[설비공학실험]냉각탑 성능실험 예비보고서

1. 냉각탑 이란?
기계나 산업공정에서 발생하는 열을 제거하기 위하여 사용된 온수를 온수보다 낮은 주위의 공기로 열교환 방식을 이용하여 물과 직접 접촉시켜 온수를 냉각해 재 사용할 수 있도록 만들어진 기계장치를 말한다.
냉각탑은 수자원의 제약과 하천의 오염 등으로 인해 주변의 자연 냉각수를 이용에 한계가 있는데 이러한 한정된 냉각수를 해결하기 위해 물을 재순환시켜 사용하는 장치로 가장 안전하고 효율적인 열 교환기 이며 수자원 절약장치 이기도 하다.
냉각탑의 기본원리는 물과 공기의 온도 차를 이용하는 열전달에 의한 증발감열과 물 자신의 증발을 이용하는 물질 전달에 의한 현열 냉각의 두 가지 작용으로 행하여 지는데 그 중 증발 잠열에 의한 냉각이 75%이고 현열 냉각이 25%로 증발식 냉각탑의 기본원리가 된다. 냉각탑에서 물을 냉각시키는 방법으로 증발을 최대한 이용하는데 공기의 흐름을 최대한의 물표면을, 그리고 가장 긴 시간 동안 접촉시키도록 설계한다. 즉 물의 체공시간을 늘리고, 접촉 표면적을 최대화 하며, 풍량을 증대시켜 물과 공기의 접촉을 최대한 증대 시켜서, 최대한의 증발이 일어 나도록 해야 한다.

2. 냉각 원리
선풍기는 찬 바람을 내는 것이 아니고 단지 주변의 공기를 불어 주는 기기인데 여름철 선풍기 앞에 있으면 시원해 지는 이유는 피부 땀샘을 통하여 배출된 땀이 선풍기 바람에 의해 증발되면서 신체 피부의 열을 뺏어 가기 때문이다. 냉각탑은 이왿� 같이 물의 일부가 증발되면서 물의 열을 뺏어가는 자연의 증발 원리를 이용한 기계장치인 것이다.
냉각탑은 증발 효과를 높이기 위해서 대기의 공기를 냉각탑 내부로 유입하는 팬, 물을 보다 효과적으로 증발시키기 위하여 적당한 크기의 물 입자로 만들어 주는 분배계통 그리고 공기왿� 물 흐름의 접촉 표면적과 접촉시간을 늘려 주는 충진재가 냉각탑 내부에 갖추어져 있다. (충진재는 물의 흐름을 적절히 방해할 수 있는 형태로 만들진 것으로 공기왿� 물이 접촉하는 표면적을 늘여 증발을 극대화 시키는 역할을 한다.)
물 1 ㎏을 증발시키는데 필요한 기화열은 597㎉로 이는 곧 물 1㎏이 증발되면 물로부터 597㎉의 열을 뺏어가는 것과 같다. 가령 1kg의 냉각수에서 1%가 증발되면 냉각수에서 5.97℃의 열을 뺏는 결과가 되는 것이다. 물의 열이 공기로 전달되는 과정을 다음 그림과 같이 도식화 할 수 있다.