閉式冷却塔と開式冷却塔の違い

冷却塔は一般的に、電動機がカップリング、伝動軸、減速機を介して冷却塔のファンを駆動し、そのファンによって冷却塔内に入った水が迅速に熱を放って冷却される。その後、水ポンプによって水が加圧され、冷却が必要な機器に送られて使用された後、再び冷却塔に戻って冷却され、こうして冷却水が循環利用される。 工業用冷却水が熱交換装置と冷却塔の間を循環するのは水ポンプによって駆動される。設計、製造、選定、および使用の段階で信頼性など様々な要因を考慮するため、このシステムの水ポンプには大幅な余剰揚程と流量が備わっている。これは主に以下の点に表れている。1、各循環水システム内の水量を正確に算出することは困難であり、プロセスエンジニアがシステムの水流量を計算する際には、安全な生産やその他の諸要素を考慮して、最大必要水量に10％～20％の余裕を加えて水ポンプの流量を決定する。このため、システム全体の水量は必ず余剰となる。 2、循環水システム全体において、各配管やエルボーには一定の抵抗が存在する。冷却塔の位置の高さ、熱交換部品の抵抗、および圧力要件もシステム内で抵抗を生み出すが、これらの抵抗を正確に算出することはできない。そのため、プロセスエンジニアが算出する抵抗値はあくまで概算値に過ぎず、この数値に基づいてポンプの揚程を選定する際には、生産ニーズをより安全に満たすため、算出された抵抗値に10％～20％の余裕を加えて選定する——循環システム全体の揚程は必ず余裕を持たせる必要がある。 しかし、これらのエネルギーは過去、システム内で無駄に消費されていた。そして、水車とは、こうした余剰なエネルギーを十分に活用してファンの回転を駆動するものです。 水動ファンとは、その名の通り、従来の電力ではなく水力でファンを駆動するものです。水動ファン冷却塔では、ファンの動力源としてモーターの代わりに水車が使用される。水車の動力は、システムの余剰流量と余剰揚程によって得られる。改造後、ポンプが供給する温水が水車を通過し、それを回転させる。水車の出力軸は直接ファンに接続され、それによってファンが回転する。

冷却塔は循環式の熱除去装置であり、循環水が生産工程で発生した廃熱を吸収し、タワー内で充填材に噴霧されることで大気と接触し、その熱を空気中に放出して循環水の温度を下げます。塔内で冷たい流体と熱い流体が混ざり合うことにより、温度差を利用して冷却対象物が冷却水に触れることで水分を空気中に蒸発させ、自己冷却の効果を得る。 こちらでは、冷却塔の入口水と出口水の温度差の管理基準についてご説明します。冷却塔の入口水と出口水の温度差は、冷却効果を測定するための有効な手段の一つであり、冷却塔を選定する際の重要なパラメータでもあります。一般的に、民生用冷却塔の標準的な設計条件では、入口水の温度は37℃、出口水の温度は32℃で、入口水と出口水の温度差は5℃です℃； 産業用冷却塔の設計条件は、一般的に65℃～45℃、43℃～33℃、40℃～32℃など数段階あり、塔への流入水と流出水の温度差は8℃～20℃に達する。 冷却塔が運転中は、各部位がスムーズに機能している必要があり、詰まりが生じてはいけません。よく見られる詰まりとしては、配管の詰まりや、水垢が多すぎて充填材が詰まってしまうなどがあります。もし詰まりが発生した場合は、直ちに除去処理を行うことが最善です。そうすることで冷却水の流れがスムーズになり、冷却効果を発揮できるのです。

一般的な用語である「冷却塔」とは、直接的（オープンサーキット）および間接的（クローズドサーキット）な放熱装置を指すものです。「冷却塔を開放型の直接接触式放熱装置として」と考えるものがほとんどだが、間接冷却塔、時には「閉回路式冷却塔」とも呼ばれるものもまた冷却塔である。 　　直接型、またはオープンサーキット式の冷却塔とは、密閉構造内で循環水をスプレー状にしてガラス繊維製の充填材に噴霧することによって機能するものです。充填材はより大きな接触面を提供し、水と空気の接触によって熱交換効果をもたらします。さらに、ファンによってタワー内の気流が循環し、水と熱交換した後の熱い気流が外に排出されることで、冷却が行われる。 　　フィルインには複数のものが含まれる可能性があり、主に垂直方向に、水分が伝播するための湿った表面（フィルイン）、または横方向に飛散する要素が、より大きな表面積を持つ多数の小さな水滴を生み出し、いくつかの層からなる薄膜（スプラッシュ）を形成する。 　　間接冷却塔や閉回路冷却塔では、空気や液体、通常は水またはエチレングリコールの混合物との直接的な接触による冷却は行われない。違うのはオープン型冷却塔で、この冷却塔には2つの独立した流体回路が備わっている。一つは、外部回路内の水が第2のルートを流れるもので、これは管束外循環（非公開コイル）に接続された熱流体が冷却され、閉回路を通って戻ってくるものです。空気は、熱交換器全体の外部で循環させることによって水を通過させ、開放型の蒸発冷却タワーと同様の冷却効果をもたらします。動作中の熱流は、内部の流体回路からコイル管の壁を通り、外部回路へと移り、その後空気や水の一部が蒸発して加熱されることで大気中に放出される。間接式冷却塔の動作は、したがって非常に似ており、冷却塔を開く点だけが例外です。このプロセスは、冷却液が「閉じた」ループ内で循環し、大気や外部の水に直接触れないようになっている。 　　逆流式冷却塔では、空気が充填材や管群を通って上向きに流れ、対向する水は下向きに流れる。横流冷却塔では、空気が水平に移動し、水が下方向に流れることで充填される。 　　冷却塔にはもう一つ特徴があり、航空機のような移動手段を持つ機械式換気冷却塔は、電力で駆動されるファンを利用して、塔内の空気を吸い込んだり強制的に排出したりすることで、エネルギーを節約し環境を保護します。自然換気式冷却塔で使用される排気煙突の急増が、空気の浮力を利用した案をもたらしている。ファン補助型自然換気冷却塔は、浮力の影響を高めるために機械的な送風を採用している。多くの初期の冷却塔は、風向きによって生じる空気の流れを利用していました。 　　冷却水が冷却塔から再使用される場合、流れていく部分が蒸発するため、補充または構成のために一部の水を加えなければなりません。蒸発によって純水や溶解したミネラル、その他の固体が除去されるため、循環水の濃度は通常上昇するが、固体制御策などによって一部が溶解させられない限り、この状態は続く。一部の水も、発生している排気ガス（ドリフト）による飛沫とともに失われますが、これは通常、「ドリフト排除」と呼ばれる遮板状の装置を設置して液滴を回収することで、ごくわずかな量に抑えられます。補充される水量は、蒸発や吹き飛ばし、全体的な流出、例えば風による飛散やその他の水漏れによる損失と等しくなければならず、これによって水位を一定に保つのです。