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Une tour de refroidissement est un échangeur d'un type particulier qui permet de rejeter de la chaleur dans l'air environnant sous forme à la fois de chaleur sensible et de chaleur latente du fait de l'augmentation de son humidité.

En opérant de la sorte, il est possible de refroidir un fluide jusqu'à une température supérieure de quelques degrés à la température humide de l'air ambiant (et donc éventuellement inférieure à sa température sèche), ceci au prix d'une quantité d'eau consommée de l'ordre de 5 % de celle que demanderait un refroidissement à eau. Tant sur le plan économique qu'environnemental, les tours de refroidissement sont des systèmes très intéressants, notamment en climat chaud et sec.

On distingue deux grandes catégories de tours de refroidissement, celles dites à contact direct ou à cycle ouvert , et celles dites à contact indirect ou à cycle fermé .

Tour de refroidissement à contact direct

Dans une tour à contact direct, l'eau chaude à refroidir est mise en contact avec l'air ambiant, soit par pulvérisation en fines gouttelettes, soit par ruissellement le long de surfaces d'écoulement. Les deux fluides étant en contact, de la chaleur est échangée par convection, et une partie de l'eau se vaporise, en augmentant ainsi l'humidité de l'air. Si celui-ci n'est pas saturé, il commence par se refroidir de manière quasiment adiabatique, avant de s'échauffer le long de la courbe de saturation. L'eau peut donc ressortir à une température inférieure à celle de l'air ambiant.

Tour de refroidissement à contact indirect

Une tour à contact indirect met en jeu deux circuits, dits externe et interne . Dans ce dernier, le fluide à refroidir, qui peut être quelconque, reste confiné dans un faisceau de tubes autour desquels ruisselle l'eau de refroidissement du circuit externe, qui se réchauffe à son contact, puis se refroidit par échange avec l'air ambiant selon le même mécanisme que dans une tour à contact direct.

Du fait de l'évaporation d'une partie de l'eau, la concentration des sels dissous et celle des impuretés, notamment biologiques, est amenée à augmenter. On doit donc d'une part procéder à des purges de déconcentration, et d'autre part veiller à éviter tout risque de propagation de légionellose.

Modèle phénoménologique

La modélisation théorique des tours de refroidissement est assez complexe compte tenu de la multiplicité des transferts qui y prennent place. On trouvera une présentation d'un tel modèle dans la fiche guide de TD n° 6 sur les tours de refroidissement.

Les hypothèses généralement faites, dues à Merkel , sont les suivantes :

l'air sortant de la tour est quasiment saturé

le film interstitiel est de l'air saturé d'humidité, à la température de l'eau

le nombre de Lewis est égal à 1

la résistance thermique côté liquide est négligée devant celle côté air

Elles permettent d'aboutir à un modèle dans lequel la principale caractéristique de la tour est un Nombre d'Unités de Transfert NUTm, résultat de l'intégration de l'équation suivante.

Il s'agit d'un indicateur représentatif de la difficulté qu'il y a à effectuer le transfert thermique dans la tour de refroidissement. Incorporant des phénomènes couplés d'échange d'énergie et de masse complexes, et dépendant de la technologie mise en œuvre, il n'est pas possible d'en donner une expression simple.

On appelle " approche " (en anglais " approach ") le pincement [ 1 ] de la tour, c'est-à-dire l'écart entre la température de sortie de l'eau et la température humide de l'air ambiant et " refroidissement " (en anglais " range ") la valeur de la variation de température de l'eau.

  NUT est généralement fonction de quatre variables :

le rapport du débit massique d'eau au débit massique d'air

la température humide de l'air à l'entrée de la tour

soit les deux températures de l'eau Tee et Tes

soit le refroidissement (Tee - Tes) et l'approche (Tes - T'ae).

Modèles de comportement

De nombreux auteurs se sont intéressés à la modélisation des tours de refroidissement, et ont cherché des expressions de NUT qui soient à la fois faciles à calculer et en accord avec les résultats expérimentaux. Étant donné qu'il s'agit avant tout d'un indicateur de performance, il n'est pas en soi rédhibitoire qu'il existe une part d'arbitraire dans sa définition, dans la mesure cependant où les conventions retenues sont bien précisées.

Modèle de Merkel

L'expérience montre que, lorsque l'on modifie les quatre variables d'entrée d'une tour de refroidissement donnée, NUTm prend des valeurs diverses, qui suivent une loi de comportement du type suivant, n et m ayant des valeurs négatives comprises entre -1,1 et -0,35, et C étant compris entre 1 et 2,5 environ. C et n ou m sont appelés les coefficients de la tour .

Correspondance entre NUTm constructeur et corrélation

Cette figure montre la très bonne correspondance qui existe entre les valeurs de NUTm calculées pour le même modèle de tour de refroidissement (F1221 de la société Marley ) avec quatre motorisations de ventilateur différentes (40, 50, 60 et 70 hp).

Calculateur du Cooling Technology Institute

Le Cooling Technology Institute a développé un outil appelé Toolkit, dont une version de démonstration est librement téléchargeable, qui permet d'intégrer l'équation différentielle donnant NUTm. Une comparaison avec nos résultats conduit à un écart très faible, inférieur à 2 %, vraisemblablement dû à une différence dans la modélisation des propriétés des fluides.

Avec les unités anglo-saxonnes, NUTm s'exprime sous la forme :

Les caractéristique des tours de refroidissement obtenues ont l'aspect donné ci-dessus, en coordonnées bi-logarithmiques. En abscisse apparaît le rapport L/G du débit massique d'eau sur celui d'air, et en ordonnée NUTm. La valeur de design est affichée en orange, ainsi qu'une courbe représentant le modèle de comportement.

Cet abaque peut ainsi être utilisé pour caractériser une tour donnée :

la valeur de NUTm pour les conditions de design est calculée

la droite de pente n et de constante C est tracée et ajustée sur le point de design

pour des conditions d'utilisation autres, déterminées par la donnée des débits des fluides, l'abaque permet de trouver, à l'abscisse L/G et sur la droite caractéristique de la tour, les nouvelles valeurs de NUTm et de l'approche, ce qui fixe la température de sortie d'eau et donc la puissance. La température de sortie d'air s'en déduit. Pour un autre refroidissement ou une autre température humide de l'air ambiant, il est possible de recalculer un autre abaque. Connaissant les valeurs du couple (NUTm, L/G) à partir de l'abaque initial, on obtient la nouvelle approche.

Analogies avec des échangeurs

Étant donné que c'est la variation d'enthalpie de l'air humide saturé qui caractérise le mieux le comportement thermodynamique de l'air, un certain nombre d'auteurs considèrent que tout se passe comme si l'eau échangeait avec un fluide fictif dont la chaleur massique à pression constante serait égale à la capacité calorifique moyenne de l'air humide saturé, mais il est aussi possible de l'exprimer en fonction de la chaleur massique de l'air sec.

Il faut donc bien prendre garde aux conventions retenues pour ne pas se tromper dans les calculs. L'essentiel est d'être parfaitement homogène dans l'ensemble de l'approche retenue : il faut bien veiller à ce que les conventions utilisées pour l'identification des valeurs de C et n à partir des valeurs expérimentales soient les mêmes que celles retenues pour calculer e et NUT.

