KR900002627B1 - 냉각탑의 모니터장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

냉각탑의 모니터장치
제 1 도는 본 발명에 따른 파라미터전달자와 모듈 성능 연산기를 가진 냉각탑의 개략도.
제 2 도는 냉각탑의 성능을 모니터 하기 위한 총 냉각탑 모니터장치를 나타낸 블록 다이어그램.
제 3 도는 냉각탑을 통하여 흐르는 이론적 또는 이용가능한 물의 흐름을 연산하는데 사용되는 습구(濕球)온도를 발생시키기 위한 논리회로를 나타낸 블록 다이어그램.
제 4 도와 제 5 도는 냉각탑을 위한 공기의 근접양, 범위 및 습구온도를 도시한 그래프.
제 7 도와 제 8 도는 제 3 도의 블록 다이어그램에 사용하기 위한 물의 증기압에 대한 외부온도와 습구(濕球)온도에 대한 엔탈피 또는 에너지량와의 관계를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 냉각탑 12 : 고온수 입구
14 : 하우징 15 : 팬
16 : 냉각수 출구 17 : 송풍기
20 : 모니터장치 21,22,35 : 비교기
22,24,25,26,31,32 : 함수발생기 28,29 : 분할기
30,39 : 연산논리회로 38 : 합산유니트
본 발명은 냉각탑의 모니터장치에 관한 것으로, 특히, 간편한 기능블록을 이용하여 냉각탑의 성능을 모니터하는 냉각탑의 모니터장치에 관한 것이다.
냉각탑은 물로 열을 제거하는데 이용되는 정상류(定常流)장치이다. 대부분의 산업공정에 있어서는 폐열이 발생되며, 이 폐열은 반드시 제거시켜야한다. 냉각탑들은 물의 표면적을 대기(大氣)에 넓게 노출시켜서 물이 냉각되도록 질량과 에너지전달을 복합적으로 이용하게 된다. 물의 표면은 필름표면의 형태를 나타내도록 하거나 스프래싱으로 방울이 생기도록 함으로서 넓어지게 되며, 또한 물을 살포하여 작은 방울이 생기도록 할수도 있다. 이때, 공기는 흐르는 물에 대해 가로지르도록 하거나 반대방향으로 흐르게 한다.
이러한, 냉각탑 및 냉각탑의 성능을 측정하는 방법에 대해서는 사라(ASHRAE)의 장치편랍(1975) 21장에 기술되어 있다.
여기서, 냉각탑의 성능은 고급 프로그래밍 언어를 가진 컴퓨터에 의해서만 연산이 가능할 뿐 애널로그장치로는 그 연산을 효과적으로 할 수 없을 것이다. "급냉기장치의 에너지보존조작"(저자 : 케이.시나모히이든과엔.올만스테드)에는 냉각탑의 성능을 연산하기 위한 디지털 컴퓨터의 사용에 대해 기술되어 있다. 요오크 디비죤 보그, 워너사의 케이.코포가 펴낸 논문에 냉각탑의 성능값을 얻어 내는 계산법에 대해 소개되어 있지만, 이 계산법 역시 고급 프로그래밍 언어를 가진 컴퓨터를 사용하여야만 가능한 것이다.
현재 컴퓨터를 제외하면 냉각탑의 성능을 모니터할 수 있는 효과적인 기기는 없을 뿐 아니라, 컴퓨터들은 고급언어를 필요로 하므로 비교적 처리과정에 오랜 시간이 걸리며, 그 조작을 위해 고도로 훈련된 인력을 필요로 하므로 비용이 많이 드는 단점이 있다.
본 발명은 냉각탑의 성능을 모니터하는데 컴퓨터 또는 고급언어를 필요로 하지 않고, 그 성능을 연산하는 모니터 장치로서, 독자적인 방식으로 조립된 간단한 함수블록을 이용하게 된다. 따라서, 냉각탑 성능을 모니터하는데 비용이 적게 들 뿐 아니라 고속으로 성능을 모니터할 수 있게 된다.
