冷卻塔冷卻效率(冷卻塔換熱效率)

1、冷卻塔的作用"w}3r4T5H:`+~7j5i工業(yè)生產(chǎn)或制冷工藝過程中產(chǎn)生的廢熱，一般要用冷卻水來導(dǎo)走。從江、河、湖、海等天然水體中吸取一定量的水作為冷卻水，冷卻工藝設(shè)備吸取廢熱使水溫升高，再排入江、河、湖、海，這種冷卻方式稱為直流冷卻。當(dāng)不具備直流冷卻條件時(shí)，則需要用冷卻塔來冷卻。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散人大氣。0~2D:h*l5c4]:w如圖1所示的火電廠為例，鍋爐回將水加熱成高溫高壓蒸汽；推動(dòng)汽輪機(jī)2作功使發(fā)電機(jī)3發(fā)電。經(jīng)汽輪機(jī)作功后的乏汽排入凝汽器4，與冷卻水進(jìn)行熱交換凝結(jié)成水，再用水泵打回鍋爐循環(huán)使用。這一熱力循環(huán)過程中；乏汽的廢熱在凝汽器中傳給了冷卻水，使水溫升高、挾帶廢熱的冷卻水，在冷卻塔5中將其熱量傳給空氣6，從塔筒出口排人大氣。在冷卻塔內(nèi)冷卻過的水變?yōu)榈蜏厮?，水泵將其再送入凝汽器，循環(huán)使用。前一循環(huán)為鍋爐中水的循環(huán)，后一循環(huán)為冷卻水的循環(huán)、其他工業(yè)部門，如石油、化工、鋼鐵等，也廣泛使用冷卻塔。冷卻塔中水和空氣的熱交換方式之一是，流過水表面的空氣與水直接接觸，通過接觸傳熱和蒸發(fā)散熱，把水中的熱量傳輸給空氣、用這種冷卻方式的稱為濕式冷卻塔簡稱濕塔。濕塔的熱交換效率高，水被冷卻的極限溫度為空氣的濕球溫度、但是，水因蒸發(fā)而造成損耗；蒸發(fā)又依循環(huán)的冷卻水含鹽度增加，為了穩(wěn)定水質(zhì)，必須排掉一部分含鹽度較高的水；風(fēng)吹也會(huì)造成水的損失。這些水的虧損必須有足夠的新水持續(xù)補(bǔ)充，因此，濕塔需要有補(bǔ)給水的水源。缺水地區(qū)，補(bǔ)充水有困難的情況下；只能采用干式冷卻塔簡稱干塔或空冷塔。干塔中空氣與水也有空氣與乏汽的熱交換；是通過由金屬管組成的散熱器表面?zhèn)鳠幔瑢⒐軆?nèi)的水或乏汽的熱量傳輸給散熱器外流動(dòng)的空氣。干塔的熱交換效率比濕塔低，冷卻的極限溫度為空氣的干球溫度。*`)^+U9p'e3I9S2、冷卻塔的分類:1B}+y#}7\9V4@目前已經(jīng)被淘汰的冷卻塔型這里不再介紹，現(xiàn)還在使用的塔型，分類如下。,R#I4X:q8xA、按通風(fēng)方式分-R3N*s9d2S7^1r+J按通風(fēng)方式分有：5r;A0G1H1y3S+i't!{#x自然通風(fēng)冷卻塔'mnb:`,u7I7J!_2s'@:l7KR機(jī)械通風(fēng)冷卻塔1B&}:S5_-D混合通風(fēng)冷卻塔。"g:d5G#U$qA4xB、按熱水和空氣的接觸方式分"4L$`#v3[$d按熱水和空氣的接觸方式分有：*D、t-R*\L'jQ'Q4e濕式冷卻塔；%y0r2j4D0_6_*y1B9|干式冷卻塔；Z2n6S0L$k0G0`"g3d9S干濕式冷卻塔。1K7nps&f5D%I8[C、按熱水和空氣的流動(dòng)方向分!P70e8M、0A"i按熱水和空氣的流動(dòng)方向分有：1jq!K3z、_'H4`e3K逆流式冷卻塔；!Q5TE9V'V7L8f6j0_!\橫流交流式冷卻塔；8G$e9t%D!l混流式冷卻塔。-l4H&L5p7Q4n5\,ID、其他型式的冷卻塔:H9p4h-m&{1p9S+J!N其他型式有噴流式冷卻塔和用轉(zhuǎn)盤提水冷卻的冷卻塔。1Y3_+t8Kl&u2t,C3、各種冷卻塔簡述9oM-g2VB0j、d%g7s自然通風(fēng)逆流濕式冷卻塔;q7C、O0X:e'y${$V6y自然通風(fēng)逆流濕式冷卻塔在我國電力部門使用最多，見圖12。