Was ist Kühlwasseraufbereitung?

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Heute werden wir detailliert erklären, was Kühlwasseraufbereitung ist.

 

Das Konzept des zirkulierenden Kühlwassers

Zirkulierendes Kühlwasser bezeichnet den Wärmeaustausch mittels Wärmetauscher oder direktem Kontakt, um die Wärme des Mediums abzugeben. Das Kühlwasser wird im Kühlturm umgewälzt, um Wasserressourcen zu schonen. Im Allgemeinen ist das zirkulierende Wasser neutral bis schwach alkalisch, der pH-Wert liegt zwischen 7 und 9 [1]. Ist das zirkulierende Kühlwasser im direkten Kontakt mit dem Medium sauer oder alkalisch (pH-Wert 10.0), ist der pH-Wert in der Regel niedriger.

 

Das Kühlprinzip des zirkulierenden Wassers

Die Kühlung des zirkulierenden Wassers ist das Ergebnis der drei Prozesse der Verdunstungswärmeabfuhr, der Kontaktwärmeabfuhr und der Strahlungswärmeabfuhr durch den Kontakt zwischen Wasser und Luft.

1) Verdunstungswärmeabfuhr: Im Kühlgerät bildet das Wasser große und kleine Tropfen oder einen sehr dünnen Wasserfilm. Dadurch vergrößert sich die Kontaktfläche mit der Luft und die Kontaktzeit verlängert sich, was die Verdunstung des Wassers verstärkt. Der so entstehende Wasserdampf wird dem Wasser zur Verdunstung entzogen und kühlt es.

2) Wärmeabfuhr durch Kontakt: Das Wasser steht in Kontakt mit kälterer Luft. Aufgrund des Temperaturunterschieds wird Wärme aus dem heißen Wasser an die Luft abgegeben, wodurch sich die Wassertemperatur verringert.

3) Wärmeabfuhr durch Strahlung: das Phänomen, dass Wärmeenergie in Form von elektromagnetischen Wellen ohne Einwirkung eines Wärmeübertragungsmediums übertragen wird.

Die Bedeutung dieser drei Wärmeabfuhrprozesse bei der Wasserkühlung hängt von den physikalischen Eigenschaften der Luft ab. Im Frühling, Sommer und Herbst sind die Außentemperaturen relativ hoch, und die Oberflächenverdunstung spielt eine wichtige Rolle. Im Winter hingegen nimmt die Wärmeabfuhr durch Kontakt aufgrund der sinkenden Temperaturen zu.

 

Gefahren durch Hindernisse im Betrieb von zirkulierendem Kühlwasser

Das Kühlwasser zirkuliert kontinuierlich im Kreislaufsystem. Aufgrund von Temperaturerhöhungen, Durchflussänderungen, Verdunstung und der Konzentration verschiedener anorganischer Ionen und organischer Substanzen sind Kühlturm und Kühlbecken im Freien Sonnenlicht, Wind, Regen, Staub und Schmutz ausgesetzt. Das Eindringen dieser Einflüsse in die Anlagen und das Zusammenwirken verschiedener Faktoren wie Anlagenstruktur und Materialeigenschaften können zahlreiche Probleme verursachen.


Schuppenhaftung

Im Kühlwasserkreislauf steigt die Bicarbonatkonzentration durch Verdunstung und Anreicherung. Sobald die Konzentration einen übersättigten Zustand erreicht oder die Wassertemperatur an der Wärmeübertragungsfläche ansteigt, zersetzt sich Bicarbonat und lagert sich als dichter, schwerlöslicher Salzbelag mit geringer Wärmeleitfähigkeit ab. Dieser Belag reduziert die Wärmeübertragungseffizienz des Wärmetauschers. Im schlimmsten Fall kann der Wärmetauscher verstopfen, der Systemwiderstand steigen, die Effizienz von Wasserpumpe und Kühlturm sinken, lokale Korrosion beschleunigt werden und sogar die Produktion ausfallen.


Gerätekorrosion

In Kühlwasserkreislaufsystemen bestehen viele Anlagenteile aus Metall. Langfristiger Einsatz von Kühlwasserkreislauf führt zu Korrosion und Perforation. Dies wird durch verschiedene Faktoren verursacht, hauptsächlich durch: elektrochemische Korrosion durch gelösten Sauerstoff im Kühlwasser; Korrosion durch schädliche Ionen; und Korrosion durch Mikroorganismen. Korrosion und Perforation der Rohrwandungen führen zu Leckagen. Prozessmedium gelangt ins Kühlwasser, wodurch Stoffe verloren gehen und das Gewässer verschmutzt wird. Alternativ kann Kühlwasser ins Prozessmedium eindringen, was die Produktqualität beeinträchtigt, wirtschaftliche Verluste verursacht und die Produktionssicherheit gefährdet.

 Wasseraufbereitungssystem

Mikrobielles Wachstum und Schleim

Im zirkulierenden Wasser schaffen die Nährstoffkonzentration, die steigende Wassertemperatur und die Sonneneinstrahlung ideale Bedingungen für die rasche Vermehrung von Bakterien und Algen. Der von den Bakterien abgesonderte Schleim bewirkt, dass sich im Wasser schwebender Staub, Verunreinigungen und chemische Ablagerungen verkleben und so Ablagerungen bilden, die sich an den Wärmeübertragungsflächen festsetzen – biologischer Schleim oder weicher Schmutz. Die Anhaftung dieses Schlamms führt zu Korrosion, wodurch der Kühlwasserdurchfluss und somit die Kühlleistung sinkt. In schweren Fällen kann die Rohrleitung verstopfen, was einen Produktionsstopp und eine Reinigung erforderlich macht.

 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die langfristige Wiederverwendung von Kühlwasser unweigerlich zu Ablagerungen, Korrosion und mikrobiellem Wachstum führt. Die Lösung dieser drei Probleme kann die Produktion stabilisieren, Ressourcen und Energie sparen und somit die Umweltbelastung reduzieren und die Wirtschaftlichkeit verbessern.

 

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