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석유화학플랜트, 발전플랜트, 철강플랜트 등과 같은 제조공정과 냉동기를 비롯한 각종 기계장치에서 발생된 열은 어떤 형태로든 제거 (냉각)가 되어야 한다. 폐열을 제거하기 위해서는 폐열을 운반하는 일종의 전열매체가 필요하다. 기계장치의 열이 직접적으로 전달되는 1차 전열매체와 1차 전열매체에 전달된 열을 다시 식히는 2차 전열매체로 구분할 수 있다.

실내 냉방 또는 냉동을 하는 경우의 실내공간의 폐열은 실내공간에 위치하고 있는 증발기 (Evaporator)의 1차 전열매체인 냉매로 전달이 되고 (실내공간의 열에 의해 냉매가 증발되면서 실내공간의 열이 냉매로 전달) 증발된 냉매는 압축기 (Compressor)에서 고온고압으로 압축된 다음 2차 전열매체인 대기의 공기 또는 냉각수를 이용하여 응축기 (Condenser)에서 액체상태의 냉매로 환원되면서 최종적으로 실내공간의 열은 대기의 공기 또는 냉각수로 전달이 되게 된다.

석유화학플랜트, 발전플랜트, 철강플랜트 등과 같은 제조공정에서는 1차 전열매체로 대부분 물 (압축기 등과 같은 기계장치는 오일을 사용)을 사용한다. 1차 전열매체로 전달된 열은 2차 전열매체인 대기의 공기 또는 냉각수를 사용하는 열 교환기를 통해 열이 전달되게 된다.

위 두 경우의 2차 전열매체를 대기의 공기를 사용하는 경우는 공냉식 열 교환 방식이 되는 것이고 냉각수를 사용하는 경우는 수냉식 열 교환 방식이 되는 것이다. (철강플랜트의 일부 공정에서는 냉각수를 직접사용하여 냉각시키기 때문에 1차 전열매체와 2차 전열매체 구분이 없다. (철강플랜트의 이런 경우를 직접수라 호칭하며 1차 2차 전열매체 구분이 있을 경우 2차 전열매체인 냉각수를 간접수라 한다.)

냉각탑은 위에서 언급한 2차 전열매체인 냉각수로 전달된 열을 대기의 공기를 이용하여 냉각시키는 기계장치인 것으로 실내공간 또는 기계장치에서 발생된 열을 최종적으로 전달받아 대기로 방출시키는 것이다. 따라서 모든 기계장치에서 발생된 폐열은 대기를 통해 방출되어 냉각되는 것임을 알 수 있다.

냉각제로서 물을 주로 사용하는 이유는 자연 상태에서 존재하는 물질 중에서 비열이 가장 높기 때문이다. (참고: 액체상태의 암모니아의 비열은 1.13 kcal/kg.℃ 이나 자연 상태에서는 기체로 존재함.) 즉, 비열이 높다는 의미는 적은 량으로 많은 열을 포함할 수 있기 때문이다