Hồ phun sương
Hồ phun sương (Spray pond) là một hồ chứa nước trong đó nguồn nước bị gia nhiệt (ví dụ từ một nhà máy điện) được làm mát trước khi tái sử dụng bằng cách phun nước nóng qua các vòi phun vào bầu không khí mát hơn. Quá trình làm mát diễn ra thông qua sự trao đổi nhiệt với không khí xung quanh, bao gồm cả truyền nhiệt dẫn nhiệt giữa các giọt nước với không khí bao quanh và làm mát bay hơi (phương thức cung cấp phần lớn hiệu quả làm mát, thông thường chiếm 85 đến 90% tổng lượng nhiệt được giải phóng). Mục tiêu tối thượng của việc thiết kế hồ phun nước là nhằm bảo đảm một mức độ tiếp xúc đầy đủ giữa nguồn nước nóng nạp vào và bầu không khí xung quanh, từ đó thúc đẩy tiến trình truyền nhiệt diễn ra thuận lợi. Hồ phun nước là tiền thân của tháp giải nhiệt thông gió tự nhiên, loại kết cấu sở hữu hiệu suất vận hành cao hơn rất nhiều và tối ưu hóa diện mạo không gian nhưng lại có chi phí xây dựng đắt đỏ hơn hẳn. Một hồ phun nước đòi hỏi quỹ đất có diện tích gấp 25 đến 50 lần so với tháp giải nhiệt. Mặc dù vậy, một số hồ phun nước vẫn tiếp tục được đưa vào khai thác sử dụng trong bối cảnh hiện nay.
.jpg)
Vòi phun sương
Độ cao của mỗi vòi phun sương so với bề mặt của lòng hồ nên duy trì ở dải thông số giữa 1,5m và 2,0m. Bản thân các vòi phun phải được lựa chọn sao cho cung ứng biên độ đường kính phun mong muốn tại bề mặt hồ, đồng thời đạt được chiều cao phun tối đa từ 2,5m trở lên phía trên vòi phun. Chỉ chỉ số này sẽ cung cấp một khoảng thời gian tiếp xúc đầy đủ giữa không khí và nước, hoàn toàn có thể đạt được với mức áp suất phân phối duy trì ở ngưỡng giữa 50 và 75 kPa đo tại vòi phun. Hiệu năng vận hành của một hồ phun nước phụ thuộc phần lớn vào tính hiệu quả của hệ thống vòi phun được lắp đặt. Về mặt lý tưởng, các vòi phun được lựa chọn nên cung cấp một tia phun mịn, phân phối đồng đều dưới cấu hình hình nón, sở hữu năng lực cho các hạt chất lơ lửng nhỏ đi qua mà tuyệt đối không gây tắc nghẽn và dễ dàng tháo dỡ để súc rửa làm sạch. Kích thước giọt sương điển hình đạt được bởi vòi phun hồ giải nhiệt biến thiện giữa 3 mm và 6 mm. Mặc dù các giọt sương có kích thước nhỏ hơn sẽ cung cấp hiệu suất làm mát tốt hơn do tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích tăng lên, việc khởi tạo chúng lại đòi hỏi một mức sụt áp cực đoan qua vòi phun và có thể dẫn đến thảm kịch gia tăng sự thất thoát do gió cuốn các hạt nước ra khỏi lòng hồ.
Kích cở hồ
Diện tích bề mặt đặc định của hồ phun nước thường có xu hướng dao động trong dải giữa 1,2 và 1,7m² cho mỗi m³/h lưu lượng nước cần làm mát. Biên độ chiều rộng được lựa chọn cho kênh chắn giọt nước bay (drift channel) bao quanh vùng hoạt động của hồ (vùng chứa các vòi phun) phụ thuộc vào một chuỗi các nhân tố, bao gồm cường độ gió thịnh hành, kích thước trung bình của các giọt sương do vòi phun sản sinh, và sự hiện tồn của bất kỳ kết cấu kiến trúc công trình lân cận nào có thể nhạy cảm với hiện tượng sương mù hoặc giọt nước bắn, chẳng hạn như đường giao thông, nhà dân dốc vai mềm. Chiều rộng kênh chắn giọt nước từ 3 đến 4m thông thường được khuyến nghị thắt chặt áp dụng. Nhằm đạt mức hiệu quả cao nhất xét về mặt truyền nhiệt, các hồ phun nước bắt buộc phải luôn được định vị định hướng với các vách cạnh chiều dài vuông góc với hướng Gió thịnh hành.
