冷却塔原理 冷却塔的组成部分

原理和基本结构

1、冷却塔的基本原理

冷却塔是一种利用空气体与水接触（直接或间接）来冷却水的装置。水被用作循环冷却剂，它从系统中吸收热量并将其排放到大气中，从而通过可循环冷却水降低塔和制造设备中的温度。

冷却塔中的散热关系；

在湿式冷却塔中，热水的温度高，但是流过水面的空气体的温度低。水将热量传递给空气体，热量被空气体带走并扩散到大气中。水向空气体散热有三种方式:

①接触散热；

②蒸发散热；

③辐射散热。

冷却塔主要用于前两种散热，辐射散热很小，不要忽略。

蒸发散热原理:

蒸发散热是通过物质交换完成的，即水分子不断扩散到空气体中。水分子的能量不同，平均能量由水温决定。在水面附近，一些具有高动能的水分子从水面逸出成为蒸汽。由于高能量的水分子逃逸，水面附近的水能变小。

因此，水温降低，这是蒸发散热。一般认为蒸发的水分子首先在水面上形成一层薄的饱和空气层，其温度与水面温度相同，然后水汽从饱和层向大气扩散的速度取决于饱和层与大气之间的水汽压差，即多尔顿定律。这个过程可以用下图来表示。

2.冷却塔的基本结构

支架和塔架:外部支撑

包装:为水和空气体提供尽可能大的热交换面积。

冷却水箱:位于冷却塔底部，接收冷却水。

储水器:回收被空气流带走的水滴。

进风口:冷却塔空进风口。

喷水装置:喷射冷却水。

风扇:将空气吹入冷却塔。

轴流风机用于引风机冷却塔。

轴流式/离心式风机用于强制通风冷却塔。

冷却塔百叶窗:平均进风量；把水留在塔里。

类型及其优缺点

1.自然通风冷却塔

密度较小的热空气体从冷却塔顶部流出；

稠密的冷空气体从塔底进入冷却塔进行填充；

不需要风扇；

混凝土塔

用于大热量冷却。

2、机械通风冷却塔

大功率风扇迫使空气体与循环水进行热交换；

填料表面的水膜可以最大限度地与空气体进行热交换；

冷却效率有许多决定因素；

多种冷却能力选项；

多个冷却塔可以同时工作，例如8个冷却塔共同控制。

强制通风:

空气体由离心风扇吹入通风口；优点:适用于气流阻力较大的塔；离心风机的噪音相对较小。

逆流冷却塔:

冷却水喷洒在填料上，并向下流入冷却水箱。

空气体被迫从底部吹入，并与填料中的水接触以蒸发部分冷却水，从而降低水温。

3.诱导通风冷却塔

横流诱导通风冷却塔

逆流诱导通风冷却塔

优点:回流程度低于强制通风冷却塔；风机的运行费用低于强制通风冷却塔。

缺点:风扇和电机的机械传动需要防水设计。

1）热水从顶部进入冷却塔

2）空气体由风机诱导，从底部进入冷却塔；使用强制诱导风扇。

横流诱导通风冷却塔

冷却水从顶部进入，流经填料层；空气体从一侧或两侧进入，引风机使空气体横向流过填料层。

由于这种冷却塔的自然热水流量分配系统:

优势:

水泵扬程低；

水泵初投资较低；

较低的年能耗和成本；

当流量变化较大时，不会对配水系统产生不利影响。

缺点:

低压头会导致喷嘴容易堵塞，冷却水在喷射时不能很好地分散成细水雾；

热水箱直接暴露在空气体中会导致藻类生长；

占地面积大。

由于这种冷却塔中的加压配水喷淋装置:

优势:

通过增加塔的高度，可以获得更长的热交换过程和更小的冷振幅；

由于加压喷雾装置可以喷射更小的水滴，因此热交换效率更高。

缺点:

