냉각탑 설치 전 검토사항

냉각탑의 정의

냉각탑은 냉동기 응축기의 열을 대기로 내보내는 열교환장치다.

응축기에서 데워진 냉각수를 공기와 직접 접촉시켜 일부를 증발시킨다.

증발열이 물에서 빠져나가므로 물은 외기 습구온도 가까이까지 식는다.

냉각수 순환과 구성요소

냉각수는 상부 살수장치를 통해 충전재 위로 분사된다.

충전재는 물과 공기의 접촉 면적을 넓히는 내부 재료다.

일부 물이 증발하며 잠열을 빼앗아 나머지 물의 온도를 낮춘다.

식은 물은 냉각수조에 모였다가 펌프로 응축기에 되돌아간다.

열 제거 원리와 식

열은 주로 증발열로 빠져나가고, 일부는 대류 열전달로 빠져나간다.

증발량은 냉각 열량을 증발잠열로 나눈 값이다.

냉각범위는 입구수온과 출구수온의 차이다.

접근온도는 출구수온과 외기 습구온도의 차이다. 작을수록 성능이 좋다.

계산 예제

가상의 설계 예로 옥상 냉각탑의 냉각 능력을 계산해 본다.

물의 밀도를 1 kg/L로 보면 300 L/min은 5 kg/s다.

냉각 열량은 질량유량, 비열, 온도차를 곱해 구한다. 결과는 104.65 kW다.

이를 1 RT = 3.516 kW로 나누면 약 29.8 RT가 된다.

증발잠열을 2,440 kJ/kg로 두면 증발 손실은 약 0.043 kg/s다.

헷갈리는 점과 직접 풀기

팬을 하부에 두면 흡입 공기 속도가 높아 재순환 위험이 크다.

상부 흡출식은 배출 속도가 높아 재순환이 적다.

옥상 설치는 운전 중 물 무게와 진동을 포함해 구조 하중을 검토한다.

배치 간격과 방진 설계도 함께 점검해야 한다.

정답과 정리

답은 하부다. 흡입 속도가 높아 재순환 위험이 크기 때문이다.

정리한다. 냉각탑은 증발로 열을 버리는 열교환장치다.

설치 전에는 구조 하중, 배치 간격, 진동, 백연과 비산을 검토한다.

이 네 가지를 빠뜨리지 않는 것이 채점의 핵심이다.