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7 62% 42% 30% 22% 17% 13% 7% 3%
8 63% 43% 31% 24% 18% 14% 9% 5%
33%
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水塔的效率
M.U. = E x C.R. / (C.R. – 1) C.R. = CB / CM
% C.R. 2 3 4 E. 1.2 1.2 1.2 M.U. 2.4 1.8 1.6 B.D. 1.2 0.6 0.4 E. 0.72 0.72 0.72
碳酸鹽類析出 Carbonate Precipitated
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水的困擾
1. 碳酸鹽類析出
10 ~ 15 %
.
.
.
2. 侵蝕
10 %
.
過濾 Filtration
3. 生物囤積堵塞
25 ~ 30 %
4. 懸浮物沈積
95 %
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水塔 過濾系統
Pall Taiwan Pall TCM
生產效能 超越極限
Industrial Manufacturing
胡彧華
主題
• 冷卻水塔相關知識
• 冷卻水困擾
• 冷卻水塔過濾系統 • 為什麼冷卻水塔要過濾 拿訂單
冷卻水塔過濾系統 及 冷卻水的應用
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水塔
溶解物質
無機物 及 鹽類 (Minerals & Salts)
Calcium Ca2+, Magnesium Mg2+
Iron Fe2+/3+ , Manganese Mn2+
Mineral Deposits
(mostly acid soluble)
Chloride ClSulfate SO42-, Sulfide S2Silica SiO32-, Phosphate
.
2. 侵蝕
管路銹蝕 / 洩漏 / 堵塞
.
3. 生物囤積堵塞
生物激增
4. 懸浮物沈積
沈積 / 堵塞 並與以上三者形成反應鏈
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水的困擾
Corrosion 腐蝕
懸浮物 Suspended Solids
熱 點 形 成 溫度控制失控 污染物囤積堵塞
Bio-fouling 生物堵塞
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水污染
Pall TCM – 生產效能 超越極限
水中物質
L
S
Living Organisms Suspended Solids
有機生物 顆粒懸浮物 溶解礦物質
D
Dissolved Minerals
Pall TCM – 生產效能 超越極限
有機生物
10 micron 50 micron
洩漏損失 Leakage
補充水:
可視為固定值
補充水量 M = 蒸發水量 E + 排放水量 B (含洩漏損失 + 飛散損失)
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水塔的效率
濃縮倍數: CR 冷卻循環水被排放前, 於冷卻水塔中被循環利用的次數
補充水量 M - 使用水量計算: CR =
排放水量 B (含洩漏損失 + 飛散損失)
空氣中的污染量
空氣吸耗量: 每100 冷凍噸 (T.R.) 吸耗 24,250 m3/hr Air
假設空氣污染量: 每 100 T.R.:
0.25 mg/m3
24,250 m3/hr x 0.25 mg/m3 = 6,063 g/hr
6,063 g/hr / 60 m3/hr = 1 ppm / hr
V = M x (CRi - CRf) / [ CR x (CRf - 1) ]
2.5 44% 17%
3 53% 25% 10%
3.5 56% 30% 16% 7%
4 58% 33% 20% 11% 5%
5 60% 38% 25% 17% 11% 6%
6 61% 40% 28% 20% 14% 10% 4%
Salinity Mineral Deposits
(mostly insoluble)
Pall TCM – 生產效能 超越極限
黏 泥
銹 蝕
Air (S.S.)
堵塞 破裂
黏 泥
Ion S.S.
