Du har kanskje sett disse, rundt om i verden eller i en film eller TV-serie enorme gjenstander bygget i nærheten av en termoelektrisk eller kjernekraftverk. For å gi et eksempel, er de ikoniske strukturene som finnes i nærheten av Springfield atomkraftverk i Simpsons-verdenen veldig kjente. Disse objektene kalles kjøletårn og grunnen til at disse strukturene har denne merkelige hyperboloidformen, i disse spesifikke brukstilfellene, er ikke å finne i arkitektoniske intensjoner, men snarere i tekniske funksjoner som garanterer enoptimalisering av kjøleprosessen og av mengde materiale som de er bygget med.
Hva er kjøletårn og hvordan fungerer de
Ringer også fordampningstårnkjøletårn er ekte varmevekslere. En varmeveksler er et system der en forekommer utveksling av termisk energi fra en væske ved høye temperaturer med andre væsker ved lavere temperaturer. I det spesifikke tilfellet er høytemperaturvæsken du ønsker å avkjøle fosssom gjennomgår en oppvarmingsprosess oppstrøms på grunn av varmeproduksjonen til maskineriet som brukes i kraftverkene. For å gjeninnføres i syklusen og sikre ny spredning av varme produsert av maskineriet, må vannet innføres igjen avkjølt. Det er her behovet for dette systemet oppstår, selv om bruk av denne typen tårn er påkrevd når man håndterer store mengder vann i spill.
På en veldig forenklet måte, inne i denne store tårnstrukturen finner vi et vannfordelingssystem (ved høye temperaturer) som maksimerer varmevekslerflaten til volumet av vann fordelt. Fallende av tyngdekraften, den generiske vanndråpen utveksler varme med overflaten den er i kontakt med og akkumuleres i bunnen ved en lavere temperatur. De varmeveksling skjer også medluft tilstede inne i strukturen: fra bunnen (som er åpen for omgivelsene) kommer luften som er tilstede i atmosfæren inn og øker temperaturen, og beveger seg naturlig oppover. I denne fasen kan det derfor genereres varmeveksling vanndampmed det synlige resultatet av frigjøring av røyk, som er ingen ringere enn damp produsert av denne energioverføringen.
Optimalisering gjennom geometri
For å sikre denne kjøleprosessen må du store varmevekslerflatersom er grunnen til at disse tårnene alltid har betydelige diametre i plan. Videre, for å få mest mulig ut av konveksjonsprosessen, det er også nødvendig å ha viktige høyder. For å oppnå et effektivt system av disse viktige dimensjonene, tyr vi derfor til denne spesielle konstruksjonsformen, kalt enkeltlags hyperboloideller til og med hyperbolsk hyperboloid.
Fordelen med luftbevegelse
Takket være formen oppnådd gjennom denne velkjente geometriske figuren, har kjøletårnet en rekke fordeler. Først og fremst muligheten for å inndra store mengder innkommende lufti det nedre området. Videre gir innsnevringen i det sentrale området rom for øke hastigheten på den utgående luftstrømmen som naturlig beveger seg oppover etter å ha redusert sin tetthet.
Fordelene fra et strukturelt synspunkt
Selv om det er viktig å optimalisere luftbevegelsen, er den virkelige fordelen forbundet med å bruke denne formen strukturell type. Faktisk, gitt den geometriske begrensningen på høydene og diametrene involvert, blir en struktur av denne typen våge å oppnåogså mht kostnader. Det er nok å si at du kan nå høyder på opptil 200m. Den spesielle formen på strukturen gjør det imidlertid mulig å optimalisere den tykkelsen på tårnet. Faktisk, i motsetning til for eksempel en enkel sylinderen ettarks hyperboloid har en fordeling av indre krefter på grunn av deres egen vekt som alltid er komprimerende. Siden vekt er en viktig spenningskomponent i denne typen konstruksjoner, garanterer dette resultatet bygging av tårn armert betongmed redusert tykkelse med begrensede mengder stålarmering. Man kan sammenligne den strukturelle optimaliseringen oppnådd gjennom denne formen med den som garanteres av tykkelsen på eggeskallet, åpenbart med de nødvendige proporsjonene mellom de to strukturene!