Le lecteur intéressé se référera aux documents cités en référence pour plus de détails.

Il nous semble cependant nécessaire de mettre en garde le lecteur : nous avons essayé d'implémenter cette approche sur les quelques données soit expérimentales soit fournies par les constructeurs que nous avons pu nous procurer, et nous nous sommes rendus compte qu'autant, appliquées à NUTm, les corrélations du type Merkel conduisent à des reconstitutions précises avec des valeurs de n et m proches de celles que nous avons indiquées, autant elles peuvent être différentes lorsque l'on a recours à une approche (epsilon, NUT) analogue à celles des échangeurs de chaleur secs. Nous recommandons donc la plus grande prudence lors de l'utilisation de cette analogie, et pensons qu'il est préférable d'appliquer le modèle de Merkel qui a fait ses preuves et est utilisé par la profession. Les calculs sont à peine plus complexes, et peuvent être faits avec des petits programmes ou macros Excel.

Ressources numériques disponibles dans le portail

Dans ce portail, les principales ressources concernant les tours de refroidissement sont les suivantes :

un modèle de tour à contact direct

un modèle de tour à contact indirect

une fiche-guide de TD permettant d'étudier le couplage d'une tour de refroidissement à une machine de réfrigération

Références

D.R. BAKER, H.A. SHRYOCK. 1961. A comprehensive approach to the analysis of cooling tower performance. ASME Transactions, Journal of Heat Transfer (August), 339.

J.E. BRAUN, S.A. KLEIN, J.W. MITCHELL, "Effectiveness Models for Cooling Towers and Cooling Coils", ASHRAE Transactions, Vol. 92, Part 2, p. 164-174, 1989 ASHRAE Handbook 2000, "Cooling Towers", chapter 36

ASHRAE Handbook 2000, "Cooling Towers", chapter 36

F. KREITH, "The CRC Handbook of Thermal Engineering", CRC Press Springer, 3 "Cooling Towers", by A.F. Mills, Chapter 4.9, 1999

On appelle pincement d'un échangeur l'écart minimal de température en son sein.

L'importance du pincement se manifeste surtout dans les problèmes de conception des réseaux d'échangeurs complexes, au point que de puissantes méthodes d'optimisation basées sur cette notion ont été développées.

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Quel est l’usage des tours de refroidissement ?

Tout d’abord, une tour de refroidissement est utilisée pour refroidir de l’eau :

• Soit seule(s) soit en complément des groupes froids pour les systèmes de climatisation en milieu tertiaire : immeubles de bureaux, centres commerciaux, hôpitaux, campus, data centres, etc.
• Tous process industriels nécessitant de refroidir son cycle de production : sucreries, distilleries, pétrochimie, agroalimentaire, métallurgie, sidérurgie, R&D, production d’énergie, etc.

Le refroidissement s’effectue par le biais d’une surface d’échange (packing). L’air étant en contact direct avec l’eau permet, par évaporation d’une faible quantité de celle-ci, d’abaisser sa température. De cette manière, il est possible de refroidir l’eau à une température plus basse que celle de la température sèche ambiante.

Quelles sont les avantages des tours de refroidissement ?

Les tours de refroidissement permettent d’optimiser ses rendements en :

• Maîtrisant la consommation électrique,
• Abaissant les consommations d’eau,
• Limitant les temps d’arrêt de maintenance pour une disponibilité des équipements toujours accrue, et des coûts de fonctionnement maitrisés.

Tours de refroidissement ouvertes

Tours de refroidissement fermées

Quelle tour pour quelle application .

Le choix d’un appareil fait l’objet d’une étude personnalisée pour répondre à chaque besoin spécifique :

• Le type d’application, industrielle ou tertiaire.
• La qualité de l’eau à refroidir (le choix de la surface d’échange est prépondérant)
• La puissance thermique à rejeter et/ou le débit d’eau à refroidir.
• La température de refroidissement souhaitée.
• La zone dédiée à son installation et l’environnement en fonction des contraintes acoustiques et visuelles (anti-panache).

Tour ouverte, fermée ou hybride ?

Les tours de refroidissement peuvent être constitués par deux types de circuit de refroidissement : d’un circuit ouvert ou fermé. Le type de circuit de refroidissement va être déterminant pour la façon exacte dont la transmission de chaleur se produit.

En effet, l’efficacité des procédés est directement liée à la température de fonctionnement des circuits d’eau.

De ce fait, le refroidissement évaporatif demeure le procédé le plus économique. Des températures d’eau froide inférieures à la température ambiante sont alors atteintes.

Tour aéroréfrigérante ouverte :

Une tour aéroréfrigérante ouverte ne comporte aucune séparation physique entre le circuit primaire (process) et secondaire (tour). En effet, l’eau à refroidir passe directement à l’intérieur de la tour et est distribuée en partie haute et de manière homogène sur la totalité de la surface d’échange du packing. L’air étant en contact direct avec l’eau permet, par évaporation d’une faible quantité de celle-ci, d’abaisser sa température. De plus, la ventilation mécanique, soufflante ou aspirante, permet de véhiculer l’air à contre-courant de l’eau. L’eau refroidie est alors récupérée dans le bassin pour retourner au process.

Les principaux avantages :

• Équipement permettant d’obtenir les températures d’eau les plus basses.
• Appareil compact.

Tour aéroréfrigérante fermée :

Une tour aéroréfrigérante fermée comporte une séparation physique entre le circuit primaire (process) et secondaire (tour). D’abord, l’eau à refroidir passe dans un échangeur à plaques accolé à la section ouverte. Ainsi, les deux circuits sont isolés et l’échange thermique s’effectue, d’une part, au travers de l’échangeur à plaques pour le circuit client, et d’autre part, dans le packing sur le même principe d’évaporation d’eau que pour la tour ouverte.

• L’eau du process n’est pas au contact de l’eau de la tour.
• Maitrise de la qualité d’eau et du risque d’un éventuel développement des bactéries,
• Maintenance simplifiée et sécurisée, car limité au volume d’eau de la tour.
• Coût de traitement d’eau faible, liée au volume stricte de la tour.

Tour aéroréfrigérante hybride ouverte ou fermée :

Une tour hybride ouverte ou fermée est une tour complétée par la mise en place d’une batterie sèche antipanache. En d’autres termes, l’ajout d’une batterie antipanache au sommet d’une tour ouverte ou fermée permet de réduire, voire supprimer le panache. À noter que la panache pourrait, à tort, être associée à une pollution, mais il ne s’agit que de vapeur d’eau.

L’efficacité d’une tour hybride est garantie par l’utilisation d’une batterie sèche associée à une vanne de variation de débit d’arrosage sur le corps d’échange (brevet JACIR). Ainsi, la désaturation par réchauffement de l’air en sortie de tour, et la diminution de l’humidification de l’air sur le packing assurent une réduction maximale du panache.

Au-delà de la seule suppression de panache, ce système permet de réduire la consommation d’eau jusqu’à 80 % , et représente un ultime obstacle aux entraînements vésiculaires possibles.

