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Ⅰ. Cooling Tower개요

Cooling Tower 란 공정 내를 순환하면서 가열된 뜨거운 물을 대기중의 차

가운 공기와 Counter Flow 또는 Cross Flow로 열교환하여 냉각시킨 다음,

다시 공정으로 공급하는 장치물을 말한다.

1.Cooling Tower 의 분류

가. Air Flow에 따른 분류

1) Counter Flow System

탑정에 Fan 을 설치하여 탑저에서 Air 를 유입시켜 Fan Discharge 로

방출하고 Distributor 에서 분사된 뜨거운 물이 Fill 에서 Counter Flow

로 열교환(냉각) 되어 Cold Water Basin에 낙하되는 형태이다.

［그림 1］ Counter Flow System

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2) Cross Flow System

Louvered Wall 사이의 공간으로 차가운 공기가 유입되어 Fan

Discharge 로 방출되고,Fiberglass Manifold 에서 분사된 물이

Cooling Tower 내부에서 Cross Flow로 열교환 되어 Basin 에 낙하되

는 형태이다.

［그림 2］Cross Flow System

나. Construction재질에 따른 분류

1) Wood(Steel) Type Cooling Tower

Cooling Tower 의 각 구성요소를 물에 대한 저항성이 강한 목재

(Steel)를 사용하여 제작한 형태이며, 건설 및 보수가 비교적 간단하

고 파손시 부분적 교체가 가능하다.

［그림 3］Wood Type Cooling Tower

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2) Concrete Type Cooling Tower

Cased End Wall, Cased Side Wall,지붕 등의 외곽 구조물은 Concrete

로 건설되어 있고, Cooling Tower 내부의 Distributor, Drift Eliminator,

Fill 은 Plastic 으로 되어 있으며, Air Flow는 Counter Flow형태이다.

외곽 구조물에 대한 보수작업은 거의 없고 내부 Element 파손시 교

체 작업이 주요 작업이다.

［그림 4］Concrete Type Cooling Tower

다. Draft System 에 의한 분류 (Cooling Tower Ⅰ 교재 참조)

1) 자연통풍식 Cooling Tower

2) 기계통풍식 Cooling Tower

가) 강제통풍식(Forced Draft)

나) 유인통풍식(Induced Draft)

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2. Cooling Tower 의 부위별 명칭 및 기능

가. Counter Flow System

1) Steel Support 7) Cell Transverse Partition

2) Drift Eliminator 8) Cold Water Basin

3) Cased End Wall 9) Adjustable Louver

4) Longitudinal Wind Baffle 10) Cased Side Wall

5) Wood Fill 11) Inlet Connection

6) Poly Grid Fill 12) Access Door

［그림 5］Counter Flow System

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1) Steel Support

Cooling Tower 의 Mechanical Equipment 를 지지하는 금속의 구조물이다.

2) Drift Eliminator

열교환된 공기가 Fan Discharge 로 방출되기 이전에 부유물질을 제거한

다.

3) Cased End Wall

Cooling Tower 의 최외곽 부위로서 외부환경과 차단시킨다.

4) Longitudinal Wind Baffle

내부에 세로로 설치되어 있으며, 방출되는 공기의 흐름을 불규칙하게

하여 와류를 형성한다.

5) Wood Fill

고온의 물과 저온의 공기가 열교환되는 곳으로 접촉면적이 크게

Design 된다.

6) Poly-Grid Fill

합성수지로 제작된 Fill 로서 고온의 물과 저온의 공기가 열교환되는 곳

으로 접촉면적이 커야 한다.

7) Cell Transverse Partition

Cooling Tower 의 기본 구성 단위를 Cell 이라 하며, 이를 개별적으로 운

전이 가능하도록 분리한다.

8) Cold Water Basin

차가운 공기와 열교환되어 냉각된 물을 공정으로 재공급하기 전에 일시

체류 시킨다.

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9) Adjustable Louver

차가운 공기가 들어가는 창이다.

10) Cased Side Wall

Adjustable Louver 상부에 설치되어 있는 Wall 로서, 내부를 외부 환경과

차단하는 벽이다.

11) Inlet Connection

공정에서 유출된 뜨거운 물이 Cooling Tower 로 유입되는 연결구이다.

12) Access Door

Cooling Tower 지붕에 설치되어 있는 내부 출입구이다.

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나. Cross Flow System

1) Longitudinal Wind Baffle 12) Oil Drain Line

2) Plenum Walkway 13) Access Ladder

3) Drift Eliminator 14) Oil Fill / Sight Gauge

4) Fill Area Outline 15) Pillow Black

5) Transverse Partition Wall 16) Fiberglass Air Seal

6) Cold Water Basin 17) Fiberglass Fan

7) Louvered Wall 18) Fiberglass Fan Stack

8) Optional Enclosure 19) Plenum Air Seal

9) Access Hatch 20) Safety Handrail

10) Fiberglass Flow Control 21) Inlet Flange

11) Fiberglass Manifold 22) Cased End Wall

［그림 6］Cross Flow System

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1) Longitudinal Wind Baffle

내부에 세로로 설치되어 있으며,방출되는 공기의 흐름을 불규칙하게 하

여 와류를 형성한다.

2) Plenum Walkway

Cooling Tower 내부를 가로질러 설치된 출입 공간이다.

3) Drift Eliminator

열교환된 공기가 Fan Discharge 로 방출되기 이전에 부유물질을 제거한

다.

4) Fill Area Outline

Fill 이 충전되어 있는 공간의 외곽부위이다.

5) Transverse Partition Wall

Cooling Tower 의 기본 구성 단위인 Cell 을 서로 분리시켜 개별적으로

운전이 가능하게 하는 벽이다.

