ;; cp: ความจุความร้อนจำเพาะใน kj/(kg ·℃);

2. ความแตกต่างของอุณหภูมิทั่วไปสำหรับระบบปรับอากาศคือ 5 ℃ในขณะที่ระบบอุตสาหกรรมอาจต้องใช้ 8-15 ℃ตามข้อกำหนดของกระบวนการ：：

• อุปกรณ์อุตสาหกรรม: อ้างถึงการกระจายความร้อนที่ได้รับการจัดอันดับของอุปกรณ์หรือได้รับจากการวัดจริง

• อุตสาหกรรมพลังงาน: โดยทั่วไปจะประเมินความต้องการการระบายความร้อนเป็น 1.5-2% ของปริมาณไอเสียกังหัน

3. กำหนดพารามิเตอร์เงื่อนไข

พารามิเตอร์สำคัญส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญผลการคำนวณ:

• อุณหภูมิหลอดไฟเปียก: ใช้การออกแบบเครื่องปรับอากาศในฤดูร้อนในท้องถิ่นอุณหภูมิหลอดไฟเปียกตั้งแต่ 24-28 ℃ในเมืองสำคัญของจีน

• อุณหภูมิน้ำเข้า/ทางออก: 37/32 ℃สำหรับระบบปรับอากาศและอาจ 40/30 ℃สำหรับระบบอุตสาหกรรม

• วิธีการ (ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิน้ำเย็นและอุณหภูมิหลอดไฟเปียก): โดยทั่วไปไม่น้อยกว่า 2.5-3 ℃; ข้อกำหนดที่สูงขึ้นนำไปสู่อุปกรณ์ขนาดใหญ่

4. การคำนวณกรณีเชิงปฏิบัติ

ศูนย์ข้อมูลในเซินเจิ้นจำเป็นต้องทำให้โหลดความร้อน 500kW ภายใต้เงื่อนไขการออกแบบของ 35/30 ℃โดยมีการออกแบบของหลอดไฟเปียกในท้องถิ่น 27 ℃:

（1） การคำนวณปริมาณน้ำ: g = q/(ρ× cp ×Δt) = 500/(1 × 4.18 × 5) = 23.9m³/h

（2） การแปลงเป็นการทำความเย็นตัน: 500/3.517 = 142RT

（3） อ้างถึงเส้นโค้งประสิทธิภาพตามอุณหภูมิหลอดไฟเปียก 27 ℃และวิธีการ 3 ℃ (30-27) โดยกำหนดว่าจำเป็นต้องใช้หอระบายความร้อน 160RT (พิจารณาระยะขอบ 10-15%)

5. ปัจจัยการแก้ไขกำลังการผลิต

（1） การแก้ไขระดับความสูง: ความสามารถในการระบายความร้อนลดลงประมาณ 3% สำหรับการเพิ่มระดับความสูงทุก 300 ม.

（2） การแก้ไขเงื่อนไขที่ไม่ได้มาตรฐาน: ปรับด้วยปัจจัยการแก้ไขที่จัดทำโดยผู้ผลิตเมื่อพารามิเตอร์การทำงานจริงแตกต่างจากการออกแบบ

（3) การพิจารณาการขยายตัวในอนาคต: โดยทั่วไปจะสำรองอัตรากำไรขั้นต้น 10-20%

iii. การประเมินปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและเงื่อนไขการติดตั้ง

ประสิทธิภาพของหอระบายความร้อนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสภาพแวดล้อมการติดตั้งและการประเมินพื้นที่ทางวิทยาศาสตร์สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาการปฏิบัติงานได้ การพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมควรรวมถึงเงื่อนไขทางอุตุนิยมวิทยาข้อ จำกัด ด้านพื้นที่และจุดที่ละเอียดอ่อนโดยรอบ

