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겨울철 냉각탑 운전 가이드

1. WINTER OPERATION

FORCED DRAFT COOLING TOWER의 CLOSED CIRCUIT TYPE에 대한 겨울철 운전은 다음과 같은 경
우를 생각할 수가 있을 것이다.

  • ●  냉각수를 순환 시키면서 정상 운전 하는 방법
  • ●  냉각수를 순환 시키지 않고 FAN만 돌려 냉각 시키는 방법 등을 생각해 볼 수 있겠다.

위와 같은 경우 냉각탑 FAN에 유입되는 공기의 밀도(AIR DENSITY)가 설계 조건 보다 10%이상 커지기
때문에 MOTOR의 부하가 10%이상 커져 MOTOR 손상의 원인이 될 수 있다. 따라서 겨울철 운전에 대
비하여 FAN에 유입되는 AIR FLOW를 조절하는 방안이나 FAN MOTOR의 정격 출력을 기준으로
20~30% UP 시키는 것이다.

CENTRIFUGAL FAN은 CONSTANT VOLUME TYPE이므로 공기의 밀도에 상관없이 일정한 공기를 유
입하게 된다. 그러나 TOTAL PRESS.와 FAN BHP는 공기의 밀도에 비례하여 변하게 되는데 이를 아래
공식으로부터 알아 보면,

위의 관계식에서 AIR VOLUME이 일정 하므로 공기 유속 V는 일정함. 따라서 전압은 공기의 밀도 r
비례 한다고 볼 수 있고,

AIR VOLUME이 동일 하고 FAN EFFI.가 변화가 없다고 보면 결국 FAN BHP는 TOTAL PRESS.에 비례
하고 이는 곧 공기의 밀도에 비례한다고 볼 수 있다. 따라서 겨울철 FAN BHP는 여름철 설계 조건의
으로부터 얻어진다고 보면 된다.

2. HEAT LOAD 와 FAN BHP 관계

FORCED DRAFT TOWER는 FAN이 TOWER의 하부 측면에 달려 있어 강제로 대기의 공기를 TOWER
내부로 이송하는 형식 이므로 FAN에 걸리는 STATIC PRESS.는 INDUCED DRAFT TOWER와 달리
FAN 후방에 있는 TOWER INTERNAL에서 발생 되게 될 것이다.

STATIC PRESS. 역시 공기의 유속과 공기의 밀도 그리고 공기 저항체 형태 등에 따라 계산되며 아래
식으로 표기된다.

상기 식에서 K값은 TOWER 내부의 형태에 따라 결정 되는 것으로 제작사의 경험 치에 의하는 것으로,
추정 하건 데 K값은 5~6 범위 정도로 본다. 그러면 S.P는 공기 밀도에 의해 좌우 된다는 것을 알 수 있
겠다. 따라서 TOWER 내부에 HEAT LOAD가 존재하면 BUNDLE에서 대기의 공기와 약간의 열 교환이
이루어져 TOWER 내부의 온도가 상승되고 공기 밀도는 내려갈 것이다. 만일 COOLING TOWER를 순환
시킨다면 증발에 의해 기화되면서 뺏는 열이 TOWER 내부 공기 온도 상승에 어느 정도는 추가적인 영향
을 주게 될 것이므로 COOLING WATER를 SPRAY하지 않는 경우 보다는 공기 밀도가 내려갈 것이다.
따라서 TOWER내부의 STATIC PRESS.가 내려가므로 FAN의 BHP가 준다는 것이다.

3. AIR FLOW CONTROL

FAN에 유입되는 풍량을 조절하면 FAN의 BHP가 준다는 것은 상기 FAN BHP로 부터 쉽게 알 수가 있겠
다. FAN BHP는 공기량 변화의 세 제곱으로 변화 하게 되므로 겨울철 운전 시 강력하게 추천 되는 방법
이라고 할 수 있겠다.

공기량 변화의 세 제곱으로 BHP가 주는 이유는 TOTAL PRESS.가 유속의 제곱에 비례 하므로

위 식으로부터 FAN BHP는 공기량3 이라는 것을 알 수 있겠다.

FAN에 유입되는 공기량을 조절 하는 방법에는

  • ●  FAN AIR INLET에 DAMPER를 설치하여 FAN에 유입되는 통로 면적을 늘리고 줄이는 방법으로
    수동식과 자동식이 있다. 수동식은 저렴하나 운전자가 매번 조정 해 주어야 되는 문제가 있다.
    자동식은 외기 온도 감지부에 의해 DAMPER의 각도를 자동으로 조정되게 하는 것과 순환수의
    COLD WATER TEMP.을 감지하여 운전 하는 방식 또는 이들 둘을 겸비 하여 운전 하는 방식 등
    다양하게 있을 수 있다.
  • ●  FAN HOUSING DAMPER는 FAN HOUSING내에 DAMPER를 설치 하여 수동 또는 자동으로
    FAN에 유입되는 공기량을 조절하는 것이다. 이방식은 AIR LEAKAGE가 있을 수 있으나 가격이
    저렴 하므로 널리 사용 되는 방법이다.
  • ●  그 외에 TWO SPEED MOTOR를 사용하는 방법, 또는 MOTOR 수가 여러 개 일 경우 MOTOR
    ON-OFF 수를 정하여 운전 하는 방법 등이 있다.

4. 결론

FORCED DRAFT TOWER의 CLOSED CIRCUIT TYPE의 겨울철 운전에 대하여 구매자는 반드시 제작
사와 협의 하여 적절한 운전 방법을 채택 함으로써 운전 비용의 절감과 운전 중의 날씨로 인한 사고를
미연에 방지 할 수 있도록 하는 것이 무엇 보다 중요 하리라 생각 한다.