이에, 본 발명의 목적은 간단한 함수블럭과 여러개의 파라미터전달자를 이용하여 냉각탑에 대한 성능을 연산할 수 있는 냉각탑의 모니터장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 냉각탑으로부터 나오는 냉각수출구 온도, 냉각탑으로 들어가는 고온수의 온도 및 냉각탑의 주변온도를 나타내는 신호를 전달하기 위한 온도 전달자를 가지며, 냉각탑으로부터 나가는 물의 흐름과 냉각탑을 통해서 흐르는 공기 흐름을 나타내는 신호를 전달하기 위한 물흐름 전달자와 공기흐름전달자가 제공되어 있으며, 냉각탑의 외부상대습도를 나타내는 신호가 제공되도록 상대습도전달자들을 이용하게 되는 냉각탑의 모니터장치를 제공하되 여기에는 별도 함수블록으로서 상기의 외부 온도전달자와 상대습도전달자와 연결되어 있으면서 습구온도를 주변습도와 온도의 함수로 연산하는 제 1 연산수단과, 다른 전달자와 상기 제 1 연산수단과 연결되어 있으면서 이론적인 값으로 이용가능한 물의 흐름을 입구, 출구온도 및 공기흐름과 함께 탑의 정격인자의 함수로 연산하는 제 2 연산수단과, 상기 물흐름전달자와 상기 제 2 연산수단과 연결되어 있으면서 실제흐름과 이용가능하거나 이론적인 흐름간의 비로 실제성능값을 발생시키는 수단으로 이루어진 냉각탑의 모니터장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 설계가 간편하고 건설이 편리하며 제조하기에 경제적인 냉각탑의 모니터장치를 제공하는데 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고온수입구, 냉각수출구 및 냉각탑에서 공기의 흐름을 일으키는 공기흐름 수단을 갖는 냉각탑의 성능을 결정하게 되는 냉각탑의 모니터장치에 있어서, 냉각탑의 외부에 있는 공기의 습구온도를 결정하는 습구온도수단과, 상기 습구온도수단과 연결되어 있으면서 냉각수 출구온도, 고온수 입구온도 및 냉각탑을 통과하는 공기흐름과 함께 표준온도에서의 정격인자와 타워유니트의 함수로 냉각탑으로부터 나오는 이용가능한 물흐름을 연산하는 이용가능한 물흐름수단과, 상기 이용가능한 물흐름수단과 연결되어 있으면서 냉각수의 출구온도를 나타내는 신호를 전달하는 제 1 온도전달자와, 상기 이용가능한 물흐름 수단과 연결되어 있으면서 고온수의 입구온도를 공급하는 제 2 온도전달자와, 상기 이용가능한 물흐름 수단과 연결되어 있으면서 공기의 흐름값을 공급하는 공기 흐름전달자와, 냉각탑에서 나오는 물의 실제흐름을 나타내는 신호를 발생시키는 물흐름전달자 및 상기 이용가능한 물흐름 수단과 상기 물흐름전달자와 연결되어 있으면서 냉각탑의 성능값을 냉각탑에서 나오는 이용가능하고 실제의 물 흐름의 함수로 연산하는 성능값 발생기로 이루어진 냉각탑의 모니터 장치인 것이다.
본 발명에서 상기 습구온도수단은 냉각탑의 외부온도를 나타내는 신호를 발생시키는 제 3 온도전달자와, 냉각탑의 외부 상대습도를 나타내는 신호를 발생시키는 상대습도전달자 및 상기 제 3 온도전달자와 상기 상대습도전달자와 연결되어 있으면서 냉각탑의 외부공기의 습구온도를 연산하는 연산논리회로로 이루어져 있다.
그리고, 본 발명에서의 냉각탑은 표준조건에서의 타워유니트와 정격인자로서 근접값과 범위값을 가지며 상기 이용 가능한 물흐름수단은 상기 제 1 온도전달자와 상기 습구온도수단과 연결되어 있으면서 냉각탑의 실제근접값을 습구온도와 냉각탑의 냉각수출구온도의 함수로 연산하는 제 1 함수 발생기와, 상기 제 1 온도전달자와 제 2 온도전달자와 연결되어 있으면서 냉각탑의 실제범위값을 냉각탑의 입구온도와 출력온도차의 함수로서 발생시키는 제 2 함수발생기와, 상기 공기흐름전달자와 연결되어 있으면서 공기흐름의 함수를 발생시키는 제 3 함수발생기와, 상기 습구온도수단과 연결되어 있으면서 습구온도의 함수를 발생시키는 제 4 함수발생기와, 상기 제 1 함수 발생기와 제 4 함수발생기와, 연결되어 있으면서 이들의 출력을 곱하는 제 1 승수기와 상기 제 2 함수발생기와 제 3 함수발생기와, 연결되어 있으면서 이들의 출력을 곱하는 제 2 승수기와, 상기 제 1 승수기와 제 2 승수기와 연결되어 있으면서 이들의 출력을 곱하는 제 3 승수기와, 상기 제 3 승수기와 연결되어 있으면서 상기 제 3 승수기의 출력과 표준조건에서 냉각탑의 정격인자를 곱하게 되는 제 4 승수기 및 상기 제 4 승수기와 연결되어 있으면서 표준조건에서 냉각탑의 타워유니트를 상기 제 4 승수기의 출력으로 나누어 냉각탑의 이용 가능한 물흐름을 발생시키는 분할기로 이루어져 있다.
