冷却塔
冷却水の温度を一定に保つため各種制御が使用される。
送風機の速度制御 - 大気との接触効率を変化させる。
循環流量の制御 - 循環流量を変化させることにより大気との接触時間を変化させる。
冷却塔の熱交換部では、エネルギ保存則より「水温低下により水が失う熱量」=「蒸発潜熱を含む熱交換により空気が得る熱量」、すなわち
d Q = − L c w d t w = G d h {\displaystyle \mathrm {d} Q=-Lc_{\mathrm {w} }\mathrm {d} t_{\mathrm {w} }=G\mathrm {d} h}
が成り立つ。ここで
dQ :熱交換部で交換される熱量 (W)
L :水量 (kg/s)
cw :水の比熱 (J/(kg K))
tw :水温 (°C)
G :空気量 (kg(DA)/s)
h :湿り空気のエンタルピ (J/kg(DA))
である。またこの熱量はニュートンの冷却の法則、フィックの法則およびルイスの関係をもちいることで、境膜のエンタルピーと空気のエンタルピーの差に比例すると考えることができる。
d Q = K a ( h s ( t w ) − h ) d V {\displaystyle \mathrm {d} Q=Ka(h_{\mathrm {s} }(t_{\mathrm {w} })-h)\mathrm {d} V}
ここで
Ka :エンタルピ基準総容積熱伝達率。以下の K, a を個別に測定することが困難であるため、実用上はまとめて一つの量であるかのように見なされる。Ka の単位は、kcal/(mhΔh)や、kW/(m(kJ/kg(DA)))などと書かれる。おおよそ 7–35 kW/(m Δh) の値をとる。
強制通風冷却塔 (Forced Draft Cooling Tower) は、送風機で大気を強制的に通風させるものである。性能が安定し、設置面積が小さいため、一般に使用される。
冷却塔(れいきゃくとう、クーリングタワー、cooling tower)とは、水などの熱媒体を大気と直接または間接的に接触させて冷却する熱交換器の一種で特に屋外に設置するものをさす。また、加熱に使用するものを加熱塔と呼ぶ。
水の一部を蒸発させてその潜熱により冷却する原理であり、その伝熱量は、水の蒸発潜熱によるものが約80%、温度差(顕熱)によるものが約20%と言われる。原理的には外気温よりも低温(湿球温度近くまで)の水を得ることができ、空冷熱交換器よりも高い伝熱効率を得られることが特長である。
スプレイ塔 (Spray Draft Cooling Tower) は、高圧水を噴霧して空気を誘引して冷却するものである。送風機・充填物が無く低騒音である。能力低下防止のため、ノズルの定期清掃が必要である。水温低下が少なくてよい場合に用いられる。