• Maitrise de la qualité d’eau et du risque d’un éventuel développement des bactéries. Elle reste une tour de refroidissement de l’eau, mais plus sécurisée.

En conclusion, JACIR met à un point d’honneur à la qualité et à la faciliter d’utilisation et d’exploitation de ses systèmes de refroidissement. Pour cela, des solutions existent, et doivent être optimisées dès la conception. 

• Les accès de maintenance sont facilités, permettant ainsi un accès suffisant pour agir rapidement et en toute sécurité.
• Nos équipements sont conçus pour limiter les consommations d’eau et d’énergie, conserver les performances dans le temps, et permettre une régulation en fonction de la demande du procédé, des variations des conditions extérieures et de l’environnement de travail.
• Une qualité de fabrication est assurée afin de maîtriser les dépenses de maintenance et permettre de à nos tours de refroidissement d’être programmé pour prévenir les aléas de production sur le long terme.

Fonctionnement du Refroidisseur Adiabatique :

Le refroidisseur adiabatique, appelé également Dry adiabatique, résulte de l’association d’un aéroréfrigérant sec et d’une section de pré-refroidissement d’air, Il fonctionnera majoritairement en mode sec puis en mode adiabatique, lorsque la charge thermique sera maximale notamment lors des saisons chaudes.

L’eau à refroidir circule dans les deux batteries verticales, elles-mêmes traversées par l’air ambiant. Le média à l’entrée est sec. Cet air est aspiré par une ventilation à variation de vitesse et régulée en fonction de la charge thermique afin de maintenir constante la température de sortie du fluide. L’air est ensuite évacué vers le haut, et l’eau refroidie est alors disponible à la sortie des batteries.

Mode adiabatique

Lorsque les conditions climatiques changent et que le refroidissement en mode sec devient insuffisant, le média est humidifié. L’air ambiant traversant le média du Topaz Néo se refroidit par humidification : l’air ainsi pré-refroidi traverse ensuite la batterie pour refroidir l’eau. L’eau d’humidification excédentaire est collectée dans un bac en acier inox, puis recyclée. L’économie d’eau est alors majeure, sans risque de propagation de bactéries. Cette section de pré-refroidissement a pour objectif d’abaisser la température de l’air ambiant par évaporation d’eau sur un média conçu spécifiquement pour cet usage.

• Aucun entraînement vésiculaire : Non soumis ICPE
• Faible consommation d’eau grâce au système de récupération d’eau avec pompe
• Maintenance aisée (Accès interne total)
• Aucun traitement d’eau nécessaire

DÉCOUVREZ NOS SOLUTIONS DE REFROIDISSEMENT ADIABATIQUE

Paramètres importants à prendre en compte sur la conception des tours de refroidissement :

Le type de circuit de refroidissement est déterminant pour la façon exacte dont la transmission de chaleur se produit : L’efficacité des procédés est directement liée à la température de fonctionnement des circuits d’eau. Le refroidissement évaporatif demeure le procédé le plus économique pour obtenir des températures d’eau froide inférieures à la température ambiante. Un procédé efficace devra optimiser ses rendements en maîtrisant la consommation électrique, en abaissant les consommations d’eau, en limitant les temps d’arrêt de maintenance pour une disponibilité des équipements toujours accrue, et des coûts de fonctionnement maîtrisés. Les solutions existent, et doivent être optimisées dès la conception : Faciliter les accès de maintenance, permettant un accès suffisant pour agir rapidement et en toute sécurité. Offrir des équipements conçus pour limiter les consommations, conserver les performances dans le temps, et permettre une régulation en fonction de la demande du procédé, des variations des conditions extérieures et de l’environnement de travail. Assurer une qualité de fabrication afin de maîtriser les dépenses de maintenance et permettre de les programmer à long terme pour prévenir les aléas de production.

Quelle est la différence entre une tour à tirage naturel et une tour de refroidissement à tirage forcé ?

La tour de refroidissement à tirage naturel de type hyperboloïde en béton (comme on les voit dans le secteur nucléaire) utilise « l’effet cheminée » pour évacuer la chaleur de l’eau à refroidir.

L’eau chaude est répartie au sommet de la tour, freinée par la surface d’échange, et profitant de l’action du vent naturel pour être refroidie par gravité.

Une partie de l’eau, en s’évaporant, provoque l’abaissement naturel de sa température.

Le tirage forcé permet de s’affranchir de l’action du vent naturel à l’aide d’un groupe moto ventilateur pour des installations métalliques ou polyester de plus petites tailles.

Cette extraction forcée mécanique améliore les performances et la régularité du courant d’air, sans influence des conditions météorologiques.

Ces groupes moto-ventilateurs peuvent être positionnés au bas de l’appareil (ventilation soufflante) ou au sommet de la tour (ventilation aspirante).

Le choix du type de ventilation dépend généralement des contraintes de l’installation : quantité d’eau à refroidir, faible consommation énergétique, niveau sonore, encombrement, etc., et sont utilisés sur tous types de tour, à circuit ouvert ou fermé.

Statut d’installation classée pour la protection de l’environnement (ICPE) des tours en France

En France, les tours de refroidissement sont considérées comme des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE) et sont répertoriées dans la rubrique 2921 de la nomenclature des installations classées. Elles sont contrôlées par les Agences Régionales de Santé et les Directions Régionales de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement (DREAL).

Les tours d’une puissance thermique évacuée supérieure ou égale à 3000 kW sont soumises à enregistrement ICPE. Les exploitants doivent respecter les prescriptions de l’arrêté ministériel du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de l’enregistrement au titre de la rubrique n° 2921.

Les tours d’une puissance thermique évacuée inférieure à 3000 kW sont soumises à déclaration ICPE. Les exploitants doivent respecter les prescriptions de l’arrêté ministériel du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de la déclaration au titre de la rubrique n° 2921.

Le contrôle du respect de ces prescriptions techniques par les exploitants est effectué par l’inspection des installations classées. Ces obligations réglementaires visent à limiter les risques environnementaux et sanitaires liés aux tours de refroidissement, et l’ensemble de nos tours ouvertes comme fermées y sont conformes.

Calculateur de performances de tour de refroidissement

Performances de la tour de refroidissement (%) :

À propos du calculateur de performances de la tour de refroidissement (formule)

Un calculateur de performances de tour de refroidissement est un outil utilisé pour calculer les performances ou l'efficacité d'une tour de refroidissement en fonction de la saisie de trois valeurs de température : la température de l'eau chaude, la température de l'eau froide et la température du bulbe humide.

La formule utilisée dans le calculateur est :

E = (H−C)∗100/(H−W)

Où E est la performance/efficacité de la tour de refroidissement exprimée en pourcentage, H est la température de l'eau chaude, C est la température de l'eau froide et W est la température du bulbe humide.

La formule de performance des tours de refroidissement est basée sur le principe selon lequel les tours de refroidissement fonctionnent en utilisant le refroidissement par évaporation pour transférer la chaleur du flux d'eau chaude vers l'atmosphère. L'eau chaude circule dans la tour et est pulvérisée sur un matériau d'emballage. L'air circule également dans la tour et entre en contact avec l'eau chaude lorsqu'elle circule sur le matériau d'emballage. Cela provoque l’évaporation d’une partie de l’eau, ce qui absorbe la chaleur de l’eau restante et abaisse sa température.