그리고, 본 발명의 상기 성능값발생기는 상기 분할기와 물흐름전달자와 연결되어 있으면서 실제 물흐름을 이용가능한 물흐름으로 나누어 성능값을 발생시키는 분할유니트를 포함하여서 이루어지게 된다.
이와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면에서 제 1 도는 부호 10으로 표시된 냉각탑에 대하여 부호 20으로 표시된 냉각탑모니터장치로 구성되어 있는 바, 상기 냉각탑(10)에는 고온수 입구(12)를 통해 고온수가 공급되게 되어 있고, 고온수는 고온수바이패스 또는 응축기나 열교환기로부터 공급될 수 있다.
물은 열교환기의 하우징(14)을 통해서 밑으로 분사되어 팬(15)에 모아진 후, 냉각수 출구(16)를 통해 고온수바이패스나 응축기로 다시 보내지게 된다. 그리고, 공기는 모우터와 팬이 설치되어 있는 송풍기(17)에 의해 물과 교차되는 형태로 흐르게 된다. 한편, 제 1 온도전달자(TT1)는 냉각수 출구(16)와 연결되어 있어 냉각탑(10)에서 나오는 물의 온도를 나타내는 신호를 전달하게 되고, 물흐름 전달자(FT1)도 냉각수 출구(16)와 연결되어 있어 냉각탑(10)에서 나오는 물의 실제흐름을 나타내는 값을 전달하게 된다. 그리고, 제 2 온도전달자(TT2)는 입력되는 고온수의 온도를 나타내는 신호를 전달하게 되며, 제 3 온도전달자(TT3)는 주변 또는 외부의 공기온도를 나타내는 값을 전달하게 되고, 상대습도전달자(RH1)는 냉각탑(10)의 외부에 있는 공기의 주변상대습도를 나타내는 값을 전달하게 되며, 끝으로 공기흐름전달자(ST1)는 송풍기(17)와 연결되어 있어 냉각탑(10)을 통과하는 공기의 흐름을 나타내는 신호(FA)를 전달하게 된다.
한편, 모니터장치(20)는 상기 전달자들로부터 신호를 받아서 냉각탑의 성능을 나타내는 값(Pct)을 발생시키게 된다.
이러한 냉각탑의 모니터장치(20)는 냉각탑의 능력을 결정하여 기대되는 성능이 제공되도록 하기 위한 것이다.
표준조건에서 흐르는 물 1gpm(분당갈론)으로 냉각시킬 수 있는 면적을 1타워유니트라고 한다. 여기서, 표준조건은 다음과 같다.
Twi=들어가는 물의 온도=90。F
Two=나오는 물의 온도=80。F
Tab=공기의 습구온도=70。F
냉각탑이 표준조건에서 M gpm의 물을 받아들인다면, 이 냉각탑은 "M 타워유니트"의 정격(定格)을 갖는다고 할 수 있다. 산업적으로 표준조건에서 물흐름속도 M gpm을 "타워유니트"와 같은 성능으로 주로 사용하고 있다.
여기에는 온도의 함수로 표시되는 다음과 같은 두개의 다른 항목이 사용되게 된다.
A=근접=Two-Tab (Ⅰ)
R=범위=Twi-Two (Ⅱ)
여기서의 표준 조건은 다음과 같다.
A°=80-70=10 (3)
R°=90-80=10 (4)
냉각탑의 성능은 여러 온도조건에서 측정할 수 있지만 표준조건하에서 측정하는 것이 좋고, 표준조건하에서 냉각탑의 성능을 찾아내기 위해서는 정격인자(F)로 보정이 이루어져야 한다. 정격인자는 사라의 장치편람 21장에 주어진 정격차트로부터 알 수 있고, 정격인자는 공기의 습구온도에 대해 상기 범위 및 근접의 함수로 표시할 수 있다.
사라챠트는 냉각탑을 통과하는 공기의 흐름을 위한 것으로서, 여기서, 공기흐름은 최적의 상태를 위해 변화되게 되며, 다음과 같은 독립된 변수를 갖게 된다.
즉, RF=f(R,A, Tab, Fa) (가)와 같이 비선형함수로서 나타낼 수 있다. 상기의 RF를 각 변수에 대해 함수적인 변수의 항목으로 참고포인트(RF)°에 대하여 나타내면 다음과 같다.