1. พารามิเตอร์อุตุนิยมวิทยา

• อุณหภูมิหลอดไฟเปียก: กำหนดขีด จำกัด การระบายความร้อนซึ่งต้องการการใช้ค่าสุดขีดอย่างน้อยระยะเวลาคืน 10 ปี

• อุณหภูมิหลอดไฟแห้ง: ส่งผลต่อการระเหยทำให้การไหลของน้ำเพิ่มขึ้นหรือพื้นที่กระจายความร้อนในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง

• Wind Rose Diagram: แนะนำการเลือกการวางแนวอากาศเพื่อหลีกเลี่ยงการไหลเวียนของการลัดวงจร

• อุณหภูมิต่ำสุดฤดูหนาว: พื้นที่ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า -5 ℃ต้องการการออกแบบต่อต้านการแช่แข็งเช่นการติดตามไฟฟ้า

2. เค้าโครงอวกาศ

• พื้นที่พื้น: หอคอยข้ามการไหลต้องการพื้นที่ระนาบมากขึ้นในขณะที่หอคอยเคาน์เตอร์ไหลสามารถใช้ความสูงได้

• ระยะห่างจากการติดตั้ง: รักษาความกว้างของหอคอยอย่างน้อย 1 เท่าระหว่างหอคอยและไม่น้อยกว่า 2 เมตรจากผนัง

• เงื่อนไขการระบายอากาศ: หลีกเลี่ยงพื้นที่อากาศนิ่งและไอเสียด้านบนไม่ควรเผชิญหน้ากับอาคารหรืออุปสรรคโดยตรง

• ความสามารถในการรับน้ำหนัก: การติดตั้งหลังคาต้องการการตรวจสอบโหลดโครงสร้างโดยมีน้ำหนักน้ำเต็มไปถึง 1.5-2 ตัน/m²

3. ความไวต่อสิ่งแวดล้อม

• ข้อ จำกัด ด้านเสียง: พื้นที่ที่อยู่อาศัยมักจะต้องใช้≤55db (a) ในเวลากลางคืนซึ่งจำเป็นต้องมีพัดลมความเร็วต่ำหรือ mufflers

• การควบคุมดริฟท์: พื้นที่ที่มีความละเอียดอ่อนต้องการอัตราการดริฟท์ <0.001%เรียกร้องให้มีการกำจัดดริฟท์ที่มีประสิทธิภาพสูง

• ข้อกำหนดลักษณะที่ปรากฏ: อาคารพาณิชย์อาจระบุสีหรือรูปร่างเพื่อประสานงานกับสไตล์สถาปัตยกรรม

4. เงื่อนไขคุณภาพน้ำ

• ความแข็งของน้ำ: น้ำความแข็งสูง (> 300 มก./ลิตร) มีแนวโน้มที่จะปรับขนาดได้ต้องมีการเพิ่มขึ้นหรือการรักษาที่อ่อนลง

• ปริมาณคลอไรด์: เลือกวัสดุสแตนเลสหรือวัสดุ FRP เมื่อ> 200ppm เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอน

• ของแข็งแขวนลอย: พื้นที่ทรายต้องการตัวกรองเพื่อป้องกันการอุดตันของการบรรจุ

iv. ส่วนประกอบสำคัญและเกณฑ์การเลือกวัสดุ

การกำหนดค่าวัสดุของหอระบายความร้อนส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานอุปกรณ์และความถี่ในการบำรุงรักษา การเลือกควรสร้างความสมดุลระหว่างงบประมาณคุณภาพน้ำและอายุการใช้งานที่คาดหวัง ส่วนประกอบของหอระบายความร้อนที่ทันสมัยรวมถึงเปลือกหอยการบรรจุชิ้นส่วนโครงสร้างและกระทะน้ำแต่ละตัวมีตัวเลือกวัสดุที่แตกต่างกัน

1. วัสดุเปลือกหอย

• พลาสติกเสริมไฟเบอร์กลาส (FRP): ตัวเลือกกระแสหลัก, ทนต่อการกัดกร่อน, น้ำหนักเบาและยืดหยุ่นในการสร้างแบบจำลองด้วยอายุการใช้งาน 10-15 ปี