La température du bulbe humide est une mesure de la température la plus basse pouvant être atteinte grâce au refroidissement par évaporation. Elle est déterminée en mesurant la température d’une ampoule de thermomètre recouverte d’une mèche humide et exposée à l’air en mouvement. La température du bulbe humide représente la température à laquelle l’eau de la tour s’évaporera compte tenu des conditions atmosphériques actuelles, telles que l’humidité.

La formule des performances de la tour de refroidissement relie la différence entre la température de l’eau chaude et la température de l’eau froide à la différence entre la température de l’eau chaude et la température du bulbe humide. Il exprime l’efficacité de la tour de refroidissement en termes de quantité de chaleur transférée du flux d’eau chaude vers l’atmosphère. Une performance plus élevée de la tour de refroidissement indique une tour de refroidissement plus efficace, ce qui signifie qu'une plus grande quantité de chaleur est transférée de l'eau chaude vers l'atmosphère pour un ensemble donné de conditions de fonctionnement.

Dans l'ensemble, le calculateur de performances des tours de refroidissement et la formule qu'il utilise sont des outils importants permettant aux ingénieurs et aux opérateurs d'évaluer les performances des tours de refroidissement et d'optimiser leur fonctionnement afin de garantir un transfert de chaleur efficace et efficient.

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Qu'est-ce qu'une tour de refroidissement et comment fonctionne une tour de refroidissement ?

Si vous êtes curieux de connaître les processus industriels et les machines massives qui rendent possibles les commodités modernes, vous êtes au bon endroit. Aujourd'hui, nous allons faire la lumière sur un héros méconnu du monde industriel : la tour de refroidissement.

Qu'est-ce qu'une tour de refroidissement ?

Vous vous demandez peut-être : « Qu'est-ce qu'une tour de refroidissement exactement ? En termes simples, une tour de refroidissement est un dispositif de rejet de chaleur. Il récupère la chaleur résiduelle des processus industriels et la libère dans l'atmosphère, en utilisant généralement de l'eau et un processus d'évaporation pour évacuer la chaleur. C'est comme donner à l'industrie un climatiseur géant.

C'est un composant fondamental dans de nombreuses applications industrielles, fournissant une source fiable d'eau fraîche tout au long de l'année. Idéaux pour des températures de fonctionnement allant de 70 °F à 100 °F (21,1 °C à 37,8 °C), ces appareils contribuent à dissiper la chaleur indésirable de divers processus et machines. Les industries tirant parti de cette technologie comprennent, mais sans s'y limiter, le moulage par injection, les aliments et les boissons, les produits chimiques, les systèmes laser, les machines-outils, les semi-conducteurs, etc.

Malgré les conceptions et les fabricants différents, le principe de fonctionnement de base de toutes les tours de refroidissement reste constant : le refroidissement par évaporation. Ce mécanisme universel est au cœur du fonctionnement de ces systèmes, faisant des tours de refroidissement un atout indispensable dans les besoins de refroidissement industriels.

Composants d'une tour de refroidissement

Maintenant, décomposons la tour de refroidissement en ses principaux composants comme si nous faisions une visite guidée à l'intérieur de cette machine impressionnante :

• Les compresseurs hermétiques sont principalement utilisés dans les réfrigérateurs domestiques, le moteur et le compresseur sont enfermés dans un boîtier en acier également connu sous le nom de conteneur hermétique où aucun gaz ou liquide ne peut entrer ou s'échapper des joints de soudure soudés autour du conteneur. Châssis et boîtier : Il s'agit de la structure de la tour, généralement constituée de matériaux robustes comme le métal ou la fibre de verre.
• Les compresseurs hermétiques sont principalement utilisés dans les réfrigérateurs domestiques, le moteur et le compresseur sont enfermés dans un boîtier en acier également connu sous le nom de conteneur hermétique où aucun gaz ou liquide ne peut entrer ou s'échapper des joints de soudure soudés autour du conteneur. Remplir : C'est là que l'action se passe. Le remblai augmente la surface de contact entre l'air et l'eau.
• Les compresseurs hermétiques sont principalement utilisés dans les réfrigérateurs domestiques, le moteur et le compresseur sont enfermés dans un boîtier en acier également connu sous le nom de conteneur hermétique où aucun gaz ou liquide ne peut entrer ou s'échapper des joints de soudure soudés autour du conteneur. Bassin d'eau froide : Celui-ci collecte l'eau refroidie au bas de la tour, où elle est renvoyée pour refroidir le processus industriel.
• Les compresseurs hermétiques sont principalement utilisés dans les réfrigérateurs domestiques, le moteur et le compresseur sont enfermés dans un boîtier en acier également connu sous le nom de conteneur hermétique où aucun gaz ou liquide ne peut entrer ou s'échapper des joints de soudure soudés autour du conteneur. Éliminateurs de dérive : Ces gars capturent les gouttelettes d'eau qui pourraient être emportées avec l'air qui s'échappe.
• Les compresseurs hermétiques sont principalement utilisés dans les réfrigérateurs domestiques, le moteur et le compresseur sont enfermés dans un boîtier en acier également connu sous le nom de conteneur hermétique où aucun gaz ou liquide ne peut entrer ou s'échapper des joints de soudure soudés autour du conteneur. Ventilateurs : Ce sont les héros méconnus. Ils aspirent l'air à travers la tour, facilitant le processus d'évaporation.

Le processus : comment fonctionne une tour de refroidissement

Passons maintenant à la partie amusante - comment fonctionne une tour de refroidissement. C'est assez ingénieux, vraiment:

• L'eau chaude du processus industriel entre dans la tour de refroidissement.
• L'eau est répartie à l'intérieur de la tour, généralement sur le remblai, pour augmenter sa surface.
• Les ventilateurs aspirent l'air à travers la tour, et cet air évapore une petite partie de l'eau chaude.
• Cette évaporation refroidit l'eau restante, qui est recueillie dans le bassin.
• L'eau refroidie est ensuite pompée vers le processus industriel, et le cycle recommence. Propre, hein ?

Types de tours de refroidissement

Il existe plusieurs types de tours de refroidissement, chacune avec sa particularité dans le processus :

1. Tours à contre-courant

Dans une conception à contre-courant, l'air est dirigé verticalement vers le haut, se déplaçant à contre-courant de l'eau qui tombe. Cette configuration est compacte, offrant un encombrement réduit par rapport aux autres conceptions. Cela en fait un bon choix pour les endroits où l'espace est limité. Cependant, en raison du déplacement de l'air et de l'eau dans des directions opposées, les tours à contre-courant nécessitent généralement des ventilateurs plus puissants, et donc plus énergivores, pour surmonter la résistance du mouvement d'air vers le haut.

2. Tours à flux croisés

Les tours à flux croisés utilisent une conception où l'air se déplace horizontalement, perpendiculairement au flux d'eau descendant. Cette conception minimise la chute de pression d'air à travers la tour et peut donc fonctionner avec des ventilateurs à faible consommation d'énergie par rapport aux tours à contre-courant. La conception conduit à des tours plus grandes en raison de l'espace requis pour que l'air se déplace horizontalement à travers l'eau qui tombe. Les tours à flux croisés sont appréciées pour leur facilité d'entretien car de nombreux composants sont facilement accessibles.

