Trong quy trình sử dụng các thiết bị công nghiệp tại nhà máy điện, hệ thống điều hòa không khí,… thì tháp giải nhiệt đóng vai trò cực kỳ quan trọng với nhiệm vụ làm mát bằng nước. Cùng tìm hiểu chi tiết hơn để nắm được tháp giải nhiệt là gì? Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động của chúng như thế nào?
Mục Lục
Tháp giải nhiệt là gì?
Tháp giải nhiệt được biết tới là một thiết bị được sử dụng để phục vụ mục đích làm giảm nhiệt độ của dòng nước bằng cách chuyển lượng nhiệt dư thừa của nước ra ngoài khí quyển.
Cơ chế hoạt động của các tháp giải nhiệt là dựa theo sự bay hơi của nước vào không khí để từ đó loại bỏ nhiệt hoặc có thể dựa theo sự trao đổi nhiệt với không khí để làm giảm nhiệt độ. Mục đích chính là giải nhiệt cho những thiết bị, máy móc, hệ thống điều hòa không khí hay môi trường bên trong của các nhà xưởng, nhà máy,..
Tháp giải nhiệt tiếng Anh là gì? Tháp giải nhiệt tiếng Anh là Cooling Tower.
Hiện nay, tháp giải nhiệt được ứng dụng phổ biến trong các ngành nhựa, điện lạnh, luyện kim, thủy hải sản, cáp điện hay dược phẩm,…Có thể đánh giá rằng, đây là thiết bị có khả năng giảm nhiệt độ của dòng nước rất tốt bằng phương pháp trích nhiệt từ nước rồi thải ra ngoài khí quyển. Tháp giải nhiệt hoạt động được nhờ tận dụng sự bay hơi, theo đó nước sẽ bay hơi vào không khí rồi thải ra ngoài. Kết quả chính là phần hơi nước còn lại được làm mát đáng kể.
Thông thường, tháp giải nhiệt có tác dụng làm giảm nhiệt độ của nước thấp hơn so với các thiết bị chỉ sử dụng không khí để loại bỏ nhiệt. Vậy nên, dùng loại tháp này sẽ đem tới hiệu quả cao hơn về mặt chi phí và năng lượng.
Cấu tạo của tháp giải nhiệt
Tháp giải nhiệt được cấu tạo từ các bộ phận chính như sau:
-
- Thân tháp và khung tháp: Đối với các tháp giải nhiệt lớn thì phần khung sẽ được chế tạo từ hợp kim hoặc kim loại. Đồng thời phía bên ngoài sẽ được vỏ tháp bao bọc. Còn đối với 1 số loại tháp nhỏ hơn thì 2 bộ phận thân và khung tháp sẽ được ghép làm 1. Chúng được chế tạo từ vật liệu thép không gỉ hoặc sợi thủy tinh để đảm bảo chống ăn mòn, chống bị rêu bám, chống lão hóa, tuổi thọ cao, lại dễ dàng vệ sinh.
- Quạt gió: Có chức năng thổi không khí lưu thông trong tháp theo chiều từ dưới lên trên, từ đó giúp không khí thực hiện vai trò làm mát nước. Đối với tháp giải nhiệt công suất lớn thì quạt có thể làm từ hợp kim nhôm bền bỉ. Còn các dòng tháp nhỏ thì cánh quạt được chế tạo từ nhựa ABS cho độ bền cao.
- Vòi phun: Có vai trò phun và phân phối nước 1 cách đồng đều trên bề mặt của tấm tản nhiệt. Từ đó, vòi phun góp phần làm tăng hiệu quả làm mát của tháp. Dựa theo công suất của tháp giải nhiệt mà vật liệu chế tạo vòi phun cũng thay đổi. Tháp công suất lớn có vòi phun bằng hợp kim nhôm. Ngược lại tháp bé, vòi phun sẽ làm từ nhựa ABS.
- Tấm tản nhiệt: Được làm từ vật liệu gỗ hoặc nhựa. Chức năng chính là phân tán đều lượng nước, từ đó giúp cho không khí đi qua có thể lấy được nhiều nhiệt từ kết quả của quá trình bay hơi và làm tăng hiệu quả làm mát cho tháp. Có 2 kiểu tấm tản nhiệt chính là: tản nhiệt dạng phun và dạng màng. Dạng màng bao gồm các màng nhựa mỏng được ghép sát với nhau. Theo đó, khi nước từ trên cao rơi xuống sẽ tạo thành 1 màng nước mỏng và giúp tăng diện tích nước tiếp xúc với không khí. Còn dạng phun thì nước sẽ bắn thành các hạt nhỏ hơn.