系统水泵扬程增加；

随着能源需求的增加，运行成本增加；

冷却水喷嘴不易维护和清洁；

需要配水系统和相关管道，因此初期投资增加。

操作参数和选择设计

1.冷却水温差:

入口温度-出口温度

大温差=高性能

2.低温范围:

冷却塔出口水温与入口空湿球温度之差:

小冷振幅=高性能

3.效率:

4.冷却塔容量:

冷却塔的容量单位是“千卡每小时”或“冷吨”；

冷却塔容量=冷却水质量流量×水比热容×温差；

大容量=高性能

5.供水量计算

蒸发造成的水分损失（E）

e = Q/600 =（T1-T2）* L/600

e代表蒸发水量（千克/小时）；

q代表热负荷（千卡/小时）；

600代表水的蒸发潜热（kcal/h）；

T1代表进水温度（℃）；

T2代表出水温度（℃）；

l代表循环水量（千克/小时）。

补充水的计算:

飞溅造成的水分损失（c）

冷却塔的溅水损失取决于冷却塔的设计类型、风速等因素。正常情况下，其值约为循环水量的0.1~0.2%。

定期排放的水的损失（D）

定期排放的水的损失取决于水质或水中固体浓度等因素。一般为循环水的0.3%左右。

M=E+C+D

蒸发造成的水分损失（e）；飞溅造成的水分损失（c）；定期排放的水的损失（d）。

冷却塔用于空调节时，温差按5℃设计，冷却塔所需供水量约为循环水量的2%。

6.冷却水流量

k Q = C MδT

k:估计系数

q:机组的最大制冷量

c:水的比热容

δT:供水和回水之间的温差

m:冷却水的质量流量

压缩式制冷机组最大制冷量的1.3倍；

吸收式制冷机组（溴化锂）的制冷量是其2.5倍。

1.选择示例

示例:640RT机组项目中冷却塔的水流和供水。

Q = 640RT = 2251KW千瓦

K=1.3

C = 4.2KJ千焦/（千克℃）

δT = 5℃

补水量m = m . 2% = 140千克/秒。2% = 2。8千克/秒

2、冷却塔选型经常出现设计问题。

（1）、冷却塔能耗的决定性因素是什么？

a:风扇功率、冷却水流量和冷却水补充量是多少？

（2）、冷却塔的温度条件，在什么温度下效率和经济性如何？

答:冷却塔的入口温度根据使用情况而变化。例如，空冷凝器的出口温度一般为30-40℃，而冷却塔的出口温度一般为30℃。冷却塔的最佳冷却温度（回水温度）比湿球温度高2-3℃，称为“近似值”（微信官方账号:水泵经理）。近似值越小，冷却效果越好，冷却塔越经济。

（3）、开放和封闭比较

开放式:初期投资相对较小，但运行成本较高（耗水、耗电）。

封闭式:该设备适用于干旱、缺水和沙尘暴频发等恶劣环境。它可以冷却多种介质，如水、油、酒精、淬火液、盐水和化学液体，无损耗且成分稳定。低能耗。

缺点:封闭式冷却塔的成本是开放式冷却塔的三倍。

安装、管道、操作和常见故障

1.冷却塔的噪声源

上述冷却塔均为机械通风冷却塔，水塔运行过程中的噪声源主要包括以下几个方面:

⑴、风机噪音:

其噪声主要由机械噪声和流体噪声组成；

②、电机噪音:

主电机运转时的电磁声；

⑶、通风噪声:

主要包括塔内外的空气体噪声和塔的共振噪声。

解决方法请参考南社百科的相关课件《暖通空调空调节系统中噪声及设备降噪减振的全面认识》。

2、安装、配管注意事项

3、操作注意事项

操作前的注意事项:

