冷却塔の「冷却トン」、冷凍機の「冷凍トン」とは?

「冷却トン」「冷凍トン」名称は似ていますが、意味合いは異なり「冷却トン」は冷却水を冷やす能力「冷凍トン」は氷をつくる能力を表しています。
そのため、冷却塔(クーリングタワー)で冷やす能力=冷却能力を示す単位は「冷却トン」を使用します。

区別を明確にして本記事をお読みいただくことで、冷却塔で使用する「冷却トン」とは何かを理解できるようになるでしょう。

冷却塔(クーリングタワー)の「冷却トン」とは

冷却塔(クーリングタワー)では、冷凍機の「冷凍トン」に対応させて「冷却トン」が使われます。

「冷却トン」は冷却能力を表すものです。主機である冷凍機の種類により定義が異なるため、以下で紹介します。

ターボ式冷凍機用冷却塔

ターボ式冷凍機用冷却塔の1冷却トンは、13L/minの水を標準条件下において、〔5℃〕冷却するための熱量です。
(標準条件:入口温度(Tw1)=37.0℃、出口温度(Tw2)=32.0℃、循環水量=13L/min)

ターボ式冷凍機用冷却塔では、1冷却トン=4.53kWとなります。
下記に計算式とその計算結果をしまします。
1冷却トン=L(循環水量)L/min x 60min/hour x (Tw1-Tw2)℃ x Cp(水の定圧比熱)kJ/kg℃ ÷3,600sec/hour
1)L(循環水量)L/min x 60min/hour :1時間当たりの循環水量をkg(質量)に変換します。
2)Cp(水の定圧比熱)=4.186kJ/kg℃:1kgの水を1℃上げる(下げる)のに必要な熱量を示します。
3)1時間は3,600秒です。1kW = 1kJ/sなので1秒間の熱量に換算します。

1冷却トン=13L/min x 60 x (37℃-32℃) x 4.186kJ/kg℃÷3,600s/h≒4.535kJ/s(4.535kW

吸収式冷凍機用冷却塔

吸収式冷凍機用冷却塔の1冷却トンは、17L/minの水を標準条件下において、〔5.5℃〕冷却するための熱量です。
(標準条件:入口温度(Tw1)=37.5℃、出口温度(Tw2)=32.0℃、循環水量=17L/min)

吸収式冷凍機用冷却塔では、1冷却トン=6.523kWとなります。

ターボ式冷凍機用冷却塔と同様に数値を当てはめると
1冷却トン= 17L/min x 60 x (37.5℃-32.0℃) x 4.186kJ/kg℃÷3,600s/h ≒6.523kJ/s(6.523kW

同じ冷却トンと言っても、冷凍機の種類が違うと数値が違ってくることが判ったと思います。
循環水量(L)が違っていますし、入口水温(Tw1)も違っていますから、当然ですが。

冷凍機の「冷凍トン」とは

冷凍機の能力を表すものです。「冷凍トン」の定義は下記のとおりです。

・日本冷凍トン(JRt)

1冷凍トンとは、0℃の水1トン(1,000kg)を24時間で0℃の氷にするための熱量です。
つまり水(0℃)を氷(0℃)にするために、自ら取り去る凝固熱が相当します。

水の凝固熱は333.5kJ/kgなので、24時間で333.5kJ/kg x 1,000kg =333.5kJ の熱を取り去ることになります。

これを基本単位であるSI単位に換算します。
1冷凍トン(JRt)=333.5kJ/kg×1,000kg/24h/3,600sec/hour ≒3.86kJ/s=3.86kW となります。

 

・米国冷凍トン(USRt)

日本冷凍トンでの水1トン(1,000kg)に対し、水2,000ポンド(1ポンド=0.4536kg)で求めたものが米国冷凍トンとなります。

1冷凍トン(USRt)=(2000lb×0.4536kg/lb×333.5kJ/kg)÷24h×3600h/s ≒3.50kJ/s =3.50kW

日本では米国冷凍トン(USRt)が一般的に利用されています。

まとめ

日本では今でも「米国冷凍トン」が主に使用されていますが、これは冷凍機を含む空調システムが日本に導入される時点でアメリカ主導になっていましたので、今でも慣習的にこちらがよく使われているとのことです。

最後に繰り返しになりますが、冷却トンと冷凍トンの違いは読んで字のごとく、冷却塔の冷却能力を示すのが「冷却トン」そして、冷凍機の能力を示すのが「冷凍トン」です。

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