无锡方舟 冷却塔
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江苏-无锡市
有效期长期有效
闭式冷却塔冷却水的水量、水温、水质及其运行方式
水量的大小关系到选择大中小型3 种塔形。水量＜ 500t／h 采用逆流式机械通风冷却塔较多，采用横流式机械通风冷却塔相对较少；水量＞ 500t／h 的多数采用单台或多台并联横流式机械通风冷却塔，或逆横流多台组合机械通风冷却塔。
水温是进塔水温t 1 和出塔水温t 2 之差（Δt =t 1 -t2 ），它关系到选择低温塔（设计Δt=5 ℃）、中温塔（设计Δt=10 ℃）还是高温塔（设计Δt=20 ℃）。一般Δt ≥ 6 ℃的以中温塔选择；Δt ≥ 11℃以高温塔选择。
水质的好与差及水中所含有的物质成分，关系到循环水水质稳定处理和旁流处理，并关系到采用何种水处理药剂。
运行方式主要是指全年运行还是间断运行，它关系到冷却塔的维护管理和维修。
2. 所在地区气象条件和参数、 工程地质和水文地质条件
各地设计的冷却塔气象参数（θ、τ、等）是不同的，选用冷却塔的设计气象参数应与所在地气象参数基本一致，或优于所在地气象参数，以保证水的冷却效果。
工程地质和水文地质条件主要关系到冷却塔的基础设计和水池设计，特别是大水量的大塔关系更为密切。
3. 交通运输、水、电供应现状
冷却塔从外地运输到所在地，根据塔体的大小，可以整体运输与散装运输（到现场组装），运输交通工具分卡车与火车两种，视具体情况而定。
冷却塔安装所在地必须先通路、通水、通电，即“三通”，否则无法安装。
4. 现场场地、标高、供冷却塔布置面积的大小
现场场地和面积的大小关系到采用何种塔形。因冷却塔安装按规范对周围构筑物及塔之间的距离均有规定值，如果采用多台圆形逆流式冷却塔的间距达不到要求时，则就有可能改用多台方塔组合或横流塔多台并联组合布置。有的宾馆、饭店把冷却塔布置在裙房屋顶上，则根据冷却塔的自重和运行荷载，屋顶的结构能否承受，需要实施那些加强措施等。
冷却塔位置的标高，关系到热水靠重力流流入冷却塔还是冷却水靠重力流流入车间去冷却设备或产品。前者要建造冷水池，后者要建造热水池。
5. 设备材料的供应情况和施工安装条件
设备材料的供应包括风机、电机、淋水填料、配水系统及安装时的起吊设备、电源等。
6. 技术经济指标
技术指标主要有以下方面：
（1 ）热负荷H ：是指冷却塔每m2 有效面积上单位时间内所能散发的热量（kJ／（m2 ·h））。
（2 ）水负荷q ：冷却塔每m 2 有效面积上单位时间内所能冷却的水量（m3／（m2·h ）），即为淋水密度。热负荷与水负荷之间的关系为：
H=1000Δt ·Cw·q=4187Δt·q （kJ／（m2·L ）） （9-1 ）
式中 C W——水的比热。C W =4.187kJ／（kg·℃）。
热负荷或水负荷越大，冷却水量越多。
（3 ）水冷却温差（Δt =t 1 -t 2 ）：它反映温降**值的大小，但不反映冷却效果与外界气象条件的关系。Δt 值大，说明散热多，但不说明冷却后水温很低。
（4 ）冷幅高Δt′：出冷却塔水温t 2 与当地当时湿球温度τ之差。Δt′越小，t 2 越接近于τ值，冷却效果越佳。
（5 ）冷却塔的冷却效率η：简称冷效，常用冷却效率系数η来衡量，表达式为：
Δt 一定时，η是冷幅t 2 -τ的函数，这说明t 2 越接近理论冷却极限值τ，则冷率系数η值越高，冷却效果越好。
技术指标与经济指标密切相关，一般来说技术越**、效率越高则越经济。如能采用第8 章中论述的《水动风机冷却塔》，则节能、节电，经济效益明显。
7. 周围环境现状和要求
一般是指通风、热源、噪声、水雾等条件和要求。冷却塔对环境的污染主要是热污染、 噪声、飘水（含水雾）。如果冷却塔周边是居民点、办公室（楼），则要考虑上述几方面对居民、 办公的影响，要实施隔热、隔雾、降噪等措施。
8. 运行、维护和检修能力
