개방형·밀폐형 냉각탑

냉각탑의 정의

냉각탑은 온수를 공기와 직접 또는 간접 접촉시켜 물의 일부 증발로 열을 빼앗는 열교환 장치다.

응축기에서 데워진 냉각수를 외기와 접촉시켜 재사용 가능한 온도로 낮춘다.

접촉 방식에 따라 냉각수가 외기와 직접 닿는 개방형과 밀폐형으로 나뉜다.

냉각 원리

냉각 원리는 물과 공기의 온도차에 의한 현열 전달과 물이 증발하며 흡수하는 잠열, 두 가지다.

실제 냉각에서는 증발잠열 작용이 지배적이다.

증발잠열 냉각이 약 75%, 현열 냉각이 약 25%를 차지하는 것으로 알려져 있다.

개방형과 밀폐형 비교

개방형은 냉각수가 외기와 직접 접촉하고, 밀폐형은 내부 유체가 외기와 닿지 않는다.

설치 비용은 개방형이 낮고 밀폐형이 높다.

수질 관리는 개방형에 부담이 크고, 밀폐형은 내부 유체를 보호하기 쉽다.

냉각수가 외기와 직접 접촉하는 형식을 한 문제로 확인해 보자.

정답은 개방형이다. 냉각수 자체가 외기에 노출되는 형식이다.

개방형의 냉각 흐름

개방형에서는 응축기에서 온도가 올라간 냉각수를 살수장치로 분사한다.

물은 충전재를 흘러내리며 일부 증발하고, 나머지 물은 냉수조에 모인다.

냉각된 물은 순환펌프로 응축기에 재공급되며, 증발한 만큼 보충수가 필요하다.

헷갈리는 점과 한계

첫 번째 실수는 출구수온을 외기 습구온도보다 낮게 쓰는 것이다.

증발식 냉각탑은 습구온도 이하로 내려갈 수 없으므로 출구수온은 습구온도보다 높아야 한다.

설계 접근온도는 보통 3~4℃ 정도로 잡는다.

이 한계를 한 문제로 확인해 보자.

정답은 내릴 수 없다. 증발 냉각은 습구온도에서 한계가 생긴다.

정리

정리하면 냉각탑은 응축기 냉각수를 외기와 접촉시켜 식히는 열교환 장치다.

원리는 증발잠열이 지배적이며, 개방형과 밀폐형은 냉각수와 외기의 접촉 방식으로 나뉜다.

대향류와 직교류는 공기 흐름 방향만 다르고, 출구수온은 습구온도보다 높게 설계한다.