• แผ่นเหล็กชุบสังกะสี: ต้นทุนที่ต่ำกว่า แต่ความต้านทานการกัดกร่อนปานกลางซึ่งต้องการการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอเหมาะสำหรับพื้นที่แห้ง

• สแตนเลส: ตัวเลือกพรีเมี่ยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีเกลือสูงชายฝั่ง แต่ราคา FRP 2-3 เท่า

• คอนกรีต: ใช้สำหรับอาคารระบายความร้อนแบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่มีค่าใช้จ่ายเริ่มต้นสูง แต่อายุการใช้งานสูงถึง 30 ปี

2. การเลือกบรรจุภัณฑ์

• ฟิลเลอร์ฟิล์ม PVC: ที่พบมากที่สุดมีพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนขนาดใหญ่ (250-350m ⊃2;/m ⊃3;), ราคาต่ำ แต่ไม่ทนต่ออุณหภูมิสูง (≤ 60 ℃)

• PP Honeycomb Packing: ความต้านทานอุณหภูมิที่ดีขึ้น (สูงถึง 80 ℃) โดยมีคุณสมบัติต่อต้านริ้วรอยที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับ PVC

• การบรรจุไม้: ทางเลือกดั้งเดิมทนต่อการกัดกร่อนตามธรรมชาติ แต่มีแนวโน้มที่จะเติบโตของจุลินทรีย์ต้องมีการบำรุงรักษาสูง

• การบรรจุสแตนเลส: ใช้ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง (> 80 ℃) หรือสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน, 5-8 เท่าของค่าใช้จ่ายของพีวีซี

3. วัสดุส่วนประกอบโครงสร้าง

• Fan: Aluminum Alloy Blades + Carbon Steel Hub เป็นตัวเลือกที่ประหยัด การหล่ออินทิกรัลสแตนเลสเหมาะกับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน

• ระบบส่งกำลัง: ตัวลดเกียร์มีช่วงเวลาการบำรุงรักษานานกว่าไดรฟ์สายพาน แต่มีค่าใช้จ่ายมากกว่า 30-40%

• ถาดน้ำ: การปั้นแบบชิ้นเดียว FRP ให้การป้องกันการรั่วไหลที่ดีในขณะที่สแตนเลสช่วยทำความสะอาด แต่มีค่าใช้จ่ายมากขึ้น

• ตัวยึด: 304 สแตนเลสเป็นมาตรฐานโดยมีสแตนเลส 316 ตัวสำหรับพื้นที่ชายฝั่ง

4. การออกแบบการกัดกร่อน

• ความหนาของชั้นชุบสังกะสี: การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างควรเป็น≥80μm

• การรักษาด้วยการเชื่อม: ชิ้นส่วนที่เชื่อมทั้งหมดต้องการการรักษาด้วยการกัดกร่อนรอง

• การป้องกันสลักเกลียว: ใช้น็อตล็อคไนล่อนหรือใช้จาระบีต่อต้านทรุดตัว

• การแยกรากฐาน: ติดตั้งแผ่นยางระหว่างหอคอยและฐานรากคอนกรีตเพื่อป้องกันการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า

• การออมประจำปี: (50-40) × 6000 × 0.8 = 48,000 หยวน

• ระยะเวลาคืนทุนสำหรับความแตกต่างของราคา: (30-25) /4.8 ≈ 1.04 ปี

• การประหยัดรวมมากกว่า 10 ปี: 4.8 × 10- (30-25) = 430,000 หยวน

V. คำแนะนำสำหรับกระบวนการคัดเลือกและขั้นตอนการใช้งาน

การเลือกอาคารระบายความร้อนทางวิทยาศาสตร์ควรปฏิบัติตามกระบวนการตัดสินใจอย่างเป็นระบบซึ่งโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับหกขั้นตอนสำคัญจากการวิเคราะห์ความต้องการไปจนถึงการจัดซื้อขั้นสุดท้ายเพื่อให้แน่ใจว่าการพิจารณาที่สำคัญจะไม่ถูกมองข้าม ต่อไปนี้เป็นกระบวนการเลือกมาตรฐานที่แนะนำและจุดใช้งาน

