閉回路冷却塔はどのように機能するのでしょうか?{0}}

内部密閉媒体循環：コア熱媒体の輸送

密閉型冷却塔の主な特徴は、冷却媒体（通常は軟水、エチレングリコール溶液、または特殊な熱伝達流体）が、外気やスプレー水と直接接触することなく、密閉されたコイル ループ内を循環することです。-これが「密閉」であることの本質です。

運転中、冷却される高温媒体（例えば、チラーまたは工業用反応器からの高温媒体）は、循環ポンプによって密閉冷却塔の熱交換コイルに送られます。媒体はコイル内を連続的に流れ、媒体が運ぶ熱をコイルの壁に伝えます。

コイルは通常、熱伝導性と耐食性に優れたステンレス鋼、チタン合金、または銅合金で作られており、媒体からコイル壁への急速な熱伝導が可能です。熱伝達後、低温媒体はコイル出口を通って冷却された機器に戻り、熱を吸収し続け、連続的な閉じた循環を形成します。

このリンクの鍵は、媒体の劣化やパイプラインの腐食を引き起こす可能性のある媒体の漏れや空気の侵入を防ぐためにループの気密性を維持することです。したがって、システムには通常、膨張タンク（圧力変動のバランスをとるため）、補給ポンプ（培地の損失を補うため）、および精密フィルター（不純物を除去するため）が装備されています。-

外部スプレーと蒸発熱交換: 大気への熱伝達

密閉冷却塔の外部は開放構造を採用しており、スプレー水の蒸発と空気の対流によってコイルからの熱を放散します。-これがコアの放熱リンクであり、「スプレー水の循環」と「蒸発 + 対流熱交換」の 2 つのステップに分かれています。

スプレー水の循環

塔の下部には排水溜めが設置されています。スプレーポンプはサンプ内の冷却水を加圧し、上部スプレー装置を通じて熱交換コイルの外面に均等にスプレーし、均一な水膜を形成します。スプレー水はコイルの外壁に完全に接触し、壁から伝わる熱を吸収し、温度上昇後にサンプに戻り、スプレー水の内部循環が完了します。サンプには通常、熱交換効率に影響を与える可能性があるスプレー水中のスケールや微生物の増殖を防ぐために、水質安定剤投与装置が装備されています。

蒸発 + 対流熱交換

軸流ファンは密閉型冷却塔の底部または側面に設置されます。ファンが作動すると、タワーの外側から周囲温度の空気が取り込まれ、空気はコイルと水膜の間の隙間を通って上方に通過します。このとき、2 種類の熱交換が発生します。顕熱交換-空気は高温の水膜に直接接触し、温度差によって熱を伝えます。- 2番、潜熱交換-スプレー水の一部は空気流の下で蒸発し、大量の蒸発潜熱（全熱放散の 70% ～ 80% を占める）を吸収し、コイル外壁の温度が急速に低下します。

加熱され加湿された空気はタワーの上部から排出され、ほとんどの熱が奪われますが、蒸発しなかったスプレー水はリサイクルのためにサンプに戻ります。少量の蒸発損失は、真水を補充することで補われます。

風量調整と補助システム: 運用効率の最適化

さまざまな負荷や環境条件に適応するために、密閉型冷却塔には風量調整と補助システムが装備されており、動作の安定性とエネルギー効率が確保されています。

可変周波数ファン制御：熱交換コイル出口の媒体温度に応じてファンの回転数（または動作ファン数）を自動調整します。冷却負荷が低い場合は、エネルギーを節約するためにファンの速度が低下します。夏場など周囲温度が高すぎる場合は、風量を高めて放熱効果を確保するために回転数を上げます。

凍結防止装置-: 寒冷地や冬期の低負荷運転時は、低温によりコイル内の媒体が凍結する場合があります。{0}}このシステムには、媒体温度を氷点以上に維持するための電気トレース、蒸気トレース、または循環バイパス装置が装備されています。その間、スプレーシステムは「乾式運転」（スプレーを停止し、熱交換を空気の対流のみに依存する）に切り替えることができ、スプレー水の凍結によるタワーの損傷を回避できます。

デミスター設計：塔頂部にデミスターを設置し、スプレー水中の微細な水滴を捕集します（捕集率99％以上）。これにより、水の無駄が削減されるだけでなく、周囲環境の湿気や腐食の原因となる水滴が空気とともに排出されることも防止されます。

全体的な作業プロセスの概要

閉回路冷却塔の動作は次のように要約できます。高温の媒体がコイルに入る → コイルの壁を通した熱伝導 → スプレー水が熱を吸収する → 空気が蒸発して熱を奪う → 冷却された媒体が戻る。

高温媒体は密閉されたコイル内を流れ、熱はコイル壁を通って外部のスプレー水膜に伝達されます。ファンによって導入された空気は水膜と接触し、蒸発と対流によってタワーから熱を運び出します。冷却された媒体はリサイクルのために装置に戻りますが、スプレー水は少量の蒸発損失が補われながら塔内を繰り返し循環します。

この設計は、開放型冷却塔の高効率の蒸発熱放散という利点を維持しながら、冷却媒体と外界との直接接触によって引き起こされる汚染やスケールの問題を回避し、「高効率の熱放散 + 媒体の保護」という 2 つの目標を達成します。-