冷却塔运行管理和维修要有技术熟悉的专业专门人员，内容包括机电、管路、淋水填料等。但不少单位（企业）缺少这方面人员，故要专门的进行培训、实习。
9. 工艺对冷却水可靠性要求
这主要是冷却塔的设计和选用问题及系统工艺设计，保证在设计水量下达到冷却效果。
供货或选用时应考虑的方面
目前中小型冷却塔基本上为工厂化、规模化生产，由厂商向使用单位供货。无论是使用单位选用冷却塔，还是生产单位供应冷却塔，均应考虑和满足以下方面：
1. 热力性能应满足使用要求，包括鉴定和测试技术资料在内。这是首要的也是主要的方面。
2. 生产厂方提供必要的技术资料和运行实测数据，供使用方设计使用。
3. 塔体的结构材料，包括塔体结构的稳定性，防大气和水的腐蚀性、经久耐用性和组装配合的**性。
4. 配水均匀性好，壁流较少，不易堵塞。
5. 收水器除水效能正常，飘水量少。
6. 淋水填料、喷溅装置、除水器等应满足下列要求：
（1 ）在设计的**水温下不软化变形。
（2 ）在设计的**气温条件下不破碎、不破裂。
（3 ）具有足够的刚度和强度及良好的耐老化性能。
（4 ）具有良好的阻燃性能，满足国家和地方的有关标准及规定。
7. 风机匹配，在额定的风量和转速条件下，长期运行无故障，无振动和异常噪声。叶片耐水侵蚀性好并有足够强度。
8. 运行噪声符合当地环境保护要求。
9. 电耗较低、节能节电。
10. 造价低、重量轻、便于运输。
11. 易安装，经常维护管理方便。
12. 冷却塔进塔水温一般≤ 46 ℃，若高于此温度应提出要求，实行相应措施。
13. 进水水质应符合循环冷却水水质标准，不应对填料和喷嘴等造成堵塞。
冷却塔的计算机选型
冷却塔的塔型较多，其计算涉及气象条件（P、θ、τ等）、冷却水量（Q ）、进出塔水温（t1、t2 ）以及冷却塔形式、填料种类及规格、风机性能等多方面条件与因素，计算工作大而繁。国内部分单位根据循环冷却水工程的实际需要和不同情况，编制了一些冷却塔的设计计算程序。有的程序用于冷却塔的设计计算，有的程序用于冷却塔的选型。采用计算机计算，既提高了设计计算的**性，又节省了计算的工作量和时间，是必然发展的趋势。
化工部第三设计研究院针对化工系统编制的数种冷却塔通风图（主要为大塔，包括钢筋混凝土塔），编制了逆流式机械通风冷却塔的选型程序。该程序采用麦克尔焓差法编制，将逆流式机械通风冷却塔的计算，归纳为“四线二点” 的求解。由填料的热力特性曲线和气象条件、水温计算的冷却塔的操作曲线的交点，可求得气水比λ和冷却任务数N ；由风机的特性曲线和塔的通风阻力曲线的交点，可求得风机工作点的风量G 。由工作点的风量G 和气水比λ，即可求得冷却水量Q 。
计算机计算程序简化框图见图9-3 所示，该程序将冷却塔的参数数据库设计成开放式可随时增加、删除或修改。可根据用户的要求，自行将新的冷却塔塔型、各种填料、风机和气象参数加入数据库中。这样可不断地更新数据库，使计算程序更具有适应性和实用性。
为什么用水来冷却设备或产品
自然界中存在大量的气体和各种液体，为什么用水冷却设备或产品呢？理由有以下三点：
1. 水的比热大，其比热为1kcal／（kg·℃），就是说1kg 水温度升高或降低1℃，可吸收或放出1000cal（1kcal）热量。则用1kg H2O去冷却设备或产品时，水温升高5℃，理论上可吸收设备或产品5000cal热量。
2. 水的价格相对较便宜，一般来说，只要提升水的水泵电费和水的净化处理费，水与其他液体、气体相比，不但价格便宜，货源也相对充足。
3. 水的汽化热大：在0℃时，1kg 水的汽化热为59713kcal。什么叫汽化热？就是说1kg 0℃的水变为0℃的水蒸气时所吸收的热量称汽化热。那么汽化热有什么意义呢？就是说1kg0 ℃的水，其蒸发1%的水量（1kg 中的1%）可使1kg 水水温降低6 ℃。
水与酒精及其他液体的比热与汽化热比较见表4-1 。可见水的比热和汽化热**，用水进冷却效果**。