這種塔型的通風(fēng)筒常采用雙曲線形，用鋼筋混凝土澆+h3q'\0Z&]I$k0q制其高度已達(dá)170多米。老式的塔筒平面上呈多角形、立面為錐形的，現(xiàn)在已經(jīng)很少用了。1O8Ri4n:`:I4['a如圖所示，熱水由管道通過豎管豎井送人熱水分配系統(tǒng)。這種分配系統(tǒng)在平面上呈網(wǎng)狀布置，分槽式布水、管式布水或槽管結(jié)合布水；然后通過噴濺設(shè)備，將水灑到填料上；經(jīng)填料后成雨?duì)盥淙诵钏?，冷卻后的水抽走重新使用、塔筒底部為進(jìn)風(fēng)口，用人字柱或交叉柱支承?？諝鈴倪M(jìn)風(fēng)口進(jìn)人塔體、穿過填料下的雨區(qū)，和熱水流動(dòng)成相反方向流過填料故稱逆流式，通過收水器回收空氣中的水滴后、再從塔街出口排出、塔外冷空氣進(jìn)人冷卻塔后，吸收由熱水蒸發(fā)和接觸散失的熱量，溫度增加，濕度變大，密度變小、因此，收水器以上的空氣經(jīng)常是飽和或接近飽和狀態(tài)；其溫度要通過計(jì)算確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)，可取為冷卻塔進(jìn)、出水溫的平均值。塔外空氣溫度低、濕度小、密度大。由于塔內(nèi)、外空氣密度差異在進(jìn)風(fēng)口內(nèi)外產(chǎn)生壓差。致使塔外空氣源源不斷地流進(jìn)塔內(nèi)而無需通風(fēng)機(jī)械提供動(dòng)力，故稱為自然通風(fēng)。1k1g,_3l"n,u為滿足熱水冷卻需要的空氣流量，塔內(nèi)、外要有足夠的壓差，但塔內(nèi)、外空氣密度差是有限的，因此自然通風(fēng)冷卻塔必須建造一個(gè)高大的塔筒。填料斷面氣流速度一般為1、0～1、2ms，比機(jī)械通風(fēng)冷卻塔氣流速度要小。逆流方式冷卻效果高，但通氣阻力相對也大，所以填料體積小。填料有點(diǎn)滴式和薄膜式之分，現(xiàn)在大多采用薄膜式填料。;v、r"H"t;F%e這種填料的特點(diǎn)是，水淋過填料時(shí)，水的表面積比較固定；在水量增大時(shí)其表面積沒有多大變化，所以其淋水密度不宜太大，一般采用6～8tMh。在高溫、高濕地區(qū)，氣壓較低，形成同樣的過塔氣量，需要更高的塔簡，所以對建造這種塔不利。自然通風(fēng)濕式冷卻塔建造費(fèi)用高，運(yùn)行費(fèi)用低，隨著國際上石油價(jià)格的提高，機(jī)械運(yùn)行費(fèi)用相應(yīng)增加，自然通風(fēng)冷卻塔就顯得更經(jīng)濟(jì)，因而被采用的愈來愈多了。%A']A、z"u4]#V、H'X自然通風(fēng)橫流濕式冷卻塔7T7m0O1V5]7z,m*g*A這種塔的填料設(shè)置在塔簡外，如圖3所示。熱水通過上水管，流人配水池，他底設(shè)布水孔，孔距約50CM，下連噴嘴，將熱水灑到填料上冷卻后，進(jìn)入塔底水池，抽走重復(fù)使用。空氣從進(jìn)風(fēng)口水平向穿過填料，與水流方向正交，故稱橫流式或交流式?？諝獬鎏盍虾?，通過收水器，從塔街出口排出。在冷卻方式中；逆流式效率最高，順流式效率最差，橫流式居中。由于橫流冷卻方式效率比逆流式差，所以需要比逆流式大的填料體積，但通氣阻力較小，因此淋水密度可以加大到15～2OtM·h。橫流塔若采用薄膜式填料，則因耗材料太多而增加了塔的造價(jià)，所以現(xiàn)在多采用點(diǎn)滴式填料。使用點(diǎn)滴式填料的另一個(gè)好處是，淋水表面在大水量時(shí)有較大的增加，相應(yīng)地提高了冷卻效果。這種塔的塔筒內(nèi)是空的，氣流速度可以高一些，因此塔筒宜徑可以比同客量的逆流塔小，相應(yīng)降低了造價(jià)。