- Bồn chứa nước: Được lắp ở vị trí đáy tháp. Chức năng chính là chứa nước sau khi đã làm mát. Bồn thường được thiết kế có điểm trũng hay có bộ thu nước. Nhờ đó, nước đã được làm mát sẽ được đưa vào ống dẫn để quay lại chu trình làm mát cần sử dụng nước.
- Ngoài ra tháp giải nhiệt còn có 1 số bộ phận khác.
Phân loại tháp giải nhiệt
Người ta chia tháp giải nhiệt ra làm 2 loại chính là:
Tháp giải nhiệt không tuần hoàn
Tháp giải nhiệt sử dụng cho nguồn nước này là từ những nơi có trữ lượng nước dồi dào và rẻ như: suối, sông và nhiệt độ đầu vào của nước thấp. Theo đó, nước đầu vào cần phải được xử lý để chống vi sinh và cáu cặn.
Tháp giải nhiệt tuần hoàn kín
Đối với tháp giải nhiệt tuần hoàn kín này thì có rất ít thậm chí là không có những mất mát về nước. Hiểu đơn giản là luôn luôn có 1 lượng nước xác định ở trong đường ống. Đồng thời nước cất (nếu có thì cũng rất ít) có vai trò duy trì để hệ thống luôn được đầy. Bên cạnh đó, trong tháp này thì nước cũng luôn có áp lực, từ đó khí dự thừa sẽ được loại bỏ thông qua những thiết bị thông khí tự động.
Quy trình hoạt động của tháp giải nhiệt tuần hoàn kín luôn đòi hỏi những giải pháp ngừa vi sinh và chống ăn mòn. Theo đó, hóa chất sẽ được đưa vào lúc đầu, tiếp đó, phải theo dõi thường xuyên chất lượng nước tuần hoàn. Đồng thời, cần bổ sung các hóa chất khác để phục vụ việc duy trì theo nồng độ khuyến cáo.
Tháp giải nhiệt tuần hoàn hở
Đây là 1 trong các loại tháp giải nhiệt được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp. Theo đó, nước tuần hoàn bị hao hụt do bay hơi và sẽ được liên tục cấp bù 1 lượng tương đương. Nhờ vậy, chất lượng nước sẽ thay đổi liên tục.
Nước cũng dễ bị hấp thụ oxy cùng các chất bụi bẩn bởi có dòng khí đi qua tháp. Có thể nói, nguyên nhân chính gây nên sự ăn mòn và bụi bẩn tích lũy làm tắc nghẽn dòng chảy, làm nghiêm trọng thêm sự ăn mòn là oxy trong nước. Bên cạnh đó, sau khi nước đã bay hơi thì các chất hòa tan vẫn còn lại cũng như tích lũy nhanh chóng. Vậy nên, cần thường xuyên theo dõi, kiểm soát chất lượng nước tại các hệ thống hở.
Nguyên lý hoạt động của tháp giải nhiệt
Mặc dù có rất nhiều mẫu tháp giải nhiệt khác nhau. Tuy nhiên, chúng vẫn hoạt động theo 1 nguyên lý chung và khá tương đồng là: làm mát bằng sự bay hơi.
Nguyên lý hoạt động của tháp giải nhiệt tròn
- Khi tháp giải nhiệt khởi động thì nước sẽ được phun theo chiều từ trên tấm tản nhiệt theo dạng tia thông qua hệ thống đầu phun cùng ống chia nước của thiết bị.
- Lúc này, tháp sẽ dùng không khí mát từ bên ngoài để đưa vào trong tháp ở cửa vào nằm phía dưới đáy tháp.
- Không khí sẽ được di chuyển ngược lên và đi qua tấm tản nhiệt, khi tiếp xúc với nước chúng sẽ cuốn theo hơi nước nóng và đưa ra ngoài môi trường.
- Còn lại nước mát trong tháp đã giảm từ 5 – 12 độ C sẽ được đưa đến các xí nghiệp, nhà máy, tòa nhà để thực hiện chức năng giải nhiệt cho máy móc.
- Tiếp tục, nước nóng từ các nhà máy sẽ lại được đưa đến tháp để hạ nhiệt và lặp lại quy trình trên.
Nguyên lý hoạt động của tháp giải nhiệt vuông
- Đối với tháp giải nhiệt vuông thì chúng sở hữu thiết kế luồng khí được đưa xuống bồn nước theo phương thẳng đứng và cùng chiều với lưu lượng nước chảy thẳng xuống nhờ có tác động của trọng lực.