3. Tours à tirage naturel

Les tours à tirage naturel tirent parti du principe de flottabilité, où l'air chaud et humide monte naturellement et est évacué dans l'atmosphère sans avoir besoin de ventilateurs mécaniques. Ces tours sont généralement assez hautes, leur hauteur impressionnante facilitant cet « effet cheminée » naturel. Cette conception est économe en énergie car elle ne nécessite pas de ventilateurs mécaniques, mais la plus grande taille et les coûts de construction plus élevés sont des considérations importantes. Ils sont généralement utilisés dans les grands processus industriels où une quantité importante de chaleur doit être rejetée.

4. Tours de tirage mécanique

Les tours de tirage mécaniques utilisent des ventilateurs pour générer un flux d'air à travers la tour. Contrairement aux tours à tirage naturel, ces conceptions ne dépendent pas de la flottabilité naturelle pour le mouvement de l'air et n'ont donc pas besoin d'être aussi hautes. Ils peuvent être conçus avec une configuration à contre-courant ou à courant croisé, ce qui les rend polyvalents pour diverses applications. L'utilisation de ventilateurs permet de contrôler le débit d'air, améliorant ainsi l'efficacité du rejet de chaleur. Cependant, ces tours consommeront plus d'énergie en raison de l'utilisation de ventilateurs mécaniques.

Efficacité et maintenance des tours de refroidissement

Un bon entretien est la clé pour optimiser l'efficacité et prolonger la durée de vie des tours de refroidissement. Cela implique des inspections de routine, un entretien et des mesures préventives pour identifier et résoudre les problèmes potentiels dès le début. Voici un aperçu des différentes étapes de la maintenance des tours de refroidissement.

Nettoyage régulier

Le maintien de la propreté de la tour de refroidissement est crucial pour son fonctionnement optimal. Cela comprend le nettoyage du bassin pour éliminer tous les sédiments et empêcher la croissance des algues, ce qui pourrait obstruer le débit d'eau et réduire l'efficacité du refroidissement. De plus, le milieu de remplissage de la tour doit être maintenu propre pour assurer un contact air-eau maximal.

Traitement de l'eau

La qualité de l'eau utilisée dans la tour de refroidissement influence directement ses performances. Un traitement régulier de l'eau, y compris l'utilisation de biocides, d'algicides et d'inhibiteurs de tartre, peut prévenir des problèmes tels que la corrosion, le tartre et la croissance biologique, qui peuvent endommager la tour de refroidissement et réduire son efficacité.

Inspection des composants mécaniques

Les pièces mécaniques d'une tour de refroidissement, telles que les ventilateurs, les moteurs et les courroies, nécessitent une inspection régulière pour détecter tout signe d'usure. Le remplacement ou la réparation en temps opportun de ces pièces peut prévenir les pannes et maintenir les performances de la tour.

Surveillance des performances des tours de refroidissement

Une surveillance régulière des performances est essentielle pour s'assurer que la tour de refroidissement fonctionne aussi efficacement que possible. Cela implique le suivi de paramètres clés tels que le débit d'eau, le débit d'air et la capacité de refroidissement, entre autres. Toute modification importante de ces paramètres pourrait indiquer un problème nécessitant une attention immédiate.

Préparation de saison

Comme les tours de refroidissement sont exposées aux éléments, elles doivent être préparées pour différentes saisons. Par exemple, avant le début de l'hiver, il est essentiel d'hiverner correctement la tour de refroidissement pour éviter le gel. À l'inverse, se préparer pour l'été implique de s'assurer que la tour de refroidissement peut supporter les charges plus élevées associées à un temps plus chaud.

Phew! C'est beaucoup à assimiler. Qui aurait cru que les tours de refroidissement étaient si complexes et intéressantes ? Mais rappelez-vous, comme une grande partie de notre monde moderne, ils sont cachés à la vue de tous, assurant tranquillement le bon fonctionnement et l'efficacité de nos industries. Ainsi, la prochaine fois que vous verrez ce panache de vapeur s'élever dans le ciel, vous saurez exactement ce qui se passe. Apprendre n'est-il pas génial?

Merci d'avoir pris le temps de nous rejoindre dans ce voyage à travers le monde fascinant des tours de refroidissement. Si vous l'avez trouvé aussi intéressant que nous, pourquoi ne pas partager cet article avec un ami ? Vous pourriez simplement déclencher une passion pour les processus industriels - et c'est plutôt cool, non ?

Note de l'auteur: Hé, cher lecteur ! J'espère que vous avez apprécié cette plongée dans le monde des tours de refroidissement autant que j'ai aimé l'écrire. Ils font partie de ces choses auxquelles nous ne pensons pas souvent, mais sans eux, notre monde serait très différent. Voici les héros méconnus du monde industriel - les tours de refroidissement. Restez curieux et continuez à poser des questions. Qui sait ce que vous découvrirez ensuite ?

Bonjour! Je m'appelle Leo et je mets à votre service plus d'une décennie d'expertise dans les machines de refroidissement industrielles. Je suis ici pour partager des idées, des conseils et des solutions issus de mon parcours professionnel, dans l'espoir de vous aider dans vos besoins en refroidissement industriel. Bienvenue sur mon blog et je suis ravi de partager cet espace avec vous.

3 Commentaires sur “ Qu'est-ce qu'une tour de refroidissement et comment fonctionne une tour de refroidissement ? ”

Merci d'avoir souligné que les médias de remplissage dans les tours de refroidissement doivent être maintenus propres afin qu'il y ait un contact air-eau maximal. Je peux imaginer l'importance de gérer et d'entretenir ces éléments lorsqu'il s'agit de processus de tour de refroidissement afin d'éviter des problèmes dans leurs processus. Cela pourrait aussi avoir un effet sur la sécurité des travailleurs à proximité lorsque toutes les composantes ne sont pas contaminées et ne fonctionnent pas correctement, à mon avis.

Y a-t-il une pollution causée par l’utilisation de la tour de refroidissement ?

Oui, l’utilisation de tours de refroidissement peut provoquer certains types de pollution, même si elles sont largement utilisées pour dissiper la chaleur des processus industriels ou des systèmes de réfrigération. Les principaux types de pollution associés aux tours de refroidissement comprennent :

Pollution thermique : les tours de refroidissement libèrent de la chaleur dans l'environnement, ce qui peut augmenter la température des plans d'eau à proximité, affectant la vie aquatique et l'écosystème local.

Pollution de l'eau : Le processus d'évaporation dans la tour de refroidissement peut concentrer et libérer des produits chimiques dans les eaux usées, polluant potentiellement les sources d'eau. De plus, le traitement de l’eau des tours peut inclure des biocides et d’autres produits chimiques qui, s’ils ne sont pas manipulés correctement, peuvent contaminer les eaux de surface ou souterraines.

