냉각탑 성능·장해

정의

냉각탑은 냉동기 응축기의 냉각수를 실외 공기와 직접 접촉시켜 물을 식히는 장치다.

물 일부가 증발할 때 빼앗는 증발잠열로 나머지 물의 온도가 내려간다.

냉각탑 크기는 습구온도, 어프로치, 냉각범위 세 값으로 정해진다.

원리

물 1kg이 증발하면 25℃ 기준 약 2,440kJ의 열이 대기로 빠져나간다.

열수지식에서 냉각 열량은 온도강하로 구한 값과 증발잠열로 구한 값이 같다.

그래서 습구온도가 낮을수록, 즉 공기가 건조할수록 냉각 능력이 커진다.

계산 예

입구 37℃, 출구 32℃, 외기 습구온도 27℃인 가상 조건으로 계산한다.

냉각범위는 입구수온에서 출구수온을 뺀 값이라 5℃가 된다.

어프로치는 출구수온에서 습구온도를 뺀 값이라 역시 5℃가 된다.

두 값은 서로 독립적으로 정해지는 설계 변수다.

개방형과 밀폐형

냉각탑은 냉각수가 대기와 직접 닿는지에 따라 개방형과 밀폐형으로 나뉜다.

개방형은 냉각 효율이 높지만 증발 손실과 농축, 수질 관리 부담이 크다.

밀폐형은 코일 안을 순환해 관리가 쉬우나 설비비와 크기가 커진다.

공조설비에는 소형이고 풍량 제어로 안정적인 강제통풍식이 널리 쓰인다.

수계 장해

개방형 수계 장해는 스케일, 부식, 생물오염, 퇴적물이 대표적이다.

스케일은 경도 성분 농축이 원인이라 블로우다운과 스케일 방지제로 막는다.

부식은 용존산소와 pH가 관련되므로 용존산소 제거와 부식 억제제로 대응한다.

생물오염은 미생물 번식이 원인이라 살생물제 투입과 충전재 세정이 필요하다.

직접 풀기

방금 배운 냉각범위를 직접 구해 보자.

입구 37℃, 출구 32℃이면 냉각범위는 몇 ℃인가?

정답은 5℃다. 입구수온에서 출구수온을 뺀 값이다.

정리

정리하면 냉각탑 크기는 습구온도, 어프로치, 냉각범위로 정해진다.

어프로치는 출구수온에서 습구온도를 뺀 값이고, 냉각범위는 입구수온에서 출구수온을 뺀 값이다.

개방형 수계 장해는 현상, 원인, 대책을 짝지어 써야 감점을 막는다.