冷却水塔工作原理

冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。其工作的基本原理是：干燥(低焓值) 的空气经过风机的抽动后，自进风网处进入冷却塔内；饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热(高焓值) 的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。

以圆形逆流式冷却塔的工作过程为例：

热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。一般情况下，进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气，水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，当风机运行时，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸气分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。从以上分析可以看出，蒸发降温与空气的温度（通常说的干球温度）低于或高于水温无关，只要水分子能不断地向空气中蒸发，水温就会降低。但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温保持不变。由此可以看出，与水接触的空气越干燥，蒸发就越容易进行，水温就容易降低。

2、冷却塔分类

一、按通风方式分有自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔。

二、按热水和空气的接触方式分有湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式冷却塔。

三、按热水和空气的流动方向分有逆流式冷却塔、横流（交流）式冷却塔、混流式冷却塔。

四、按用途分一般空调用冷却塔、工业用冷却塔、高温型冷却塔。

五、按噪声级别分为普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷却塔、超静音型冷却塔。

六、其他如喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。

冷却效能

部分人有一个错误的概念，就是以冷幅作为冷却水塔效能的标准，并以着来选择合适的散热量，其实冷幅是冷却水塔运作的反映与效能是没有直接之关系。

热量是循环系统内所产生的负荷，它的单位为千卡/小时（Kcal/HR）计算公式如下：

热量=循环水流量×冷幅×比热系数

热量负荷和冷却水塔的效能是没有直接关系，所以无论冷却水塔的体积大小，当热量负荷和循环水流量不变而运作下，在理论上冷幅都是固定的。

若一座冷却水塔能适合以下之条件而运作：

循环水流量为 200L/S

环境湿球温度为 27℃

逼近=32-27=5℃

冷幅=37-32=5℃

计算其热量应为3600000Kcal/HR

此冷却水塔也能适合以下之条件有效地运作：

出水温度为33℃及43℃

循环水流量为 200L/S

环境湿球温度为 23℃

逼近=33-23=10℃

冷幅=43-33=10℃

计算其热量应为7200000Kcal/HR

从上述举例可显示出相同冷却水塔可在不同热量下运作，而热量的差别示极大，所以不能单靠冷幅来衡量冷却水塔的效能。

前文提及冷却水塔的散热量直接受环境湿球温度影响，而以上两列因环境湿球温度有差别，导致逼近不同，所以同一冷却水塔能在以上两条件下运作如常，证明冷却水塔的效能是直接与逼近有密切关系而不能单以冷幅计算。

当冷却回水和空气接触而产生作用，把其水温降时，部分水蒸发会引起冷却回水之损耗，而其损耗量和入塔空气的湿球温度及流量有关，以数学表达式作如下说明：

令：进水温度为 T1℃，出水温度为T2℃，湿球温度为Tw ，则

*：R=T1-T2 （℃）------------（1）

式中：R ：冷却水的温度差，对单位水量即是冷却的热负荷或制冷量Kcal/h

对式（1）可推论出水蒸发量的估算公式

*：E=（R/600）×100% ------------ （2）

式中：E----当温度下降R ℃时的蒸发量，以总循环水量的百分比表示%，600-----考虑了各种散热因素之后确定之常数。

如：R=37-32=5℃

则E=｛（5×100）/600｝=0.83%总水量

或e=0.167%/1℃，即温差为1℃时的水蒸发量

*：A=T2-T1 ℃ ---------- （3）

式中：A-----逼近度，即出水温度（T2）逼近湿球温度的程度℃，按热交换器设计时冷端温度差取值的惯例，宜取A≥3℃（CTI 推进A≥5 oF 即2.78℃）A

5 漂水耗损量

漂水耗损量的大小是和冷却水塔（是否取用隔水设施），风扇性能（包括风量、风机及风扇叶角度的调整以及它们之间的配合等），水泵的匹配以及水塔的安装质量等因素有关，通常它的耗损量是很少的，大约在冷却器水总流量的0.2%以下。

6 放空耗损量

由于冷却回水不断的蒸发而令其变化（使水质凝结）这凝结了的冷却回水能使整个循环系统内产生腐蚀作用及导致藻类生长，所以部分的冷却回水要定期排出，以便补充更新，而这排出的冷却回水量，就称为〖放空量〗。

通常此放空量控制在冷却回水总量的0.3%或由其所需要水质的优劣而定。

放空量B=E/（N-1）-C

B ----- 放空量（%，L/min）

E ----- 蒸发量（%，L/min）

N ----- 凝结量

C ----- 漂水量（%，L/min）

7 补充量

上述提及的冷却塔回水耗损量要不断补充，而补充量的计算如下：

M=E+C+B

M ------- 补充量

E ------- 蒸发耗损量

C ------- 漂水耗损量

B ------ 放空量

假设：蒸发耗损量=0.83%

漂水耗损量=0

放空耗损量=0.25%

补充量=0.83+0.1+0.25=1.18%

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