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Connaissances de base des tours de refroidissement.
Qu'est-ce qu'une tour de refroidissement (humide, atmosphérique) ?
Une tour de refroidissement est un dispositif de rejet de chaleur qui extrait la chaleur perdue dans l'atmosphère par le refroidisse-
ment d'un courant d'eau à une température plus basse. Le type de rejet de chaleur dans une tour de refroidissement est appelé
« évaporatif » en ce sens qu'il permet à une petite partie de l'eau refroidie de s'évaporer en un courant d'air en mouvement pour
fournir un refroidissement significatif au reste de ce courant d'eau. La chaleur du courant d'eau transféré dans le courant d'air
élève la température de l'air et son humidité relative à 100 %, et cet air est rejeté dans l'atmosphère. Les dispositifs d'évaporation
de rejet de chaleur tels que les tours de refroidissement sont couramment utilisés pour fournir des températures d'eau nettement
inférieures à celles obtenues avec des dispositifs de rejet de chaleur « refroidis par air » ou « secs », comme le radiateur dans une
voiture, en obtenant cependant un fonctionnement plus efficace au niveau des coûts et de l'efficacité énergétique des systèmes
ayant besoin de refroidissement. Pensez aux moments où vous avez vu refroidir rapidement quelque chose en y mettant de
l'eau qui s'évapore, se refroidissant rapidement, comme un radiateur de voiture surchauffé. Le potentiel de refroidissement d'une
surface humide est bien meilleur que celui d'une surface sèche.
Les applications courantes pour les tours de refroidissement fournissent de l'eau refroidie pour la climatisation, la fabrication et la
production d'énergie électrique. Les plus petites tours de refroidissement sont conçues pour traiter des flux d'eau de seulement
quelques gallons d'eau par minute alimentés dans de petits tuyaux comme ceux présents dans une résidence, tandis que les
plus grands refroidissent des centaines de milliers de gallons par minute (environ 5 mètres) de diamètre sur une grande centrale
électrique.
Le terme générique « tour de refroidissement » est utilisé pour décrire à la fois l'équipement de rejet de chaleur direct (circuit
ouvert) et indirect (circuit fermé). Alors que la plupart des gens considèrent une « tour de refroidissement » comme un dispositif de
rejet de chaleur par contact direct, la tour de refroidissement indirect, parfois appelée «tour de refroidissement à circuit fermé »
est néanmoins également une tour de refroidissement.
Une tour de refroidissement à circuit direct ou à circuit ouvert est une structure fermée avec des moyens internes pour distribuer
l'eau chaude qui lui est fournie sur un emballage en forme de labyrinthe ou « remplissage ». Le remplissage fournit une interface
air-eau considérablement étendue pour permettre le chauffage de l'air et l'évaporation. L'eau est refroidie lorsqu'elle descend à
travers le remplissage par gravité, en contact direct avec l'air qui la traverse. L'eau refroidie est ensuite recueillie dans un bassin
d'eau froide sous le remblai d'où elle est pompée à travers le processus pour absorber plus de chaleur. L'air chauffé et chargé
d'humidité quittant le remblai est évacué dans l'atmosphère à un point suffisamment éloigné des entrées d'air pour éviter qu'il ne
soit repris dans la tour de refroidissement.
Le remplissage peut être constitué de plusieurs surfaces mouillées, principalement verticales, sur lesquelles une mince pellicule
d'eau se dépose (remplissage de film) ou plusieurs niveaux d'éclaboussures horizontales qui créent une cascade de nombreuses
petites gouttelettes ayant une grande surface combinée (remplissage par éclaboussures).
Une tour de refroidissement indirecte ou à circuit fermé n'implique aucun contact direct de l'air et le fluide, habituellement de l'eau
ou un mélange de glycol, est refroidi. Contrairement à la tour de refroidissement ouverte, la tour de refroidissement indirecte est
composée de deux circuits de fluide séparés. L'un est un circuit externe dans lequel l'eau est recirculée à l'extérieur du deuxième
circuit, qui est composé de faisceaux de tubes (bobines fermées) qui sont connectés au processus pour le fluide chaud étant re-
froidi et retourné dans un circuit fermé. L'air est aspiré à travers l'eau de recirculation en cascade sur l'extérieur des tubes chauds,
assurant un refroidissement par évaporation similaire à une tour de refroidissement ouverte. Pendant le fonctionnement, la cha-
leur s'écoule du circuit de fluide interne, à travers les parois des tubes des serpentins, jusqu'au circuit externe, puis par chauffage
de l'air et évaporation d'une partie de l'eau vers l'atmosphère. Le fonctionnement des tours de refroidissement indirectes est donc
très similaire à la tour de refroidissement ouverte, à une exception près. Le fluide de traitement en cours de refroidissement est
contenu dans un circuit « fermé » et n'est pas directement exposé à l'atmosphère ou à l'eau externe recirculée.
Dans une tour de refroidissement à contre-courant, l'air se déplace vers le haut à travers les faisceaux de remplissage ou de
tubes, l'opposé du mouvement vers le bas de l'eau. Dans une tour de refroidissement à flux transversal, l'air se déplace horizon-
talement à travers le remplissage lorsque l'eau descend.
Les tours de refroidissement sont également caractérisées par les moyens par lesquels l'air est déplacé. Les tours de refroidis-
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