用水去冷却生产设备和产品，使生产设备和产品的温度降低了，把热量传给了水，使水温升高了，这个过程就是传导散热。
水在冷却塔中进行冷却的过程中，把水形成很小的水滴或极薄的水膜，扩大水与空气的接触面积和延长接触时间，是加强水的蒸发汽化，带走水中的大量热量，所以水在冷却塔中冷却的过程是传导散热和蒸发散热的过程。
空气中能容纳一定量的水蒸气，当空气中水蒸气少的时候，气候很干燥，天气也较好；当空气中水蒸气多时，会感到很潮湿；当空气中水蒸气很多时，会出现很小露点。这说明空气能接纳水蒸气，同时说明空气接纳水蒸气是有一定限度的，当空气中出现小露点时，说明空气接纳的水蒸气已经“满”了，不能再接受了，即空气中的水蒸气达到了饱和，称为饱和水蒸气。
水在冷却过程中，只要空气中的水蒸气还未达到饱和，则热水表面直接与空气接触时，就会不断地散发出水蒸气跑到空气中去。热水表面的水分子在化为水蒸气的过程中，将从水中吸收热量，使水得到冷却。
4.2.2 水的蒸发散热
从分子运动理论来说，水的表面蒸发是由分子热运动而引起的，分子的运动又是不规则的，各分子的运动速度大小不一样，波动范围很大。当水表面的某些水分子的动能是以克服水内部对它的内聚力时，这些水分子就从水面逸出，进入空气中去，这就是蒸发。由于水中动能较大的水分子逸出，那么余下来的其他水分子的平均动能减小，水的温度也随之降低，使水得到冷却，这就是蒸发散热的主要原因。所以水的蒸发散热是水分子运动的结果。
水的蒸发散热可以在沸腾时进行，也可以在低于沸点的温度下进行，而自然界中的蒸发散热大都是属于低于沸点的温度下进行的蒸发。如湿衣服晾干、潮湿地面变成干燥以及热水在冷却塔内的冷却等都是低于沸点的情况下进行的蒸发现象。所以说，当水温＜气温的情况下，水照样会得到冷却，其道理就在于低于沸点下的蒸发散热。
从水面逸出去的水分子，相互之间可能进行碰撞，或者逸出去的水分子与空气中已有的水分子之间进行相互碰撞，那么又可能重新进入到水中。如果在单位时间内逸出水分子多于回到水面中来的水分子，那么水就不断地蒸发，水温也就不断地降低，水就得到冷却。
水的表面蒸发因在水温低于沸点的情况下进行的，这时，水和空气的相交面上存在着蒸气的压力差，一般认为水与空气的接触中，在其交界面处存在着一层极薄的饱和气层，称为水面饱和气层。水首先蒸发到饱和气层中去，然后再扩散到空气中去。
设水面饱和气层的温度为t′，水面的温度为tf ，水滴越小或水膜越薄，那么t′与tf 就越接近。设水面饱和气层的饱和水蒸气分压力为P″q ，而远离水面的空气中，温度为θ时（θ为干球温度）水蒸气的分压力为Pq ，那么它们的分压力差为：
这个ΔPq 就是水分子向空气中蒸发扩散的推动力，只要存在P″q ＞ Pq（即ΔPq 为正值），那么水的表面一定产生蒸发，水一定会冷却，而与水面的温度t f 是高于还是低于水面以上的空气温度θ无关。如果说蒸发所消耗热量用H β 表示，那么在P″q ＞ P q 的条件下，蒸发的热量Hβ总是由水面跑向空气，水中的热量总是减小的。
为加快水的蒸发散热速度，在冷却塔内要采取以下两条措施：
1. 增加热水与空气之间的接触面积。接触面积越大，水分子逸出去的机会越多，蒸发散热就越快。而水与空气的接触主要在冷却塔内的淋水填料中进行，则一方面要求水在淋水填料中形成的水滴越小越好、水膜越薄越好；另一方面要求填料本身越薄越好，即填料的面积越大越好（填料越薄，总面积越大）。
2. 提高填料中水膜（或水滴）水面空气流动的速度，使从水面逸出的水蒸气分子迅速地扩散到冷却塔外部的空气中去，维持扩散的推动力为常数，就是不使ΔPq降低下来。如果不迅速地排除逸出水蒸气分子，就会使空气中的水蒸气分压力Pq升高，使ΔPq =P″q-Pq 值变小（蒸发推动力减小），不利于蒸发。所以要保持一定的风量和风速。
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