- Theo đó, nước sẽ được dàn đều trên bề mặt màng giải nhiệt thông qua hệ thống phân phối nước dạng đầu phun hoặc dạng máng.
- Cùng thời điểm này thì không khí luân chuyển cũng sẽ cuốn theo hơi nước nóng ra môi trường bên ngoài. Từ đó giúp nước trong hệ thống tuần hoàn giảm nhiệt độ.
- Cuối cùng, tương tự như tháp giải nhiệt dạng tròn, tại đây, nước mát sẽ được đưa tới nhà xưởng, nhà máy, tòa nhà để thực hiện vai trò giải nhiệt cho hệ thống máy móc, trang thiết bị tại đây.
Các trường hợp thường gặp khi dùng tháp giải nhiệt
Đa phần các tháp giải nhiệt đều gặp phải vấn đề chung trong quá trình hoạt động là bị ăn mòn, đóng cặn, và có vi sinh vật phát triển. Theo đó, nước sử dụng trong tháp luôn có chứa các tạp chất dẫn tới việc đóng cặn và ăn mòn. Chưa kể bên trong tháp luôn có sự kết hợp của không khí và nước nóng nên vô tình tạo ra môi trường thích hợp để vi sinh vật phát triển.
Bụi bẩn hay chất rắn có thể vô tình bị đưa vào trong tháp theo không khí khi quạt thổi vào tạo nên hiện tượng đóng cặn. Thậm chí, bụi hoặc chất rắn nếu đi theo dòng nước đến các thiết bị công nghiệp khác còn có thể làm hỏng chúng. Lâu dần gây nên tình trạng tắc nghẽn đường ống.
Tiếp đó, tháp giải nhiệt cũng dễ bị ăn mòn do nước lẫn nhiều tạp chất. Tạp chất sẽ phản ứng với những thành phần của tháp làm từ kim loại. Hậu quả là kim loại sẽ mất dần đi tính chất vốn có, đường ống dẫn cũng bị ăn mòn và dẫn tới rò rỉ, thậm chí vỡ đường ống.
Chức năng chính của tháp giải nhiệt
Tháp giải nhiệt được sử dụng ngày càng phổ biến bởi chúng đem tới nhiều lợi ích tuyệt vời như:
- Tăng hiệu suất làm việc: Việc sử dụng tháp giải nhiệt sẽ giúp giảm nhiệt độ trong nhà máy, nhà xưởng, tòa nhà,… Từ đó giúp máy móc, thiết bị hoạt động được bền bỉ, ổn định, liên tục, hạn chế hao mòn và tăng năng suất tối đa.
- Giảm chi phí vận hành: Dùng tháp giải nhiệt giúp các doanh nghiệp tiết kiệm được chi phí sửa chữa máy máy móc cũng chi phí điện nước.
- Bảo vệ môi trường: Tháp hoạt động theo nguyên lý bay hơi của nước vào khí quyển để giúp loại bỏ nhiệt trong nước. Vậy nên, chúng không gây tốn nhiều điện năng cũng như giúp hạn chế sự hư hao dầu bôi trơn máy móc. Nhờ vậy, sản phẩm này góp phần vào việc bảo vệ, giữ gìn môi trường.
Khi nào cần sử dụng tháp giải nhiệt?
Tháp tản nhiệt thường được ưu tiên sử dụng để làm mát cho các hệ thống làm mát bằng nước, gió. Theo đó, trong các trường hợp sau thì nên lắp đặt hệ thống giải nhiệt:
- Nhiệt lượng tỏa ra từ hệ thống lớn cũng như yêu cầu giải nhiệt cho máy móc là cần thiết để đảm bảo sự an toàn cho thiết bị, người vận hành.
- Đơn vị có các thiết bị, máy móc hoạt động liên tục nên cần tháp giải nhiệt để đảm bảo về hiệu suất.
- Cần sử dụng tháp giải nhiệt nhằm đáp ứng những nhu cầu sử dụng điều hòa không khí, hay nhu cầu trong các sản phẩm đông lạnh như thịt gia súc gia cầm, thủy hải sản, nông sản,….
- Cần sử dụng tháp để làm mát các loại máy móc sản xuất phôi nhôm, ép nhựa, thép, dược phẩm, cáp điện,…
Hy vọng bài viết trên đã giúp quý khách hiểu hơn về tháp giải nhiệt. Nếu bạn đang có nhu cầu cần tư vấn, lắp đặt các hệ thống, giải pháp làm mát, tản nhiệt cho nhà máy, nhà xưởng, tòa nhà hay công trình của mình thì hãy để GTECO đồng hành cùng bạn thông qua hotline: 0966.075.988 nhé!