冷卻水塔工作原理

1、冷卻塔是利用水和空氣的接觸，通過蒸發(fā)作用來散去工業(yè)上或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的廢熱的一種設(shè)備。其工作的基本原理是：干燥(低焓值)的空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)的抽動后，自進(jìn)風(fēng)網(wǎng)處進(jìn)入冷卻塔內(nèi)；飽和蒸汽分壓力大的高溫水分子向壓力低的空氣流動，濕熱(高焓值)的水自播水系統(tǒng)灑入塔內(nèi)。當(dāng)水滴和空氣接觸時，一方面由于空氣與水的直接傳熱，另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差，在壓力的作用下產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象，將水中的熱量帶走即蒸發(fā)傳熱，從而達(dá)到降溫之目的。以圓形逆流式冷卻塔的工作過程為例：; 4 t5 Z* t. X B mt$ y, A% 熱水自主機(jī)房通過水泵以一定的壓力經(jīng)過管道、橫喉、曲喉、中心喉將循環(huán)水壓至冷卻塔的播水系統(tǒng)

2、內(nèi)，通過播水管上的小孔將水均勻地播灑在填料上面；干燥的低晗值的空氣在風(fēng)機(jī)的作用下由底部入風(fēng)網(wǎng)進(jìn)入塔內(nèi)，熱水流經(jīng)填料表面時形成水膜和空氣進(jìn)行熱交換，高濕度高晗值的熱風(fēng)從頂部抽出，冷卻水滴入底盆內(nèi)，經(jīng)出水管流入主機(jī)。一般情況下，進(jìn)入塔內(nèi)的空氣、是干燥低濕球溫度的空氣，水和空氣之間明顯存在著水分子的濃度差和動能壓力差，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時，在塔內(nèi)靜壓的作用下，水分子不斷地向空氣中蒸發(fā)，成為水蒸氣分子，剩余的水分子的平均動能便會降低，從而使循環(huán)水的溫度下降。從以上分析可以看出，蒸發(fā)降溫與空氣的溫度（通常說的干球溫度）低于或高于水溫?zé)o關(guān)，只要水分子能不斷地向空氣中蒸發(fā)，水溫就會降低。但是，水向空氣中的蒸發(fā)不會無

3、休止地進(jìn)行下去。當(dāng)與水接觸的空氣不飽和時，水分子不斷地向空氣中蒸發(fā)，但當(dāng)水氣接觸面上的空氣達(dá)到飽和時，水分子就蒸發(fā)不出去，而是處于一種動平衡狀態(tài)。蒸發(fā)出去的水分子數(shù)量等于從空氣中返回到水中的水分子的數(shù)量，水溫保持不變。由此可以看出，與水接觸的空氣越干燥，蒸發(fā)就越容易進(jìn)行，水溫就容易降低。2、冷卻塔分類一、按通風(fēng)方式分有自然通風(fēng)冷卻塔、機(jī)械通風(fēng)冷卻塔、混合通風(fēng)冷卻塔。 . b2 S1 z8 F8 y2 b( ?# a- ?二、按熱水和空氣的接觸方式分有濕式冷卻塔、干式冷卻塔、干濕式冷卻塔。 三、按熱水和空氣的流動方向分有逆流式冷卻塔、橫流（交流）式冷卻塔、混流式冷卻塔。 四、按用途分一般空調(diào)用冷

4、卻塔、工業(yè)用冷卻塔、高溫型冷卻塔。 2 fi Q2 e, h* . X C2 a五、按噪聲級別分為普通型冷卻塔、低噪型冷卻塔、超低噪型冷卻塔、超靜音型冷卻塔。 O1 kO, V/ x n2 I8 X六、其他如噴流式冷卻塔、無風(fēng)機(jī)冷卻塔、雙曲線冷卻塔等。冷卻效能部分人有一個錯誤的概念，就是以冷幅作為冷卻水塔效能的標(biāo)準(zhǔn)，并以著來選擇合適的散熱量，其實(shí)冷幅是冷卻水塔運(yùn)作的反映與效能是沒有直接之關(guān)系。# M j; 4 X. + T4 l9 |熱量是循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)所產(chǎn)生的負(fù)荷，它的單位為千卡/小時（Kcal/HR）計(jì)算公式如下：0 x( _3 W; * J! N熱量=循環(huán)水流量×冷幅×

5、;比熱系數(shù)4 - h% c- p! ( x熱量負(fù)荷和冷卻水塔的效能是沒有直接關(guān)系，所以無論冷卻水塔的體積大小，當(dāng)熱量負(fù)荷和循環(huán)水流量不變而運(yùn)作下，在理論上冷幅都是固定的。若一座冷卻水塔能適合以下之條件而運(yùn)作：循環(huán)水流量為 200L/S環(huán)境濕球溫度為 27! 4 K$ W: a( I9 q$ b% e逼近=32-27=56 P% Bx8 D1 I0 M* H冷幅=37-32=5計(jì)算其熱量應(yīng)為Kcal/HR此冷卻水塔也能適合以下之條件有效地運(yùn)作：出水溫度為33及430 p , ?9 P9 o) 6 L8 循環(huán)水流量為 200L/S; Q$ ( R u) U4 iv環(huán)境濕球溫度為 23逼近=33-2

