Cấu tạo tháp giải nhiệt| #6 Bộ phận quan trọng “không thể thiếu” kiến thức mới năm 2023

Tháp giải nhiệt hiện là một trong những giải pháp làm mát nhà xưởng được hầu hết doanh nghiệp lựa chọn. Với phương pháp giải nhiệt hiệu quả, tiết kiệm tối đa chi phí cho các chủ doanh nghiệp, xưởng sản xuất. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu chi tiết cấu tạo tháp giải nhiệt cũng như nguyên lý hoạt động của thiết bị. Cùng Hoàng Liên tìm hiểu bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về tháp giải nhiệt nhé!

Tháp giải nhiệt là gì?

Tháp giải nhiệt còn có nhiều tên gọi khác, ví dụ như tháp làm mát, tháp hạ nhiệt, tháp giải nhiệt nước, cooling tower,… 

Đây là một thiết bị được dùng với mục đích chuyển lượng nhiệt dư thừa của nước ra bên ngoài môi trường. Quá trình hoạt động của tháp giải nhiệt dựa theo cơ chế bay hơi của nước vào không khí, nhằm loại bỏ nhiệt lượng, hoặc dựa vào chu trình trao đổi nhiệt với không khí để làm giảm nhiệt độ.

Hiện nay, thiết bị giải nhiệt này đang được ứng dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp như điện lạnh, sản xuất nhựa, thủy hải sản, dược phẩm, luyện kim hoặc chế tạo cáp điện. Sản phẩm được sử dụng nhằm làm giảm nhiệt độ của nước, với phương pháp trích một lượng nhiệt từ nước và thải ra môi trường. 

Hệ thống tháp giải nhiệt hoạt động tận dụng vào sự bay hơi của nước, chuyển đổi năng lượng dư thừa trong nước vào không khí. Nhờ vậy, nước trong tháp sẽ được làm mát đáng kể.

 Không những thế, tháp giải nhiệt còn có thể làm giảm nhiệt lượng trong nước thấp hơn các thiết bị khác (ví dụ: bộ tản nhiệt ô tô,…) mà chỉ dùng không khí để loại bỏ nhiệt. Vì vậy, việc sử dụng sản phẩm giải nhiệt này sẽ mang lại hiệu quả cao hơn về cả năng lượng và chi phí đầu tư.

Cấu tạo tháp giải nhiệt gồm bộ phận gì?

Để có thể sử dụng hiệu quả hơn, việc hiểu rõ về cấu tạo của tháp giải nhiệt là điều cần thiết. Mặc dù, trên thị trường tháp giải nhiệt hiện nay có vô số chủng loại khác nhau, nhưng xét cơ bản, cấu tạo tháp giải nhiệt đều có những bộ phận chính như:

Vỏ tháp hạ nhiệt

Bộ phận vỏ của tháp giải nhiệt được chế tạo từ sợi thủy tinh cao cấp. Với chất liệu này, sản phẩm có đặc tính chống gỉ và chống ăn mồm tốt. Bên cạnh đó, các thanh sắt cấu thành tháp giải nhiệt được bao bọc bởi lớp xi mạ kẽm, vô cùng chắc chắn, bền bỉ. Nhờ vậy, vỏ tháp sẽ không bị tác động quá nhiều từ môi trường, khả năng chống bám rong rêu, lão hóa và chống ăn mòn, oxy hóa cao.

Phần khung và thân

Đối với các dòng tháp giải nhiệt công suất lớn, phần khung của chúng sẽ được chế tạo từ kim loại có độ chắc khỏe, cứng cáp. Bao quanh bên ngoài được phủ lớp sơn, có khả năng chống oxy hóa, gỉ sét hiệu quả. Đôi với những dòng Cooling tower có công suất nhỏ hơn, phần thân tháp cũng chính là khung cứng của thiết bị.

Vật liệu thường được sử dụng để làm phần khung tháp giải nhiệt là thép chống gỉ cao cấp, có khả năng chống ăn mòn tốt. Nhờ được sản xuất từ các nguyên liệu này, thiết bị Cooling tower cho phép người dùng có thể lắp đặt ở ngoài trời,  không còn phải lo lắng về điều kiện thời tiết sẽ làm hư hỏng tháp.