Thêm vào đó, hồ phun nước nên được chế tác với cấu hình càng dài và càng hẹp càng tốt (tức là sở hữu tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài ở mức tối thiểu thấp nhất), nhằm rút ngắn chiều dài quãng đường mà khối không khí xung quanh bắt buộc phải di chuyển băng qua lòng hồ. Độ sâu của một hồ phun nước gây ra rất ít tác động biến đổi đến hiệu suất nhiệt lượng nội tại của nó. Mặc dù vậy, hồ bắt buộc phải chứa đựng một khối lượng nước đầy đủ để nạp đầy toàn bộ các hệ thống máng dẫn (flumes), giếng bịt kín và cửa hút của máy bơm trong suốt dòng quy trình khởi động nhà xưởng cơ khí. Theo các tài liệu kỹ thuật quy chuẩn, độ sâu hồ phun nước giữa 0,9 m và 1,5 m thường được khuyến nghị, trong đó định mức độ sâu 0,9 m là thông số phổ biến nhất. Ngoài ra, một lượng dung tích thặng dư bổ sung phía trên mức vận hành thông thường bắt buộc phải được bố trí sẵn bên trong hồ để tiếp nhận toàn bộ lượng nước súc rửa xả ra từ các máng dẫn, giếng bịt và cửa hút bơm khi nhà máy dừng hoạt động dập lửa. Tỷ lệ thất thoát do gió cuốn và bốc hơi của các hồ phun nước sở hữu bản thiết kế truyền thống dao động trong khoảng từ 3 đến 5%.
Hiệu suất nhiệt lượng
Hiệu suất nhiệt lượng của một hồ phun nước hoàn toàn có khả năng được tính toán dựa theo mức độ tiệm cận sát của nó với mức nhiệt độ bão hòa (nhiệt độ bầu ướt) của không khí theo công thức toán học: (TH - TC) / (TH - TW), bên trong cấu trúc có các ký hiệu viết dưới dạng chỉ số đại diện cho nhiệt độ của dòng nước nóng nạp vào và dòng nước mát đầu ra, và biểu thị cho mức nhiệt độ bầu ướt của không khí. Thông thường, các hồ phun nước gặt hái được mức hiệu suất nhiệt lượng duy trì ở dải giữa 50% và 70%. Các chi tiết kỹ thuật thặng dư về phân mục ước tính hiệu năng vận hành hoàn toàn có thể được tìm thấy trực tiếp bên trong hệ thống tài liệu văn chương kỹ thuật cơ khí chuyên sâu.[1]
Đơn cử
Tại nước Anh vào thập niên 1950, đã hiện tồn chính thức chín nhà máy điện quốc doanh công cộng vận dụng hệ thống hồ phun nước để xả nhiệt. Thông số thông lượng công suất dòng chảy của hồ chứa được đo lường định mức bằng đơn vị triệu gallon mỗi giờ (mgph). Quy đổi định mức sòng phẳng: 1 mgph = 1,263 m³/s.[2]
| Nhà máy điện | Sản lượng điện năng công suất (MW) | Thông lượng dòng chảy hồ chứa (mgph) |
|---|---|---|
| Barugh | 10 | 0,45 |
| Blackburn Meadows | 12 | 0,37 |
| Bolton | 96 | 4 × 0,75 |
| Epsom | 1,0 | — |
| Finchley | 4,7 | — |
| Harrogate | 8 | 0,75 |
| Hartshead | 124 | 0,4 |
| Scarborough | 7,0 | 0,35 |
| Sutton Coldfield | 1,0 | 0,07 |
Xem thêm
Chú thích
Liên kết ngoài
- Thermodynamics, an engineering approach, 7th edition, Yunus A. Cengel and Michael A. Boles
- Injection Water Cooling - Spray Ponds: with image