Tours de refroidissement à circuit ouvert, fermé ou hybride

1. Tours de refroidissement à circuit ouvert

Dans les tours de refroidissement à circuit ouvert, l’air et l’eau à refroidir entrent directement en contact.

Une tour de refroidissement à circuit ouvert est un échangeur de chaleur qui permet de refroidir de l’eau en contact direct avec de l’air. Le transfert de chaleur s’effectue partiellement par l’échange de chaleur entre l’air et l’eau, mais surtout par l’évaporation d’une petite quantité de l’eau à refroidir. De cette façon, on peut atteindre des températures de refroidissement inférieures à celles de l’air ambiant.

Fonctionnement

• L’eau à refroidir est pompée vers le haut de la tour.
• Les répartiteurs (A) distribuent l’eau sur les surfaces de ruissellement (B).
• L’eau est diffusée en film mince et uniforme sur les corps de ruissellement assurant ainsi une très grande surface de contact entre l’air et l’eau (surface d’échange de chaleur).
• Le ventilateur souffle ou aspire l’air ambiant au travers des surfaces de ruissellement. Cet air refroidit l’eau de 2 manières différentes. Une partie de la chaleur est prélevée par convection (le contact entre l’eau chaude et l’air plus froid) mais la plus grosse partie du transfert de chaleur résulte de l’évaporation.
• L’air saturé d’humidité sort ensuite par la partie supérieure de la tour.
• L’eau refroidie tombe dans le bassin (C) situé sous l’appareil et est remise en circulation dans le processus de production.
• Les séparateurs de gouttelettes évitent que les gouttes d'eau quittent la tour de refroidissement.

2. Tours de refroidissement à circuit fermé

Il n’y a pas de contact direct entre l’air et l’eau à refroidir dans les tours de refroidissement à circuit fermé. On fait par contre appel à un échangeur supplémentaire. Il existe des tours de refroidissement avec condenseur tubulaire et des tours avec échangeur à plaques.

Une tour de refroidissement est un échangeur de chaleur qui permet de refroidir de l’eau par le contact direct avec l’air. Le transfert de chaleur se passe partiellement par l’échange de chaleur entre l’air et l’eau, mais surtout par l’évaporation d’une petite quantité de l’eau à refroidir. De cette façon, on peut atteindre des températures de refroidissement inférieures à celles de l’air ambiant.

Si l’eau à refroidir ne peut pas entrer en contact avec l’air (par exemple dans l’industrie alimentaire), il est nécessaire d’utiliser un échangeur de chaleur.

Cet échangeur de chaleur sépare l’eau à refroidir de l’eau évaporée dans la tour. Ainsi l’eau du process à refroidir n’entre pas en contact avec l’air.

L'utilisation d'anti-gel n'est pas nécessaire dans les circuits ouverts, mais dans les tours de refroidissement fermées ça peut être nécessaire.

Côté process

• Le fluide à refroidir transite par l’échangeur à chaleur (A). Celui-ci est constitué de plaques en acier inoxydable et se trouve à côté de la tour de refroidissement dans un local contigu.
• Dans l’échangeur de chaleur, la chaleur de l’eau à refroidir (côté process) est échangée avec l’eau de refroidissement du côté tour.
• Le fluide du process est maintenant refroidi et peut être réutilisé comme eau de refroidissement dans le process. Le circuit de refroidissement est donc totalement fermé entre les consommateurs (machines de production, condensateurs, etc. ) et l’échangeur de chaleur.

Côté tour de refroidissement

• L’eau de refroidissement réchauffée qui sort de l’échangeur à plaques, est amenée par une tuyauterie au sommet de l’appareil où des répartiteurs (B) distribuent l’eau sur les surfaces de ruissellement (C).
• L’eau tombe à travers les surfaces de ruissellement en se refroidissant et est collectée dans le bassin. Elle est ensuite à nouveau envoyée par la pompe de circulation (D) vers l’échangeur où elle va refroidir l’eau de process.
• L’eau est refroidie par l’air pulsé à contre courant par le(s) ventilateur(s). Cet air se réchauffe et se sature lors du contact avec l’eau sur les surfaces de ruissellement. Ensuite cet air saturé d’humidité s’échappe par la partie supérieure de la tour.