Tấm tản nhiệt (đệm tản)

Tấm tản nhiệt của tháp giải nhiệt còn có nhiều tên gọi khác như đệm tản nhiệt, khối đệm. Chất liệu được nhà sản xuất lựa chọn để chế tạo nên bộ phận này thường là gỗ cứng hoặc nhựa. Chức năng của tấm tản nhiệt là giúp cho nước được tản đều, lúc này không khí sẽ lấy được lượng nhiệt nhiều nhất. 

Nhờ bộ phận này, nước nóng sẽ hạ được nhiệt độ một cách nhanh chóng. Hiện nay, trên thị trường đang phổ biến với hai loại tấm tản nhiệt, đó là tấm tản dạng phun và tấm tản dạng màng. 

• Tấm tản nhiệt dạng phun: Dạng này thường hoạt động dựa theo cơ chế giải nhiệt đơn giản. Phía trên tấm đệm có các thanh chắn nằm ngang, khi nước rơi xuống và va vào sẽ bị tách ra thành các hạt nước nhỏ hơn. Nhờ đó, bề mặt tiếp xúc của nước với không khí nhiều hơn, giúp nâng cao hiệu quả giải nhiệt.
• Tấm tản nhiệt dạng màng: Giống với tên gọi của nó, loại tấm tản nhiệt này được thiết kế với những màng nhựa mỏng, được xếp sát nhau. Khi nước rơi qua các màng nhựa mỏng này sẽ bị trao đổi nhiệt với không khí, từ đó nhiệt độ của nước sẽ giảm đi một cách nhanh chóng.

Vòi phun (bộ chia nước)

Bộ phận vòi phun của Cooling tower được chế tạo từ nhựa ABS hoặc hợp kim nhôm tùy vào công suất lạnh của các thiết bị. Chức năng của vòi phun là thực hiện phun nước, phân chia nước lên trên tấm tản nhiệt sao cho đồng đều, đảm bảo hiệu quả trao đổi nhiệt của không khí và nước. 

Với những model có công suất nhỏ (tháp giải nhiệt mini), ddaauf voi phun thường sẽ được làm bằng nhựa. Đối với những model giải nhiệt có công suất lớn hơn, đầu vòi phun đi kèm thường là bằng nhôm.

Bể chứa nước làm lạnh

Trong cấu tạo tháp giải nhiệt, đây là bộ phận được đặt ở phía dưới đáy của tháp. Bộ phận này có nhiệm vụ tiếp nhận nước mát chảy xuống qua tấm tản nhiệt. Bể chứa thường được trang bị thêm bộ phận thu nước, hoặc có điểm trũng để có thể xả nước lạnh qua đường ống dẫn tới các điểm làm mát cho máy móc trong nhà máy. 

Động cơ tháp

Phần động cơ của tháp được gia công với công nghệ, kỹ thuật hiện đại, thiết kế gọn nhẹ. Bộ phận này được ứng dụng nguyên lý chuyển động bằng bánh răng, thiết kế dựa trên chỉ số an toàn nhất định. Chính vì thế, trong suốt quá trình sử dụng, người dùng sẽ dễ dàng thao tác trên thiết bị hơn. Bên cạnh đó, việc bảo quản tháp giải nhiệt cũng diễn ra dễ dàng hơn rất nhiều.

Động cơ của tháp còn được sản xuất từ những vật liệu có tính chất chống thấm tốt, độ bền bỉ cao. Vì thế, người dùng sẽ không cần phải bảo dưỡng thiết bị quá nhiều trong suốt quá trình sử dụng.

Ngoài các bộ phận cơ bản được giới thiệu ở trên, cấu tạo của tháp giữ nhiệt còn có một số bộ phận khác như tấm chắn nước, hộp số giảm tốc, máy bơm, hộp số,…

Cách thức vận hành của tháp giải nhiệt

Sau khi đưa nước nóng vào trong tháp giải nhiệt, chúng sẽ được rải đều từ trên xuống bề mặt tấm filling tản nhiệt. Cùng lúc đó, không khí ngoài môi trường sẽ được đưa vào tháp, đẩy theo chiều thẳng đứng từ dưới lên. Đồng thời, nhờ sự kết hợp của quạt và cửa nạp khí, hơi nóng của nước sẽ được hút lên sau đó thải ra ngoài môi trường.

Kết quả của quá trình này là nguồn nước nóng sẽ được làm mát do đã trích ra một lượng nhiệt độ nhất định, được không khí mang theo và thải ra bên ngoài. Tiếp theo, lượng nước vừa được hạ nhiệt sẽ được truyền đi bằng hệ thống các đường ống. Đường ống này sẽ dẫn nước đến các thiết bị máy máy móc có trong nhà xưởng để làm mát.

