Thiết kế tháp giải nhiệt sử dụng tỷ lệ L/G và phương trình Merkel (từng bước)

Thiết kế tháp giải nhiệt theo phương trình Merkel (dựa trên truyền khối) và tỷ lệ L/G (tỷ lệ nước/không khí) bao gồm các bước:

1) Xác định thông số đầu vào (nhiệt tải, nhiệt độ nước vào/ra, nhiệt độ bầu ướt),

2) Tính toán L/G (tối ưu hóa hiệu quả),

3) Áp dụng phương trình Merkel để xác định số tháp/chiều cao,

4) Thiết kế vật liệu (fill), quạt, khung,

5) Kiểm tra trở lực không khí và tính toán quạt; tất cả đều dựa trên nguyên lý cân bằng năng lượng và khối lượng, không dùng quy tắc kinh nghiệm.

Các bước thiết kế chi tiết:

Xác định thông số công nghệ và môi trường:
- .
Tính toán Tỷ lệ Nước/Không khí (L/G):
Xác định Số Tháp và Chiều cao tháp (Sử dụng Phương trình Merkel):
- Phương trình Merkel liên quan đến enthalpy của không khí ướt và nhiệt dung riêng ở điều kiện hoạt động, giúp tính toán số lượng “tháp nhỏ” (stage) hoặc chiều cao tổng thể của tháp.
- Công thức cơ bản:
- Tính toán các giá trị enthalpy (từ đồ thị tâm nước) và tích phân để tìm chiều cao thực tế.
Chọn Vật liệu làm đầy (Fill) và Thiết kế phân phối nước:
- Fill: Vật liệu tạo bề mặt tiếp xúc lớn giữa nước và không khí (film-fill hoặc splash-fill).
- Phân phối nước: Thiết kế vòi phun (nozzle) và máng phân phối để đảm bảo nước phủ đều bề mặt fill.
Tính toán Quạt và Trở lực không khí:
- Tính công suất quạt dựa trên lưu lượng không khí và trở lực đường ống (pressure drop) của tháp (qua fill, lưới chắn nước).
- Sử dụng phương trình tổn thất áp suất (ví dụ: phương trình của Ergun hoặc đơn giản hóa) cho các thành phần trong tháp.
Thiết kế cấu trúc và Bồn chứa:
- Chọn vật liệu (FRP, thép, bê tông).
- Thiết kế bồn nước lạnh và bồn thu nước nóng/lạnh, hệ thống tuần hoàn.
Lựa chọn Vị trí lắp đặt:
- Nơi có không khí sạch, thoáng đãng, tránh nguồn nhiệt và hóa chất ăn mòn.