Pollution atmosphérique : Bien que moins courantes, les tours de refroidissement peuvent émettre de la vapeur d'eau qui, dans certaines conditions, peut contribuer à la formation de brouillard ou de nuages. De plus, si l’eau utilisée contient des produits chimiques volatils, ceux-ci peuvent être rejetés dans l’atmosphère. En cas de systèmes mal gérés ou de technologie obsolète, des légionelles, la bactérie responsable de la maladie du légionnaire, peuvent être émises à travers les aérosols produits par la tour.

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• GUIDE D’OPÉRATION ET DE MAINTENANCE POUR LES TOURS DE REFROIDISSEMENT

TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES: FONCTIONNEMENT ET MAINTENANCE

Guide pous les tour aéroréfrigérantes.

Toutes les usines industrielles, la météo, le refroidissement ou la production d’énergie sont caractérisées par des émissions de chaleur plus ou moins importantes en termes quantitatifs. Cette chaleur « résiduelle » a, sauf dans certains cas, une contenu à faible énergie qui ne rend pas sa récupération possible ou pratique. Par conséquent, il doit être dissipé à l’extérieur d’une manière ou d’une autre.

• Qu’est-ce que sont les tours de refroidissement , à quoi servent-elles et comment fonctionnent-elles ?
• Que signifie  ‘évaporatif’ ?
• Quels sont les composants et matériaux utilisés dans les tours de refroidissement ?
• Quels types de tours de refroidissement existent ?
• Où et pourquoi sont-elles utilisées ? Applications industrielles et civiles .
• Qu’est-ce que sont les purges et leur rôle dans les tours de refroidissement ?
• Comment entretenir et traiter l’eau de refroidissement ?

TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES: QU'EST-CE QUE SONT, À QUOI SERVENT ET COMMENT FONCTIONNENT-ELLES?

Les tours aéroréfrigérantes utilisent la chaleur latente de l'évaporation.

Les tours aéroréfrigérantes peuvent encore mieux effectuer le processus d’échange de chaleur de l’eau / air. A l’intérieur, le phénomène d’évaporation se produit en utilisant des composants simples et efficaces. En général, ils ont besoin d’une maintenance minimale.

Pour mieux comprendre comment la dissipation de la chaleur se produit, il est nécessaire de connaître deux concepts:

• Chaleur sensible. La quantité d’énergie calorique qui est ajoutée ou soustraite d’un élément physique (comme une batterie avec ailettes) pour modifier sa température.
• Chaleur latente . Il est essentiellement basé sur le changement d’état qui peut subir une substance en raison de l’incorporation ou de la perte de chaleur. Dans le cas de l’eau, il peut passer d’une phase liquide à une phase solide (glace), si la chaleur est retirée lorsque le point de congélation atteint. Il peut également passer de la phase liquide à la soude (vapeur) si la chaleur est incorporée lorsque le point d’ébullition atteint. La chaleur latente est ensuite définie comme la chaleur qui est introduite ou éliminée pour changer l’état de l’eau. En particulier, dans les systèmes de refroidissement de l’évaporation, la chaleur latente de l’évaporation est définie.

Une tour de refroidissement doit offrir de l’eau comme surface possible du contact d’air, de sorte que l’échange de chaleur est optimal.

Ceci est réalisé au moyen d’une surface d’échange de chaleur, spécialement conçu à cet effet. Cette surface d’échange, la remplissage, doit être sélectionnée en fonction de la qualité de l’eau pour être refroidie, des liquides possibles en suspension, de son efficacité et de La facilité pour la maintenance ultérieure.

QUELLE EST LA TEMPÉRATURE DU BULBE HUMIDE ?

La température du bulbe humide est définie comme la température que nous mesurons si l’air était avec une humidité relative de 100%. Si l’ampoule d’un thermomètre est humidifiée avec de l’eau, l’évaporation de cette eau fait tomber la température du thermomètre.

Plus l’humidité relative inférieure sera inférieure à la température du bulbe humide par rapport à la température ambiante. La température du bulbe humide fournit une référence précise de la température de sortie théoriquement réalisable par la tour de refroidissement.

Profitant de ce concept, les tours de refroidissement peuvent refroidir les liquides bien en dessous de la température ambiante.

L'efficacité énergétique des tours aéroréfrigérantes

Compte tenu de sa simplicité constructive, combinée à la grande efficacité en termes de relation de coût par kW dissipé, les tours de refroidissement restent aujourd’hui le dispositif de refroidissement le plus utilisé à la fois dans la sphère civile et surtout dans l’industriel.

En effet, il n’y a pas de pièce mobile particulière, sauf un ventilateur qui peut être installé à la fois en aspiration et en impulsion. D’un autre côté, la consommation d’électricité est vraiment réduite par rapport aux autres systèmes de refroidissement.

Surtout en présence de grandes quantités de chaleur à se dissiper (par exemple, en acier, des usines chimiques, des plantes électriques), les tours de refroidissement n’ont pas de rival en termes d’énergie électrique utilisée et de l’espace limité requis pour son installation. Dans le même temps, les températures réalisables , en termes d’eau réfrigérée, sont bien inférieures à la température ambiante . Au contraire, les systèmes non évaporatifs sont très soumis à cette limite de température car les systèmes d’évaporation fonctionnent en utilisant une évaporation latente (la limite minimale que l’eau peut atteindre est la température de l’ampoule humide).

COMPARAISON DES TECHNOLOGIES DE REFROIDISSEMENT: RÉFRIGÉRATEURS SECS, ADIABATIQUES, ÉVAPORATIFS ET REFROIDISSEURS

Lorsque vous devez sélectionner un système de réfrigération industriel ou civil, le choix doit être fait en tenant compte des points fondamentaux qui garantissent le système le plus approprié. En particulier, les deux températures de fonctionnement requises et celles liées aux conditions environnementales du site d’installation doivent être prises en compte.

Les systèmes de refroidissement à sec ou les refroidisseurs secs sont basés sur un échange de chaleur sensible. La limite dans ce cas est fixée par la température du liquide de refroidissement, c’est-à-dire l’air ambiant. Ce type de refroidissement peut atteindre des températures minimales d’environ 5 ° C au-dessus de la température ambiante.

Les nouveaux systèmes adiabatiques de paragraphe combinent le refroidissement par air avec une petite évaporation de l’eau qui leur permet d’atteindre les températures de refroidissement similaires à la température ambiante.

Si nous devons refroidir de grandes quantités d’eau ou réduire significativement la température, la meilleure option est d’utiliser une tour de refroidissement . Avec celle-ci, nous pouvons atteindre un refroidissement d’environ 3 °C au-dessus de la température du bulbe humide. Comparée à des options telles que le refroidisseur à air sec (dry cooler) ou le système adiabatique, la tour de refroidissement permet d’atteindre des températures beaucoup plus basses.

Dans des situations nécessitant des températures extrêmement basses, l’alternative serait une machine frigorifique (chiller) ou un refroidisseur . Bien que ces dispositifs aient une consommation électrique élevée, ils sont la seule option viable pour certains cas.

Tout cela nous aide à préciser qu’il n’y a pas de système de réfrigération « bon pour toutes les stations ». Faire un choix approprié est basé sur les exigences de conception et les conditions environnementales. Cela signifie optimiser la consommation d’énergie, en réduisant l’espace avec des systèmes dans des conditions de travail au maximum.