RF=(RF)°[fR(R)][fA(A)][fr(Tab)][fF(FA)] (6)
(RF)°=1 이므로 fR, fA, fr의 값은 사라챠트로부터 직접 구할 수 있다. 이들의 함수적 관계는 제 4 도, 제 5 도 및 제 6 도에 도시되어 있으며, fF값은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure kpo00001
그러나, 가능하다면 제조자의 데이터가 사용되는 것이 좋다.
냉각탑의 성능인자(Pct)는 열교환기에 대한 오염인자와 유사하며, 이 성능인자는 표준조건에서 측정할 때 다음과 같이 정의된다.
Figure kpo00002
"RF"값은 Pct를 구하는데 이용되며 그 방법은 다음과 같다.
1. Tab, Two, Twf, FA를 측정하여 A 및 R을 얻고, 2. fR, RA, FT, fF을 구하여 RF를 결정하며, 3. 공지의 타워유니트 또는 M°로부터
Figure kpo00003
를 구하고, 4. Mact를 측정하고 (8)의 방정식으로부터 Pct를 구한다.
제 2 도로 돌아가서, 논리회로(30)는 공기의 습구온도(Tab)를 전달자(TT3및 RH1)에 의하여 공급되는 주변공기온도(T)와 주변 상대습도(RH1)의 함수로 연산하는데 이용된다. 연산논리회로(30)의 상세한 것은 제 3 도에 도시된 바와 같으며 이후에 상세히 설명될 것이다.
제 1 비교기(21)는 제 1 온도전달자(TT1)에 의해 공급되는 냉각수 출구온도에서 공기의 습구온도를 감산하여 근접A의 값을 연산하게 되고, 제 2 비교기 또는 감산유니트(22)는 제 1 및 제 2 온도전달자(TT1, TT2)사이에 연결되어 있어 범위 R을 발생시키게 된다. 공기흐름전달자(ST1)는 함수발생기(25)에 공기흐름값을 직접 제공하게 된다. 그리고, 연산논리회로(30)의 출력, 제 1 비교기(21)의 출력 및 제 2 비교기(22)의 출력들은 함수발생기(23, 24, 26)에 각각 연결되어 있다. 상기 함수발생기(23, 24, 26)는 제 4 도 및 제 5 도 및 제 6 도에 각각 예시된 함수를 발생시키게 되며, 함수발생(25)는 상기 식(7)의 함수연산을 실시하게 된다. 승수기(27)는 함수발생기(23, 24, 25, 26)출력들과 연결되어 있고, (RF)°값을 제공하는 라인과 연결되어 있어 냉각탑을 위한 정격인자(RF)를 발생시키게 된다. 이 값은 분할기(28)에서 타워유니트(M˚)를 나누어서 이용가능하거나 이론적인 흐름값(Mava)을 얻게된다. 다시 이 값은 다른 분할기(29)에서 실제 흐름값(Mact)과 나누어서 성능값(Pct)를 발생시키게 된다.
제 3 도에 도시된 논리회로(30)에서 함수발생기(31, 32)는 각각 제 7 도 및 제 8 도에 예시된 온도와, 엔탈피 또는 에너지 함량에 대한 함수를 발생시키게 된다.
제 3 도의 조작은 미국특허출원 제 462,599 호(1983, 1. 31에 출원, 명칭 : 함수 블럭에 의한 냉각탑의 물의 온도를 최적으로 제어하는 방법)에 더 상세히 설명되어 있다.
함수발생기(31)는 주변 공기온도전달자(TT3)와 연결되어 있고, 주변온도(T)에서 물의 증기압을 나타내는 Ps값을 발생시키게 된다. 승수기(33)들은 상대습도전달자(RH1)와 함수 발생기(31)와 서로 연결되어 수분의 분압을 나타내는 값을 얻어내게 된다. 승수기(34)와 차이유니트 또는 비교기(35)는 모두 분할기(36)에 값을 제공하게 되며, 이 분할기(36)는 외부공기의 수분율, 즉, 건조공기무게당 수분의 무게를 나타내는 값 W을 발생시키게 된다.
외부온도(T)와 수분율 W는 상기 논리회로(30)에 제 2 부위인 부호 39로 표시되는 논리회로에 제공되어 승수기(37)와 합산유니트(38)와 연결사용되게 되며, 함수발생기(32)를 통해서 습구공기온도(Tab)를 발생시키게 된다.

