スプレー池
 |
スプレー池とは、温水（発電所などからの温水）を冷却し、再利用するための貯水池です。温水はノズルから冷たい空気中に噴霧されます。冷却は周囲の空気との熱交換によって行われ、水滴と周囲の空気との間の伝導熱伝達と蒸発冷却（全体の冷却効果の大部分、通常85～90%を占める）の両方が関与します。したがって、スプレー池の設計の主目的は、熱伝達を促進するために、高温の注入水と周囲の空気との適切な接触を確保することです。
スプレーポンドは自然通風冷却塔の前身です。自然通風冷却塔ははるかに効率が高く、設置面積も小さいものの、建設コストははるかに高くなります。スプレーポンドは冷却塔の25～50倍の面積を必要とします。しかしながら、現在でも一部のスプレーポンドは使用されています。
スプレーノズル
池の水面からの各噴霧ノズルの高さは、1.5～2.0 m にする必要があります。噴霧ノズル自体は、池の水面で目的の噴霧パターンの直径を提供し、ノズルからの最大噴霧高さが 2.5 m 以上になるように選択する必要があります。これにより、空気と水の接触時間が適切に確保され、ノズル全体の吐出圧力を 50～75 kPaにすることで実現できます。噴霧池の性能は、設置する噴霧ノズルの有効性に大きく左右されます。理想的には、選択したノズルは、均一に分散された細かい円錐状の噴霧を提供し、小さな浮遊物質の粒子を詰まらせることなく通過させることができ、洗浄のために簡単に分解できる必要があります。噴霧池のノズルによって達成される一般的な液滴サイズは、3 mm～6 mm です。表面積と体積の比率が増大したため冷却性能は向上しますが、より小さなサイズの液滴を生成するにはノズル全体で過度の圧力降下が必要となり、池からの風による損失が増大する可能性があります。
池の大きさ
スプレー池の表面積は、冷却対象水1m 3 /hあたり1.2～1.7m 2の範囲となる傾向があります。スプレー池の活性領域（スプレーを含む領域）周辺の吹き抜け溝の幅は、卓越風の強さ、ノズルから発生するスプレー液滴の平均サイズ、道路や家屋など、霧や水の吹き抜けの影響を受けやすい構造物の存在など、いくつかの要因によって決まります。吹き抜け溝の幅は通常3～4mが推奨されます。
熱伝達を最も効果的にするには、スプレー池の長辺が卓越風の方向に対して直角になるように設置する必要があります。さらに、スプレー池は可能な限り長く、狭く（つまり、幅と長さの比率を可能な限り小さく）設計する必要があります。これにより、周囲の空気が池を横切る経路長が短くなります。
散水池の深さは、その熱性能にほとんど影響を与えません。しかし、プラントの起動時には、すべての水路、シールウェル、およびポンプの吸引口を満たすのに十分な水量を散水池に貯めておく必要があります。文献では、散水池の深さは一般的に0.9 mから1.5 mが推奨されており、0.9 mが最も一般的です。さらに、プラントの停止時にこれらの水路、シールウェル、およびポンプの吸引口から排出されるすべての排水を収容できるよう、通常の運転水位に加えて十分な水量を散水池内に確保する必要があります。
従来設計の散水池からの飛散と蒸発による損失は3～5％の範囲である。
熱性能
スプレーポンドの熱効率は、空気の飽和温度（湿球温度）への近似値に基づいて計算されます：( T H - T C ) / (T H - T W )。ここで、添え字のHとCは温水と冷水の温度、添え字のWは空気の湿球温度を表します。通常、スプレーポンドの熱効率は50%から70%です。性能推定に関する詳細は、工学文献に記載されています。[ 1 ]
参考文献
- ^ Perry, RH (1999). Perry's Chemical Engineer's Handbook . ニューヨーク: McGraw-Hill. pp. 第12章 - 乾湿測定、蒸発冷却、固体乾燥。
- 熱力学、工学的アプローチ、第7版、ユヌス・A・チェンゲルとマイケル・A・ボールズ
- 噴射水冷却- スプレー池：画像付き