Khi lượng nước làm mát này di chuyển đi giải nhiệt cho máy móc thì sẽ lại nóng lên, sau đó được chuyển trở lại tháp để tiếp tục quá trình làm mát. Từ đó, ta có thể thấy đây chính là một chu trình tuần hoàn diễn ra liên tục. 

Trong chu trình làm mát này, nước nóng sẽ bị tiêu hao đi một phần nhất định khi bay hơi. Lúc này, người ra đã thiết kế ra bộ phận châm nước tự động, khi lượng nước vơi đi sẽ tự tiếp thêm nước và có thêm một lỗ xả nếu bị tràn nước.

Khi tháp giải nhiệt hoạt động trong một thời gian dài, nguồn nước sẽ bị đóng cặn lại bởi các chất bẩn. Vì thế, người dùng nên thường xuyên tiến hành bảo dưỡng và vệ sinh Cooling tower sạch sẽ. Trong quá trình vệ sinh, bạn có thể sử dụng các loại hóa chất làm sạch tháp giải nhiệt chuyên dụng để mang lại hiệu quả tốt nhất.

Giải thích sơ đồ tháp giảm nhiệt dạng tròn

Trong quá trình tháp vận hành, dòng nước nóng được phun từ trên xuống ở dạng tia. Giai đoạn này được thực hiện nhờ bộ phận vòi phun và ống chia nước. Bên cạnh đó, tháp giải nhiệt công nghiệp sẽ chuyển dòng khí từ ngoài môi trường vào trong tháp thông qua bộ phận cửa vào ở dưới đáy tháp.

Lúc này, lượng khí mát sẽ bay ngược lên trên, đi xuyên các tấm filing làm mát. Tại đây, khí mát được tiếp xúc trực tiếp với nước nóng, sau đó cuốn theo hơi nóng bay lên trên, xả ra bên ngoài ở bộ phận cửa trên của tháp.

Tiếp theo, nguồn nước mát đã được giải nhiệt sẽ được đưa qua đường ống dẫn tới những khu vực cần được làm mát. Đó có thể là xưởng sản xuất, nhà máy, xí nghiệp hoặc các tòa nhà lớn,… Sau khi đã giải nhiệt cho các thiết bị trong dây chuyền sản xuất, dòng nước sẽ lại nóng lên, được đưa trở về tháp giải nhiệt theo quy trình trên.

Lượng nước được làm mát còn lại trong tháp sẽ có thể giảm từ 5 – 12°C so với lượng nhiệt bên đầu.

Chức năng của tháp giải nhiệt

Tăng hiệu suất và doanh thu

Tại các xí nghiệp, xưởng sản xuất, trong cùng một thời điểm có rất nhiều thiết bị máy móc hoạt động cùng nhau. Vì vậy, lượng nhiệt dung được sinh ra là rất lớn. Không những thế, trong quá trình vận hành, các linh kiện của máy bị ma sát nhiều sẽ làm cho động cơ của máy nhanh nóng, giảm hiệu quả làm việc. Từ đó khiến công suất công việc kém hiệu quả, thậm chí gây ra tình trạng chập cháy, hư hỏng máy móc.

Vì thế việc sử dụng tháp giải nhiệt sẽ giúp làm giảm đi lượng nhiệt sinh ra, làm mát cho các động cơ máy, giúp máy hoạt động nhanh chóng, hiệu quả hơn.

Kéo dài tuổi thọ cho máy móc

Tháp giải nhiệt giúp cho các thiết bị máy móc tránh được các phát sinh hư hỏng không đáng có. Sản phẩm giúp cho các chủ doanh nghiệp, nhà máy đảm bảo được chất lượng máy móc, tiết kiệm tối đa nguồn chi phí bảo dưỡng. Lượng nước mát được sinh ra sẽ được sử dụng để giải nhiệt cho các hệ thống điều hòa khí cũng như các máy móc bên trong nhà xưởng. 

Không những thế Cooling tower giúp cho những thiết bị, máy móc vận hành một cách liên tục trong thời gian dài mà không phải lo lắng về tuổi thọ của chúng.

