(Air Conditioning)

공기조화

(Air Conditioning)

강의 10: 냉각탑

학습내용

2

 증발냉각

 냉각탑 분류

 냉각탑 해석

증발냉각

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 일반적인 냉각 시스템은 냉동 사이클에서 운젂됨.

이러한 냉각 시스템은 높은 초기 비용과 운용비용이 필요함.

 사막 기후에서는 증발 냉각기를 이용함으로써 이러한 높은 냉각 비용이 드는 것을 피할 수 있음.

 증발 냉각 시 물이 증발하면서 증발 잠열이 물과 주위 공기로부터 흡수되며, 그 결과, 물과 공기가 그 과정 중에 냉각됨.

 예: 사막기후에서 이용되는 다공성 물병, 냉각탑

냉각탑의 분류와 비교

4

구분방법 냉각탑 종류

통풍방법 대기압식, 자연통풍식, 강제통풍식(기계식), 팬보조자연통풍식

송풍방식 흡입식, 압송식

공기흐름 대향류형, 직교류형, 조합형 모양.형상 사각형, 원형, 연결형

열전달방법 습식(개방형), 건식(공냉식), 습건식(백연방지형), 밀폐형

충진재형태 필름형, 비말형, 무필형(Spray Filled)

재료별 철재, 목재, 복합재료(FRP), 콘크리이트 용도별 공조용, 산업용, 폐수용,지하설치형,

백연방지형(습건식),

에너지 플랜트에서의 냉각탑

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응축기 (열교환기)

배기 스팀

응축

보충수

저압터빈

발젂기 냉각탑

자연통풍식 냉각탑

6

 굴뚝을 높게 설치하여 더운 공기가 부력 차이에 의해 상부로 이동하면서 낙하하는 물과 열교환하는 방식으로 대형

발젂소에서 사용됨.

http://chemicalscouts.wordpress.com/2011/07/25/cooling-tower/

Cross flow (직교류형) Counter flow (항류형)

강제통풍식 냉각탑

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Cross flow (직교류형)

강제통풍식 냉각탑

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Counter flow (항류형)

강제통풍식 냉각탑 해석

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고온수 [3]

공기 [2]

저온수 [4]

보충수

대기 [1]

 공기가 냉각탑 하부로부터 팬에 의해서 흡입되고 상부를 통해 빠져 나갂다.

 온수가 응축기로부터 냉각탑의 상부로 펌핑되고 공기 흐름 속으로 분무된다.

 분무를 이용하게 되면 공기에 대한 물의 표면적 노출을 증가시키게 된다.

 물방울은 중력에 의해 밑으로 낙하하게 되고 증발하게 되면서 온도가 감소하게 된다.

 공기의 온도와 습도는 이러한 과정 중에 증가하게 되고 대기 중으로 방출된다. 냉각탑의 하부에 냉각된 물이 수집된다.

강제통풍식 냉각탑 해석

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고온수 [3]

공기 [2]

저온수 [4]

보충수

대기 [1]

 파란점선을 계로 고려

 물의 질량유량은 냉각탑 안에서 증발하는 양만큼 감소함.

 증발을 통해 손실된 물은 정상 작동

(steady operation )을 위해 보충되어져만 함.

가정:

1. 정상 작동 조건이 존재하여, 건공기의

질량유량은 젂체 과정 중 일정하게 유지됨.

2. 건공기와 수증기는 이상기체로 고려함.

3. 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시함.

4 냉각탑은 단열되어 있음.

강제통풍식 냉각탑 해석

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𝑚

1

= 𝑚

2

= 𝑚

𝑚

+ 𝑚

1

ω

= 𝑚

+ 𝑚

2

ω

𝑚

− 𝑚

=𝑚

ω

− ω

= 𝑚

𝑚

ℎ

= 𝑚

ℎ

→ 𝑚

ℎ

+ 𝑚

ℎ

= 𝑚

2

ℎ

+ 𝑚

ℎ

𝑚

ℎ

= 𝑚

ℎ

− ℎ

+ (𝑚

− 𝑚

)ℎ

𝑚

= 𝑚

(ℎ

−ℎ

)

ℎ

− ℎ

− (ω

−ω

)ℎ

𝑚

= 𝑚

ω

− ω

질량보존

에너지보존