מגדלי הקירור של בתי הזיקוק, שאחד מהם קרס בסוף השבוע, היו לסמל של זיהום האוויר במפרץ חיפה, אבל הם דווקא היו ידידותיים לסביבה בזכות שימוש בעקרונות פיזיקליים פשוטים.
הארובות המפורסמות של בתי הזיקוק במפרץ חיפה נבנו ב-1938, והפכו לאחד הסמלים של חיפה. הם קיבלו את הכינוי לֶבֶּנִיוֹת בזכות הדמיון שלהן לצנצנות הלבן של הימים ההם. הארובות הן למעשה מגדלי קירור בגובה 76 מטרים, ועד שנת 2009 היו המגדלים האלה אחראים על קירור המים החמים, המשמשים בתהליך זיקוק הנפט הגולמי והפרדתו למגוון סוגי דלק.
צורתם של המגדלים, העשויה להזכיר כור גרעיני, והבולטות שלהם בשטח, הפכו אותם גם לסמלים של התעשייה המזהמת במפרץ חיפה. ואולם, דווקא מגדלי הקירור לא היו מתקן מזהם, ומה שנראה כעשן לבן המיתמר מהם דרך קבע לא היה עשן, אלא אדי מים.
המגדלים נבנו בצורת היפרבולואיד (Hyperboloid), שהעניקה חוזק מכני למבנה, אך גם הייתה חסכונית בחומרי בנייה ועזרה למקסם את היעילות של פעולת הקירור. לצורך קירור המים החמים שנכנסו למגדלים נעשה שימוש בתכונות הפיזיקליות של נוזלים וגזים ומעבר החום ביניהם. המים החמים ממפעלי הזיקוק הוזרמו בצינורות לאזור מעל בסיס המגדלים ורוססו לאוויר כטיפות. במהלך נפילתן החופשית הטיפות העבירו לאוויר חום שהיה אצור בהן, וכשהגיעו למטה המים נוקזו מתחתית המגדל לשימוש חוזר במפעלים.
צילום: StockStudio Aerials, Shutterstock
משאבת אוויר טבעית
מגדלי הקירור הישנים עשו שימוש בזרימה טבעית של אוויר מבסיס המגדל, מה שחסך את הצורך בהוצאת אנרגיה על הזרמת אוויר בכוח. הטיפות הגדולות שהוזרמו מראש המגדל התנפצו בדרכן מטה על עמודי ברזל, והפכו לרסס של טיפות זעירות. שטח הפנים הגדול של הטיפות הזעירות עזר להעביר את החום ביעילות מהטיפה אל האוויר הקר סביבה. בנוסף הטיפות עצמן עברו תהליך אידוי שהגביר את הקירור באופן דומה להסעת החום באמצעות הזעה המקררת את גופנו.
זרימת האוויר הקבועה סביב הטיפות התרחשה על פי העיקרון הפיזיקלי שאוויר חם צפוף פחות מאוויר קר ולכן עולה כלפי מעלה. כאשר אוויר קריר מבסיס המגדל בא במגע עם טיפות המים החמות, הוא התחמם, עלה למעלה, וכך גרם למעשה לשאיבה טבעית של אוויר קריר יותר מבסיס המתקן הפתוח, מה ששמר על זרימת אוויר רציפה. צורת המבנה הייחודית, הגובה הרב והארובות הרחבות של המגדלים הגבירו את זרימת האוויר במעלה המגדל וכך עלתה קיבולת החום שהמגדלים יכלו לסלק מהמים. מעל אזור הקירור הייתה מחיצה בצורת צינורות מעוקלים, ששימשו מעין מסננת: אדי המים התעבו עליהם, ובסופו של דבר טפטפו לתחתית המתקן. כך צומצם איבוד המים בתהליך הקירור. בניגוד לדימוי המזהם שניתן להם, האדים הלבנים שהיתמרו מארובת המגדלים היו רק טיפות מים שהצליחו לחמוק מתהליך הסינון ולהשתחרר לאוויר הפתוח.
למרות היתרון החסכוני אנרגטית שטמון ב"לבניות", הן עדיין סבלו ממספר חסרונות שגרמו למפעלים באזור חיפה להחליף בסופו של דבר את טכנולוגיית הקירור. מלבד השטח הגדול שתופסות ה"לבניות", הן גם גרמו לאיבוד רב של מים מטופלים ויקרים בתהליך הקירור וחייבו טיפול שוטף במים כדי למנוע התפתחות חיידקים.
מאז 2009 הוחלפו מגדלי הקירור במערכת קירור השואבת מי ים, ומזרימה אותם במערכת סגורה, שבה איבוד המים מינימלי ועדיין אפשר להשתמש בהם להסעת חום יעילה.
המחבר של תוכן זה – עידו קיפר
המקור של תוכן זה – מכון דוידסון, davidson.weizmann.ac.il