6) Cold Water Basin

차가운 공기와 열교환되어 냉각된 물을 공정으로 재공급하기 전에 일시

체류시킨다.

7) Louvered Wall

차가운 공기가 들어가는 창이다.

8) Optional Enclosure

상부의 Water Distribution System 부위를 외부와 차단시킨다.

9) Access Hatch

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Cooling Tower 지붕에 설치되어 있는 내부 출입구이다.

10) Fiberglass Flow Control Valve

공정에서 유입된 뜨거운 물의 양을 조절한다.

11) Fiberglass Manifold

공정에서 유입된 뜨거운 물을 분산시켜 Fill 상부에 분사한다.

12) Oil Drain Line

Fan 의 Motor 에서 나오는 Oil 을 Drain 시킨다.

13) Access Ladder

Access Hatch를 통하여 내부로 내려가는 사다리이다.

14) Oil Fill / Sight Gauge

Oil 의 양을 나타낸다.

15) Pillow Block

Fan Motor 의 축받이이다.

16) Fiberglass Air Seal

Fan System 내부에 공기가 유입되는 것을 차단한다.

17) Fiberglass Fan

탐정에 설치하여 탑저에서 유입되는 공기를 Fill 에서 열교환시키기 위한

강제 통풍의 원동력을 제공한다.

18) Fiberglass Fan Stack

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Fan 의 회전에 의해 뜨거워진 공기를 대기중으로 방출시키는 공간이다.

19) Plenum Air Seal

Cooling Tower 내부의 진공이 형성된 곳에 외부 공기가 유입되지 않게

한다.

20) Safety Handrail

Cooling Tower 지붕의 가장자리에 안전을 위해 설치한 난간이다.

21) Inlet Flange

공정으로부터 유입되는 뜨거운 물이 Cooling Tower 로 들어오는 연결구

이다.

22) Cased End Wall

Cooling Tower 의 최외곽 부위로서 외부 환경과 차단시킨다.

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3. Cooling Tower System 비교

가. Counter Flow 와 Cross Flow 의 비교

항 목 Counter Flow Cross Flow

1.효율 효율이 좋다 상대적으로 효율이 낮다

2.부지 기계설치면적이 적다 기계설치면적이 크다

3.가격 성능이 개선되어 가격이

싸다

기계가 커지므로 가격이

비싸다

4.높이 Louver, Filler, Distribution

Pipe, Eliminator 등이 수직

선상에 있어 탑높이가 높아

지고 Pump 동력이

커진다

Louver, Filler, Distribution Pipe,

Eliminator 등이 수평선상에

있어 탑높이가 작아지고

Pump 동력이 작아진다

5.Recircula

-tion

구조상 영향이 적음 구조상 Louver 가 Tower 상

부에서 하부까지 전면에 설치

되므로 Fan 을 통과한 습도

높은 공기가 Recirculation 되

어 바람부는 날은 성능이

급격히 저하됨

6.공기분포 Filler 의 통과 공기속도

가 일정하여 완전한 성능

을 발휘한다

Filler 의 공기속도가 일정하

지 않고 하부에서는 바람의

영향을 많이 받는다

7. 점검 탑의 상부에서 내부로 출입

하게 되어있어 가동중

수시점검이 불가능하고,

보수가 어렵다

탑의 가운데 부위에 내부출입

이 가능토록 설계되므로 수시

점검이 쉽고 부분적 보수가

용이하다.

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나. Structure 재질에 따른 비교

항 목 Concrete Type Wooden Type

1.건설비 미국은 Concrete 건설비용은 한국보다 비싸고 상대적으

로 목재가격은 저렴하며 Concrete 가격은 고가이나

한국에서는 목재가격이 고가이고 건설비는 적게듬으로

대형 Cooling Tower 의 경우 건설비는 비슷함.

2.수 명 40 년 이상 15 ~ 25 년

3.건설소요

기간

비슷함

4.강 도 견고함 연약함

5.Maintenance Repair Work 이 거의 없다 Tower Cost 의 약 5% 정도

로

많다

6.Material

QC

잘 수행됨 목재의 특성상 불량의 요인

이 많고 수량이 많아 전수

검사등에 의한 품질유지가

어려움

7.열효율 Tower 내부에 1 Cell 당

Column 이 2 개이므로

공기저항이 적다

Tower 내부에 수많은

Column

Rhk Reinforcing Beam 으로

인한 공기저항이 크므로

효율이 적다

8.화재 화재의 염려가 없다 Maintenance 기간 및 S/D

기간에 화재의 위험이 있다

9.중량 고하중으로 기존지반이나

기존 Base 에 설치시 검토

/보강필요

저하중으로 지반이나 기존

Base 에 영향을 주지 않음

10.추세 대형 Cooling Tower 의 경우 한국에서는 90 % 이상이

Concrete Type 이며 건설 Cost 가 높은 미국에서도

Concrete Type 쪽으로 바뀌고 있다

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다. Induced Draft Fan Type 과 Forced Draft Fan Type 의 비교

항 목 Induced Draft Fan Forced Draft Fan

1.공기속도 공기의 흡입속도보다 3~4

배 빠른 배출속도

공기의 빠른 흡입속도와

낮은 배출속도

2.Recirculation

현상

Recirculation 발생이

거의 없다

Recirculation 발생이 쉽다

3.Performance 상대적으로 높다 상대적으로 낮다

4.운전문제 따뜻한 공기가 유입되므로

동절기에도 Fan 에 문제가

없다

동절기에 Draft Fan 에 얼음

이 생겨 문제발생의 위험이

많다

5.Fan Propeller Type Fan 원심형의 Blower Type Fan

6.운전비 Fan 구동을 위한 운전비가

적게듬.

더 큰 마력의 Fan 이 필요

하

여 운전비가 많음.