Un chapitre séparé est supprimé représente les unités de refroidissement. Dans ce cas, cependant, ce sont des machines qui utilisent des composants mécaniques spécifiques pour obtenir un refroidissement (compresseurs, évaporateurs) et non des éléments « naturels » tels que l’air ou l’eau.

TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES: TAILLE, COMPOSANTS ET MATÉRIAUX UTILISÉS

Nous savons ce qu’est une tour de refroidissement et le principe physique qu’elle utilise pour maintenir une performance optimale. Ensuite, nous examinerons son processus de construction et, plus important encore, les critères selon lesquels elle est dimensionnée.

Comment dimensionner une tour : l'importance de la température du bulbe humide

Le dimensionnement des tours d’évaporation est réalisé en tenant compte de certains paramètres fondamentaux :

• Énergie thermique à dissiper,
• Température de l’eau entrant dans la tour
• Température que vous souhaitez atteindre en sortie,
• Conditions thermo-hygrométriques (c’est-à-dire, température et humidité) caractéristiques de la zone d’installation.

Cette information spécifique représente une donnée décisive pour un dimensionnement correct. En effet, elle permet d’identifier avec précision le paramètre de la température du bulbe humide. Cela définit les conditions environnementales les « plus défavorables » de la zone d’installation et la limite à laquelle l’eau refroidie par la tour de refroidissement tend à atteindre.

Composants de la tour et matériaux utilisés :

Pr incipaux composants qui distinguent les tours aéroréfrigérantes (tours de refroidissement) à circuit ouvert ou fermé.

• Structure principale de confinement et de support de la tour de refroidissement: peut être en tôle, en fibre de verre ou les deux.
• Remplissage ou paquet d’échange de chaleur (dans les tours à circuit ouvert) ou serpentins d’échange de chaleur .
• Ventilateur axial ou centrifuge : seul dispositif mécanique en mouvement. « Force » l’évaporation de l’eau nécessaire pour le refroidissement.
• Système de distribution d’eau : généralement constitué d’une série de tubes et de buses.
• Séparateur de gouttes:  situé immédiatement en amont du ventilateur. A la fonction de retenir les gouttes d’eau, qui seraient autrement entraînées vers l’extérieur par le flux d’air du ventilateur.

TYPES DE TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES

Le choix des différents types et variantes de construction des tours de refroidissement est effectué lors de la phase de conception. La sélection est faite en fonction de l’application à laquelle elles sont destinées, ou de la taille du système.

Les variables les plus fréquentes qui peuvent guider le choix sont, dans l’ensemble, les suivantes :

• l’énergie thermique dissipée,
• la nature de l’eau à refroidir,
• le type de processus,
• le contexte dans lequel a lieu l’installation (civil ou industriel),
• des exigences spécifiques d’installation, par exemple, s’il s’agit d’une nouvelle installation ou d’un remplacement.

TYPES DE TOURS DE REFROIDISSEMENT ÉVAPORATIVE

Tours aéroréfrigérantes préassemblées en usine et installées sur site.

Les tours de refroidissement de type modulaire peuvent être fabriquées aussi bien en métal qu’en d’autres matériaux moins « sensibles » à la présence d’eau et à son éventuel effet de corrosion, comme la fibre de verre. Les tours de refroidissement montées sur site sont construites à partir d’une structure métallique ou avec des profilés pultrudés en fibre de verre, voire même en béton (tours classiques hyperboliques des centrales nucléaires).

Tour de refroidissement combinée avec des échangeurs de chaleur

Les tours évaporatives à circuit fermé constituent une alternative valable lorsque l’on souhaite refroidir le consommateur de manière « indirecte ». Autrement dit, on préfère que le liquide du circuit de réfrigération ne soit pas contaminé par l’air.

Le même type de refroidissement indirect peut être réalisé avec une tour évaporative à circuit ouvert combinée à un échangeur de chaleur à plaques ou un échangeur de chaleur à faisceau tubulaire. 

Tour aéroréfrigérant combinée avec des condenseurs refroidis à l'eau.

Les tours de refroidissement sont également utilisées dans le refroidissement civil, mais surtout industriel et commercial. En particulier, on les trouve en combinaison avec le condenseur des unités de réfrigération refroidies par eau – chillers – et aujourd’hui plus que jamais dans les unités d’absorption.

TOURS AÉRORÉFRIGÉRANTES: PRINCIPALES APPLICATIONS INDUSTRIELLES ET CIVILES

• Refroidissement industriel
• Refroidissement commercial
• HVAC (Chauffage, Ventilation, Climatisation)
• Processus industriels

Tour aéroréfrigérante: la solution optimale pour les grandes puissances

Tous les autres systèmes de refroidissement , qu’il s’agisse de ventilation, adiabatiques ou frigorifiques, représentent une alternative possible lorsque la puissance thermique à dissiper est relativement modeste. Par exemple, pour donner une référence, en dessous de 1 MW. Cependant, ils deviennent extrêmement antieconomiques lorsqu’il s’agit de puissances très élevées , même de plusieurs MW.

Dans le secteur industriel, on utilise à la fois des tours de refroidissement à circuit ouvert et à circuit fermé . Dans ces dernières, le fluide à refroidir, qui peut toujours être de l’eau ou un mélange d’eau et de glycol, circule à l’intérieur d’un serpentin de tubes lisses qui est humidifié extérieurement avec de l’eau. Cette évaporation extrait la chaleur du fluide interne.

Exemples de domaines d'application

À titre d’exemple, nous présentons une liste de domaines d’application industriels ou civils dans lesquels les tours de refroidissement remplissent leur fonction d’élimination de la chaleur des processus.

• Centrales nucléaires, thermiques, géothermiques et au charbon.
• Installations pétrolières et gazières : on utilise souvent de grandes tours de refroidissement industriel.
• Raffineries.
• La production de plastiques et le traitement thermique des métaux (comme les aciéries et les fonderies).
• Cogénération et trigénération.
• Systèmes de climatisation dans les bâtiments civils et industriels (domaine du HVAC).
• Supermarchés en combinaison avec des refroidisseurs.
• Petites installations de production telles que les glaciers.

Solutions standard ou silencieuses

Un autre élément qui influe sur le choix de la solution constructive la plus appropriée est la zone d’installation. Dans un contexte civil (hôpitaux, centres commerciaux, systèmes de climatisation), il est préférable d’opter pour une solution à faible impact acoustique. Dans ce cas, un équipement de refroidissement conçu avec de faibles émissions sonores ou facilement atténuables sera privilégié.

En revanche, dans une zone industrielle , bien que les limites de bruit soient présentées comme une exigence de conception, elles sont certainement moins contraignantes.

Ces dernières années, il y a eu une tendance à orienter le choix dans le secteur civil vers des tours aéroréfrigérantes avec des ventilateurs centrifuges . En revanche, les versions avec des ventilateurs axiaux étaient préférées pour les processus industriels.

De nos jours, il existe des tours de refroidissement avec des ventilateurs axiaux tout aussi efficaces et silencieuses.

Une solution pour chaque installation: la collecte d'informations

Enfin, il est également nécessaire de connaître les limites dimensionnelles ou d’autres situations préétablies qui peuvent définir un choix.