6、3=10冷幅=43-33=10計(jì)算其熱量應(yīng)為Kcal/HR8 r3 W5 v8 5 e從上述舉例可顯示出相同冷卻水塔可在不同熱量下運(yùn)作，而熱量的差別示極大，所以不能單靠冷幅來衡量冷卻水塔的效能。% B& e( Q. t k% t* - K前文提及冷卻水塔的散熱量直接受環(huán)境濕球溫度影響，而以上兩列因環(huán)境濕球溫度有差別，導(dǎo)致逼近不同，所以同一冷卻水塔能在以上兩條件下運(yùn)作如常，證明冷卻水塔的效能是直接與逼近有密切關(guān)系而不能單以冷幅計(jì)算。2 2 n G3 y+ A& Fl* n當(dāng)冷卻回水和空氣接觸而產(chǎn)生作用，把其水溫降時，部分水蒸發(fā)會引起冷卻回水之損耗，而其損耗量和入塔空氣的濕球溫度及流量有關(guān)，以數(shù)學(xué)

7、表達(dá)式作如下說明： 令：進(jìn)水溫度為 T1，出水溫度為T2，濕球溫度為Tw，則 *：R=T1-T2（）-（1）/ f% ! hY- W: T0 cK- A9 # e3 T# 0 D! x 式中：R：冷卻水的溫度差，對單位水量即是冷卻的熱負(fù)荷或制冷量Kcal/h0 u! J6 j U4 a- R) ) G B. Z 對式（1）可推論出水蒸發(fā)量的估算公式7 k- 9 E, 7 U$ q$ _- r9 J *：E=（R/600）100% - （2）) z- e6 I9 h1 H8 f( W, n4 m, L1 G( e7 q) ?. lx/ 4 式中：E-當(dāng)溫度下降R時的蒸發(fā)量，以總循環(huán)水量的百分比表

8、示%，600-考慮了各種散熱因素之后確定之常數(shù)。 如：R=37-32=54 3 s6 f9 w3 vp 4 s / A$ N- M2 ?: 7 x 則E=（5100）/600=0.83%總水量) h6 2 E! S; p L) r7 M, T3 mpw- # v4 s 或e=0.167%/1，即溫差為1時的水蒸發(fā)量 *：A=T2-T1 - （3） 式中：A-逼近度，即出水溫度（T2）逼近濕球溫度的程度，按熱交換器設(shè)計(jì)時冷端溫度差取值的慣例，宜取A3（CTI推進(jìn)A5 oF即2.78）A不是做不到，而是不合理和不經(jīng)濟(jì)。! O) 8 q4 X( Q# i7 u5漂水耗損量/ m0 6 0 _$ A8

9、 H2 y$ w7 I; o% J# / x. o+ c$ a# 6 Z 漂水耗損量的大小是和冷卻水塔（是否取用隔水設(shè)施），風(fēng)扇性能（包括風(fēng)量、風(fēng)機(jī)及風(fēng)扇葉角度的調(diào)整以及它們之間的配合等），水泵的匹配以及水塔的安裝質(zhì)量等因素有關(guān)，通常它的耗損量是很少的，大約在冷卻器水總流量的0.2%以下。6放空耗損量 由于冷卻回水不斷的蒸發(fā)而令其變化（使水質(zhì)凝結(jié)）這凝結(jié)了的冷卻回水能使整個循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生腐蝕作用及導(dǎo)致藻類生長，所以部分的冷卻回水要定期排出，以便補(bǔ)充更新，而這排出的冷卻回水量，就稱為放空量。 通常此放空量控制在冷卻回水總量的0.3%或由其所需要水質(zhì)的優(yōu)劣而定。3 P5 G T7 u V0 Q.

10、n7 I r4 4 w5 ; N0 m 放空量B=E/（N-1）-C% g# Z2 v4 G+ j B - 放空量（%，L/min）2 P+ m) ; n; s2 a( E - 蒸發(fā)量（%，L/min）9 - Y E g. Q8 O2 M) s8 $ W6 _: S4 _, i9 e N - 凝結(jié)量) p. m ( y+ Y2 M C - 漂水量（%，L/min）. 3 v. s& 1 m0 i6 R$ s, f7補(bǔ)充量M% G( M8 mu0 T% _7 T# s4 s) V% H4 g: n$ I2 R 上述提及的冷卻塔回水耗損量要不斷補(bǔ)充，而補(bǔ)充量的計(jì)算如下： P# n8 e# Q5 U2 $ | k3 M=E+C+B$ o: * s- E3 K7 F M - 補(bǔ)充量, j1 ( E+ qB; O7 c% s) c2 F s E - 蒸發(fā)耗損量- h9 S7 r8 4 Z C - 漂水耗損量$ & HS+ A# z$ |. u; g8 WF B - 放空量 假設(shè)