1）应清除进风口侧或风道周围的异物；

2）确保风车尾部和风筒之间有足够的间隙，以免在运行过程中损坏；

3）检查减速器的三角皮带是否调整正确；

4）三角皮带轮的位置必须保持在同一水平面上；

5）上述检查完成后，间歇启动开关，检查风车是否正常运转。是否有异常噪音和振动？

6）清理热水托盘和塔内杂物；

7）清除热水锅内的污垢和异物，然后加水至溢出位置；

8）间歇启动循环水泵，清除管道中的空气体，直至管道和冷水盘充满循环水；

9）循环水泵正常运行时，冷水盘中的水位会略有下降，此时必须将浮阀调节到一定水位；

10）电路系统，再次确认电路开关、保险丝和接线规格是否满足电机负载。

启动水塔的注意事项:

一、间歇启动风车，检查是否反转运行或异常噪音振动？然后启动水泵运行；

b、检查风车电机的运行电流是否过载？避免电机烧毁或电压下降；

c .用控制阀调节水量，使热水锅的水位保持在30-50毫米之间；

d、检查冷水盘中的自来水水位是否正常。

水塔运行注意事项:

a、运行5~6天后，重新检查风车减速器的V带是否正常。如果松动，可以通过调整螺栓再次正确锁定；

b、冷却塔运行一周后，必须更换循环水，以清除管道中的杂物灰尘；

C.冷却塔的冷却效率将受到循环水位的影响。为此，有必要确保热水锅的一定水位；

d、如果冷水盘中的水位下降，循环水泵和空调的性能将受到影响，因此水位也必须保持；

水塔日常维护注意事项:

循环水一般一个月更换一次，如果脏了就必须更换。循环水的更换取决于水中的固体浓度。同时，清洗热水盘和冷水盘。如果热水板中有污物堵塞，冷却效率将受到影响。

水塔季节性停机维护注意事项:

a、松开减速器中的三角皮带，并向轴承中注入油；

b .必须清除管道中的所有循环水，以避免冬季结冰导致开裂，并随时打开冷水板的排水管，以便雨水和融雪流出；

c、冷却塔停机一段时间后再运行，此时必须检查电机绝缘是否正常？然后参考操作前准备工作的说明。

4.维护注意事项

障碍

原始原因

领袖”

冷却水的温升

1.循环水过多；

2风量不均匀；

3热空气体再循环现象。

量不足；

5散热片堵塞；

6根管道松动堵塞；

7进气网络堵塞；

1.将水量调整到设计标准；

2.改善通风环境；

3.改善通风环境；

4调整风叶的角度（在额定电流范围内）

5.清除散热片的堵塞；

6去除污垢和藻类；

7清除进气网络的堵塞。

冷却水过少

1.排水孔堵塞；

2.过滤网堵塞；

3水位过低；

4.循环泵选择错误；

1清除污垢和藻类；

2取出滤网并清洗干净；

3.将浮阀调整到流水水位；

4.更换满足设计水量的水泵；

异常噪音和振动

1叶片接触风筒内壁；

2叶片安装不当；

3.不平衡的风车；

4减速器内油太少；

5轴承故障；

1.调整刀片长度；

2重新拧紧螺母；

3.校正叶片角度；

4.将油量补充到规定的油位；

5更换轴承或轴封；

电机过载

1压降太低；

2.叶片角度不当；

3风量过大；

4电机故障；

1检查电源；

2.调整叶片的角度；

3.调整叶片的角度；

4 .更换或修复；

水滴过度飞溅

1.扩散管旋转过快；

2.水槽中的水位过高而溢出；

3散热片堵塞；

4挡水板失效；

5.循环水过多；

1.调整扩散器的角度；

2.改变排水孔的孔径数量；

3.清除散热片的堵塞；

4再次更换挡水板；

5.减少循环水；

5.循环水水质要求（有水质限制）

项目

补充水

活水

PH值（25℃）

6~8

6~8

电导率（紫外/厘米）

低于200

500以下

总硬度（碳酸钙）p . p . m

50岁以下

低于200

碱度（碳酸钙）百万分之一

50岁以下

低于100

氯离子

50岁以下

低于200

硫酸根离子

50岁以下

低于200

铁元素含量

低于0.3

低于1.0