Par exemple, dans le cas d’un remplacement, il peut y avoir un réservoir existant ou un espace défini par l’installation précédente qui doit être adapté.

Les différents aspects doivent être discutés au cours de la phase de collecte des données entre le client et le fournisseur. Il incombe au fournisseur de jouer un rôle de « conseiller » auprès du client afin de s’assurer que la proposition est la meilleure d’un point de vue technique et économique.

ENTRETIEN ET TRAITEMENT DE L'EAU DE REFROIDISSEMENT

Comme tous les dispositifs inclus dans un système technologique, les tours aéroréfrigérant nécessitent un programme d’entretien régulier et, en cas de panne, extraordinaire.

En raison de leur extrême simplicité de construction, les tours ne nécessitent généralement pas une attention particulière, mais plutôt l’observation de quelques directives très simples mais efficaces pour les maintenir toujours à leur rendement maximal. La sécurité et l’efficacité vont de pair.

Le traitement de l'eau dans la tour de refroidissement

Les aspects les plus délicats peuvent certainement être liés à la nature de l’eau en circulation. C’est-à-dire, non seulement l’attention portée au type d’eau à refroidir, mais aussi la manière dont cette eau est contrôlée et conditionnée pour éviter qu’elle ne se détériore d’un point de vue physique-chimique.

La qualité de l'eau de refroidissement

De plus, la nature de l’eau à refroidir a une influence considérable. Elle définira le choix des matériaux de construction à utiliser. Comme mentionné précédemment, cela sera également un facteur déterminant pour le choix du remplissage le plus approprié. En présence d’eau particulièrement agressive ou acide , il est préférable d’opter pour des matériaux en acier inoxydable ou en fibre de verre. Cette dernière est intrinsèquement insensible à la plupart des agents chimiques

En revanche, si l’eau peut être contaminée par le processus, entraînant avec elle des impuretés ou d’autres contaminants de diverses natures, y compris organiques, il sera nécessaire d’évaluer le type de remplissage. Parmi les différents types disponibles, on trouve les dispositifs anti-incrustants, les canaux verticaux non croisés et les packs « splash » classiques basés sur le principe de l’entraînement de gouttes, entre autres.

Purges et apports dans les tours aéroréfrigérantes

Les tours évaporatives atteignent leur objectif de refroidissement de l’eau par évaporation forcée d’une certaine quantité d’eau. La quantité d’eau évaporée est directement proportionnelle à la quantité de chaleur à dissiper . En particulier, environ 1 litre d’eau est perdu pour chaque 600 kcal de charge thermique éliminée.

Cela représente l’un des rares aspects « critiques » à gérer dans les systèmes de refroidissement par évaporation par rapport à d’autres technologies de refroidissement.

L’eau évaporée pour obtenir le refroidissement doit être réintégrée dans le circuit. Il est conseillé d’effectuer cette opération en conditionnant la qualité de l’eau. De cette manière, il n’y aura pas d’infiltrations et de dépôts dans le circuit lui-même. Cela est dû au fait que les sels contenus dans l’eau évaporée restent dissous dans l’eau restante, qui augmente en concentration. En résumé, il est essentiel de maintenir sous contrôle le fait que certains seuils ne soient pas dépassés. Normalement, un traitement anticalcaire approprié, une purge partielle de l’eau contenue dans le circuit et un traitement biocide sont plus que suffisants à cette fin.

L’eau évaporée est une conséquence de la chaleur dissipée et ne peut donc pas être modifiée en termes quantitatifs. 

L’eau définie comme « purge » peut être modifiée et a pour fonction de maintenir la quantité de sels dissous dans certaines limites

Bonnes pratiques du fabricant de tours aéroréfrigérantes (ou de refroidissement)

Les composants qui constituent les tours de refroidissement bénéficient également d’une gestion correcte. Les échangeurs de chaleur ont une durée de vie plus longue, les moteurs et les ventilateurs fonctionnent dans de meilleures conditions, car une eau corrosive pourrait détériorer les parties les plus sensibles.

En ce qui concerne les pratiques à suivre pour obtenir cette condition, il suffit généralement de suivre les instructions spécifiques fournies par le fabricant . Ils doivent être respectés en ce qui concerne les contrôles et la maintenance périodiques, ainsi que les paramètres chimico-physiques pour l’eau en circulation. Cependant, il existe des directives plus générales, souvent également mentionnées dans les manuels des fabricants, qui fournissent des « bonnes pratiques » valables pour tous les systèmes utilisant des tours de refroidissement. Des organismes prestigieux dans ce domaine sont Eurovent, Cooling Technology Institute ou AEFYT .

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Modélisation, dimensionnement et analyse des performances des tours de refroidissement sèches à tirage naturel avec et sans pré-refroidissement

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The Lewis factor and its influence on the perfo...

Le facteur de Lewis et son impact sur la prévision de la performance des tours de refroidissement humides.

The lewis factor and its influence on the performance prediction of wet-cooling towers..

Auteurs : KLOPPERS J. C. , KRÖGER D. G.

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The effect of the Lewis factor, or Lewis relation, on the performance prediction of natural draft and mechanical draft wet-cooling towers is investigated. The Lewis factor relates the relative rates of heat and mass transfer in wet-cooling towers. The history and development of the Lewis factor and its application in wet-cooling tower heat and mass transfer analyses are discussed. The relation of the Lewis factor to the Lewis number is also investigated. The influence of the Lewis factor on the prediction of wet-cooling tower performance is subsequently investigated. The Poppe heat and mass transfer analysis of evaporative cooling are considered as the Lewis factor can be explicitly specified. It is found that if the same definition or value of the Lewis factor is employed in the fill test analysis and in the subsequent cooling tower performance analysis, the water outlet temperature will be accurately predicted. The amount of water that evaporates, however, is a function of the actual value of the Lewis factor. If the inlet ambient air temperature is relatively high, the influence of the Lewis factor, on tower performance diminishes. It is very important, in the view of the Lewis factor that any cooling tower fill test be conducted under conditions that are as close as possible to the conditions specified for cooling tower operating conditions.

• Titre original : The Lewis factor and its influence on the performance prediction of wet-cooling towers.
• Identifiant de la fiche : 2006-0133
• Langues : Anglais
• Source : International Journal of thermal Sciences - vol. 44 - n. 9
• Date d'édition : 09/2005
• Thèmes : Evaporateurs, condenseurs et autres échangeurs thermiques ; Transfert de masse ; Circulation du fluide : tuyauterie, régulation, automatisme, sécurité
• Mots-clés : Transfert de masse ; Transfert de chaleur ; Tour de refroidissement ; Recherche

GENERALISATION AUX AEROREFRIGERANTS DE LA METHO...

• Auteurs : MARTIN ZORRAQUINO J. V., MENDIA F., HERNANDEZ A.
• Date : 10/08/1991
• Langues : Français
• Source : New challenges in refrigeration. Proceedings of the XVIIIth International Congress of Refrigeration, August 10-17, 1991, Montreal, Quebec, Canada.
• Formats : PDF

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A GENERAL THEORY OF WET SURFACE HEAT EXCHANGERS...

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• Source : Bull. int. Assoc. Shell spat. Struct. - vol. 34 - n. 1

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