Cách tính toán để thiết kế tháp giải nhiệt

Tính công suất của tháp

Trước tiên, bạn cần xác định rõ nhu cầu giải nhiệt của mình, vị trí cần lắp đặt để có thể lựa chọn được tháp giải nhiệt có công suất phù hợp. Người dùng không nên ước lượng để mua mà cần tính toán thiết kế của tháp giải nhiệt theo công thức, tránh phát sinh chi phí không đáng có.

Để có thể tính toán, bạn cần xác định được các thông số như:

• Nhiệt độ của nước trước khi được đưa vào hệ thống tháp giải nhiệt
• Nhiệt độ của nước sau khi được đưa vào
• Lưu lượng nước ra/vào hệ thống Cooling tower

Từ đó tính toán công suất tỏa nhiệt theo công thức:

Q = C x M x (T2 – T1)

Trong đó:

Q: Công suất tỏa nhiệt của tháp

C: Nhiệt dung riêng của nước

M: Khối lượng nước

T1: Nhiệt độ nước đầu vào

T2: Nhiệt độ nước đã được làm mát

Kết hợp cùng 3 yếu tố nhiệt độ của môi trường, mặt bằng và tính quan trọng của hệ thống tháp mà bạn có thể xác định được công suất làm mát của thiết bị, số lượng tháp cần dùng.

Chọn bơm cho tháp giải nhiệt

Có 2 yếu tố mà bạn cần quan tâm khi lựa chọn bơm cho thiết bị là lưu lượng cùng với áp suất của nó. Phía trên cùng của bơm nước giải nhiệt, mối liên hệ giữa lưu lượng và bơm là hàm nghịch biến, nếu lương lượng cao lên thì áp suất sẽ bị giảm đi và ngược lại.

Lưu lượng và áp suất của tháp giải nhiệt được xác định bằng 2 cách khác nhau. Lưu lượng được xác định qua tháp, áp suất thì lại được xác định qua vị trí của tháp và bơm, kích thước và đường truyền của ống dẫn nước.

Khi đã có đầy đủ các yếu tố trên, người dùng có thể lựa chọn được mã bơm phù hợp với tháp.

Tính thể tích bể trung gian

Bể trung gian của tháp cần được thiết kế lớn hơn thể tích tối thiểu là Vmin (Vtg ≥ Vmin), như vậy mới đảm bảo được khả năng tuần hoàn và tính liên tục của hệ thống tháp.

Để tính được thể tích của bể Vmin cần dựa trên thể tích của đường ống dẫn và công suất của tháp giải nhiệt.

Vmin = 6,5 x Q + Vdo

Trong đó:

Q: Công suất giải nhiệt

Vdo: Thể tích đường ống dẫn

Cách tính toán để chọn tháp giải nhiệt

Để có thể lắp đặt chính xác, mỗi một doanh nghiệp cần sử dụng thiết bị giải nhiệt với các thông số kỹ thuật khác nhau. Vì vậy, khi lựa chọn tháp mới, bạn nên áp dụng các công thức tính toán cũng như phần mềm tính chọn tháp có thông số kỹ thuật chính xác nhất, đáp ứng được nhu cầu giải nhiệt của doanh nghiệp. 

Để tính toán lựa chọn tháp giải nhiệt phù hợp, đáp ứng nhu cầu sử dụng cần thực hiện công thức sau:

• Năng lượng nhiệt của tháp: Qk = 744 kW
• Lưu lượng của nước tuần hoàn giải nhiệt
• Năng suất làm mát cần thiết: Q = Q0 : k (k: hiệu số hiệu chỉnh)

Thông số của tháp:

• Năng suất lạnh: 1250 (tôn lạnh) = 1250 x 3024 (kcal/h) = 4389 (kW)
• Lưu lượng nước: 270,8 (l/s) = 16250 (l/ph)
• Chiều cao: H = 5870mm

• Đường kính ngoài: D = 8430mm

Quạt gió: 

• Lưu lượng gió: 6200 m3/ph
• Đường kính: 4270mm
• Mô tơ quạt: 40 HP
• Cột áp bơm: 6,5 bar

Trên đây là một số thông tin tổng hợp liên quan đến cấu tạo tháp giải nhiệt, cũng như nguyên lý hoạt động, ứng của của thiết bị. Hy vọng, bài viết này đã giúp bạn đọc phần nào hiểu rõ về sản phẩm đang được sử dụng phổ biến này. Nếu còn câu hỏi thắc mắc nào về thiết bị, hãy liên hệ ngay tới Hotline 0989 937 282 để được nhân viên Điện máy Hoàng Liên giải đáp chi tiết.