Claims (4)

  1. 고온수입구, 냉각수출구 및 냉각탑에서 공기의 흐름을 일으키는 공기흐름수단을 갖는 냉각탑의 성능을 결정하게 되는 냉각탑의 모니터장치에 있어서, 냉각탑의 외부에 있는 공기의 습구온도를 결정하는 습구온도수단과, 상기 습구온도수단과 연결되어 있으면서 냉각탑으로부터 나오는 이용가능한 물흐름을 냉각수 출구온도, 고온수 입구온도 및 냉각탑을 통과하는 공기흐름과 함께 표준온도에서의 정격인자와 타워유니트의 함수로 연산하는 이용가능한 물흐름수단과, 상기 이용가능한 물흐름수단과 연결되어 있으면서 냉각수의 출구온도를 나타내는 신호를 전달하는 제 1 온도전달자와, 상기 이용가능한 물흐름수단과 연결되어 있으면서 고온수의 입구온도를 공급하는 제 2 온도전달자와, 상기 이용가능한 물흐름수단과 연결되어 있으면서 공기의 흐름값을 공급하는 공기흐름전달자와, 냉각탑에서 나오는 물의 실제흐름을 나타내는 신호를 발생시키는 물흐름전달자와, 상기 이용가능한 물흐름수단과 상기 물흐름전달자와 연결되어 있으면서 냉각탑의 성능값을 냉각탑에서 나오는 이용가능하고 실제의 물흐름의 함수로 연산하는 성능값 발생기로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각탑의 모니터장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 습구온도수단은 냉각탑의 외부온도를 나타내는 신호를 발생시키는 제 3 온도전달자와, 냉각탑의 외부 상대습도를 나타내는 신호를 상대습도전달자 및, 상기 제 3 온도전달자와 상기 상대습도전달자와 연결되어 있으면서 냉각탑의 외부공기의 습구온도를 연산하는 연산논리회로로 이루어진것임을 특징으로 하는 냉각탑의 모니터장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 냉각탑은 표준조건에서의 타워유니트와 정격인자로서 근접값과 범위값을 가지며, 상기 이용 가능한 물흐름수단은 상기 제 1 온도전달자와 상기 습구온도수단과 연결되어 있으면서 냉각탑의 실제 근접값을 습구온도와 냉각탑의 냉각수 출구온도이 함수로 연산하는 제 1 함수발생기와, 상기 제 1 온도전달자와 제 2 온도전달자와 연결되어 있으면서 냉각탑의 실제범위값을 냉각탑의 입구온도와 출력온도차의 함수로서 발생시키는 제 2 함수발생기와, 상기 공기흐름전달자와 연결되어 있으면서 공기흐름의 함수를 발생시키는 제 3 함수발생기와, 상기 습구온도수단과 연결되어 있으면서 습구온도의 함수를 발생시키는 제 4 함수발생기와, 상기 제 1 함수발생기와 상기 제 4 함수발생기와 연결되어 있으면서 이들의 출력을 곱하는 제 1 승수기와, 상기 제 2 함수발생기와 상기 제 3 함수발생기와 연결되어 있으면서 이들의 출력을 곱하는 제 2 승수기와, 상기 제 1 승수기와 제 2 승수기와 연결되어 있으면서 이들의 출력을 곱하는 제 3 승수기와, 상기 제 3 승수기와 연결되어 있으면서 상기 제 3 승수기의 출력과 표준조건에서의 냉각탑의 정격인자를 곱하게 되는 제 4 승수기 및, 상기 제 4 승수기와 연결되어 있으면서 표준조건에서의 냉각탑의 타워유니트를 상기 제 4 승수기의 출력으로 나누어 냉각탑의 이용가능한 물흐름을 발생시키는 분할기로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각탑의 모니터 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 성능값발생기는 상기 분할기와 물흐름전달자와 연결되어 있으면서 실제 물흐름을 이용가능한 물흐름으로 나누어 성능값을 발생시키는 분할 유니트를 포함하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각탑의 모니터장치.
KR1019840008165A 1984-03-23 1984-12-20 냉각탑의 모니터장치 KR900002627B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US592504 1984-03-23
US06/592,504 US4507930A (en) 1984-03-23 1984-03-23 Cooling tower monitor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR850007131A KR850007131A (ko) 1985-10-30
KR900002627B1 true KR900002627B1 (ko) 1990-04-21

Family

ID=24370939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019840008165A KR900002627B1 (ko) 1984-03-23 1984-12-20 냉각탑의 모니터장치

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EP (1) EP0155750B1 (ko)
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KR (1) KR900002627B1 (ko)
AU (1) AU571063B2 (ko)
BR (1) BR8500536A (ko)
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