1、 冷却塔工作原理
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。
3、 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:
i)出水温度为32℃及37℃
ii)循环水流量为 200L/S
iii)环境湿球温度为 27℃
iv)逼近=32-27=5℃
v)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:
i)出水温度为33℃及43℃
ii)循环水流量为 200L/S
iii)环境湿球温度为 23℃
iv)逼近=33-23=10℃
v)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。
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