ขั้นตอนที่ 1: การรวบรวมข้อมูลพื้นฐาน

·ระบุเป้าหมายการระบายความร้อนอย่างชัดเจน: ระบบเครื่องปรับอากาศอุปกรณ์อุตสาหกรรมหรือชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

·กำหนดภาระความร้อน: รับค่าที่ถูกต้องผ่านการคำนวณหรือพารามิเตอร์อุปกรณ์

·รวบรวมข้อมูลอุตุนิยมวิทยา: ออกแบบอุณหภูมิหลอดไฟเปียกอุณหภูมิสูง ฯลฯ

·การวัดไซต์: ขนาดพื้นที่ที่มีข้อ จำกัด การรับน้ำหนัก ฯลฯ

·รายงานคุณภาพน้ำ: ค่า pH ความแข็งปริมาณไอออนคลอไรด์ ฯลฯ

ขั้นตอนที่ 2: การคัดกรองประเภทเบื้องต้น

·เลือก counterflow หรือ crossflow ตามข้อ จำกัด ด้านพื้นที่

·พิจารณาเปิดหรือปิดตามข้อกำหนดด้านคุณภาพน้ำ

·ประเมินความจำเป็นในการออกแบบเงียบตามข้อ จำกัด ด้านเสียง

·กำหนดประเภทของระบบส่งกำลังตามความสามารถในการบำรุงรักษา

ขั้นตอนที่ 3: การคำนวณพารามิเตอร์ทางเทคนิค

·คำนวณความสามารถในการระบายความร้อนที่จำเป็น (เป็นตัน)

·กำหนดเงื่อนไขการออกแบบ (อุณหภูมิทางเข้าและทางออกของน้ำความใกล้ชิด)

·ดำเนินการแก้ไขระดับความสูงและอุณหภูมิ

·พิจารณาอัตรากำไรด้านความปลอดภัยที่เหมาะสม (10-15%)

ขั้นตอนที่ 4: เปรียบเทียบโซลูชั่นของผู้ผลิต

·ขอรับข้อเสนอจากซัพพลายเออร์ที่มีคุณสมบัติอย่างน้อย 3 ราย

·เปรียบเทียบพารามิเตอร์หลัก: ปริมาณอากาศ, พลังงาน, เสียงรบกวน ฯลฯ

·ตรวจสอบว่าข้อมูลการทดสอบประสิทธิภาพเป็นไปตามมาตรฐานหรือไม่

·ประเมินว่าการออกแบบพิเศษเป็นไปตามข้อกำหนดหรือไม่

ขั้นตอนที่ 5: การประเมินผลทางเศรษฐกิจ

·คำนวณการลงทุนรวมเริ่มต้น

·ประเมินต้นทุนการใช้พลังงานการดำเนินงานประจำปี

·ทำนายวงจรการเปลี่ยนและค่าใช้จ่ายของส่วนประกอบที่สำคัญ

·ดำเนินการวิเคราะห์ระยะเวลาคืนทุนการลงทุน

ขั้นตอนที่ 6: การตัดสินใจขั้นสุดท้ายและการจัดหา

·ผลการวิเคราะห์ทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่ครอบคลุม

·ยืนยันข้อกำหนดบริการหลังการขาย

·กำหนดเกณฑ์การยอมรับอย่างชัดเจนและวิธีการทดสอบประสิทธิภาพ

·ลงนามในสัญญาอย่างเป็นทางการซึ่งรวมถึงระยะเวลาการรับประกัน