細菌 / 藻類
細菌 藻類
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水的困擾
1. 碳酸鹽類析出
附著於任何有可能的壁面 (管路/零件/熱交換器等)
水呈紅色 表示 含有 細小 氧化鐵, 大小約在 5um ~ 40um 不等
Pall TCM – 生產效能 超越極限
顆粒尺寸
• > 80um:
相當少 快速沈澱於槽底
• < 15 um: 隨著循環水流至系統 • 15 ~ 80 um: 約佔 50% 造成大部份的問題
Pall TCM – 生產效能 超越極限
Pall TCM – 生產效能 超越極限
空氣中的污染量
環境 mg/m3 空氣
無塵室
實驗室 機械加工廠 一般工廠 都市 鋼鐵廠 水泥廠
0.03
0.1 1 1<X<10 5<X<50 >>320 >>1300
Ref. SKF Bearings in Industrial Gearboxes Pall TCM – 生產效能 超越極限
m3/hr M.U. 1.44 1.08 0.96 B.D. 0.72 0.36 0.24
Base on 100 m3/hr Circulation Flow
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水塔循環流量
0.55 ~ 0.6 m3/hr per T.R. 100 T.R. => 55 ~ 60 m3/hr
Pump
洩漏損失 Leakage
Pall TCM – 生產效能 超越極限
循環流量 (Circulation)
冷卻水塔的損失
蒸發損失 Evaporation
蒸發損失: 1. 水是以純水蒸氣的形式蒸發, 因此總溶解固體會殘存於冷卻水塔內 持續累積. 總溶解固體 TDS = 顆粒懸浮物 + 溶於水中的離子 2. 蒸發率約 3 gpm / 100 冷凍噸 或 1~1.2% 的系統循環量 例: 500冷凍噸冷卻水塔 蒸發量 約為 70000 L/天
病毒 Viruses 細菌 Bacteria
0.02 – 0.3 um 0.5 – 5 um
單細胞動物 Protozoa 1 – 200 um
藻類 Algae 1 – 1000 um 浮游生物 Zooplankton 0.1 – 2 mm
Pall TCM – 生產效能 超越極限
1 mm
Biofilm Formation
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砂濾
項目 佔用空間 砂 濾 直徑 5 m, 高度 6m (例 600m3/hr) 1. 新系統過濾效果穩定 過濾效果 2. 逆洗數次後效果變異量大 3. 當來源水質變異大時, 效果不佳 4. 不明確的過濾精度 逆 洗 逆洗時間 逆洗水、空氣量 逆洗時無法供水 逆洗時間較長, 至少1小時 1. 用水量約系統用量 3 ~ 10% 2. 空氣用量大 維 護 1. 換砂時, 秏時費力 2. 須定時補充新砂, 或更換整個砂濾槽 逆洗時, 每個模組依序逆洗, 不停止供水 依模組數量而定, 每個模組逆洗時間約為 10 秒 1. 用水量約系統用量 0.2 ~ 0.5% 2. 空氣用量僅為 2 ~ 10L 1. 模組牒片更換時間, 不到3分鐘 2. 免維護, 無須準備備品 Pall Spin Klin 長 1.5m, 寬 1.5m, 高 1.4m (例 600m3/hr) 1. 持續穩定的過濾效果 2. 過濾效果, 不被逆洗次數影響 3. 指定的過濾精度85%的效率
- 冷卻水總溶解固體濃度(TDS)或某特殊物質濃度(如: 鈣離子濃度)之質量平衡:
補充水TDS 之總量 = 排放水TDS 之總量
M x CR = CM M = = B CB x CB
B
CM
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冷卻水塔的效率
補充水節省率 V
改 善 後 濃 縮 率 CRf 2 1.5 改 善 前 濃 縮 率 CRi 2 2.5 3 3.5 4 5 6
範例:
100 m3/hr at 5 C T 1000 x 5 x 100 = 500,000 kcal 500,000 / 3292 = 152 T.R.
Pall TCM – 生產效能 超越極限
冷卻水塔的損失
蒸發損失 Evaporation
飛散損失 Drift
補充水 Make Up Water
排放損壁面, 形成膠 狀物質. 2. 其他浮懸物附著於膠體上. 菌類被保護後, 加速繁殖. 3. 最後與水中的礦物沈積物 結合成像泥土(Clay) 和 碳 酸鈣 (CaCo3) 一樣的硬塊.
Pall TCM – 生產效能 超越極限
Biofilm Formation
Pall TCM – 生產效能 超越極限
補充水 Make Up Water
飛散損失 Drift
排放損失 Blow Down
飛散損失: 1. 水滴受水塔空氣流夾帶出水塔之外的水量損失, 一般約為冷卻水循環率 0.05% ~ 0.2% 排放損失: 1. 為了避免冷卻水塔內總溶解固體累積造成水塔及系統管路等損壞, 水塔每日均會排 放部份水量, 通常以定時器, 導電度自動排放或人工排放. 2. 排放損失之節約, 通常為冷卻水塔節水之主要方法. 3. 總排放水量 = 排放損失 + 洩漏損失 + 飛散損失