7q2o6H;O#W9d這種增施工場地不互相干擾，有利于施工。運(yùn)行管理方便，但防冰凍性能不如逆流培，總造價(jià)一般比逆流塔低，但運(yùn)行費(fèi)用高。&m6]、cb,P1U"S*S-a輔助通風(fēng)冷卻塔o、F:}#Q,s5F囹4是一種自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)共同作用的冷卻塔在自然通風(fēng)逆流式冷卻塔底部，加裝鼓風(fēng)機(jī)以輔助塔簡通風(fēng)。瑞舍吉-·考垂R＿Cottrell廠家設(shè)計(jì)的這種塔，高度為同容量自然通風(fēng)速流塔的12，底部直徑為其23，負(fù)荷小時(shí)可以不開風(fēng)機(jī)。&_0V2\*l5o4q'M9t+n9{英國因斯B”InceB電廠1000MW機(jī)組的輔助通風(fēng)冷卻塔，見圖5，塔筒高116、4m，底部直徑93、5M，出口直徑53m，填料像橫流式冷卻塔一樣，放在塔簡外邊，35個(gè)軸流風(fēng)機(jī)布置在塔簡和填料之間，風(fēng)機(jī)直徑7、9m。填料高13m，進(jìn)深6m。此塔冷效相當(dāng)于3個(gè)同尺寸的自然通風(fēng)冷卻塔，而造價(jià)較自然通風(fēng)塔低15％，但加上30年運(yùn)行費(fèi)就不便宜了。、x2z#v0K#nw"F+b&qK機(jī)力通風(fēng)濕式冷卻塔1:X&_;[!s!{3E機(jī)械通風(fēng)濕式逆流冷卻塔分鼓風(fēng)式和抽風(fēng)式兩種。鼓風(fēng)式塔從塔底部進(jìn)風(fēng)口用風(fēng)機(jī)向塔內(nèi)鼓風(fēng)，現(xiàn)使用不多，其原理同抽風(fēng)式，不再介紹。抽風(fēng)式塔如圖6所示，較大型的機(jī)械通風(fēng)逆流式冷卻塔,一般是多座格塔連成一排，每格塔成正方形或矩形，從兩面進(jìn)風(fēng)。只有在單個(gè)塔時(shí)才作成圓形，如一些較小型水量小于1000Th的玻璃鋼冷卻塔。&t1Dp3i#Y,O;Q熱水通過上水管進(jìn)入冷卻塔，通過槽式或管式配水系統(tǒng)，使熱水沿塔平面成網(wǎng)狀均勻分布，然后通過噴嘴，將熱水灑到填料上，穿過填料，成雨?duì)钔ㄟ^空氣分配區(qū)雨區(qū)，落入塔底水池，變成冷卻后的水待重復(fù)使用?？諝鈴倪M(jìn)風(fēng)口進(jìn)入塔內(nèi)，穿過填料下的雨區(qū)、與熱水成相反方向逆流穿過填料、通過收水器、抽風(fēng)機(jī)、從風(fēng)筒排出。淋水密度一般為q=12～15tmh。過大的淋水密度，尤其在使用薄膜式填料時(shí)，會(huì)引起阻塞現(xiàn)象、氣流阻力突然急劇增加。通過填料斷面的風(fēng)速V=2、2～3、0MS。風(fēng)速也不宜太大，不然會(huì)帶來大的風(fēng)吹損失及阻力。2、8Ms風(fēng)速會(huì)將直徑0、5mm，相當(dāng)于小斜雨的水滴吹走，薄膜式填料風(fēng)速可以大一些，點(diǎn)滴式填料則風(fēng)速應(yīng)小一些。進(jìn)風(fēng)口面積和填料斷面面積之比取0、5～0、6為宜。l6J3N3d$a%W機(jī)械進(jìn)風(fēng)橫流濕式冷卻塔"}-J%n!@CP&@&W;s機(jī)械通風(fēng)橫流濕式冷卻塔圖7的主要原理和自然通風(fēng)橫流式冷卻塔一樣，只是用風(fēng)機(jī)來通風(fēng)，因此風(fēng)速可以高一些，一般填料斷面風(fēng)速取v=2、2～3、0ms。配水用盤式，為了保證水深比較均勻，配水盤可以分幾格，盤底打孔，裝噴嘴將熱水灑向填料，然后流人底部水池。淋水密度大者可達(dá)20—50tm·h。填料傾斜安裝。以保證運(yùn)行時(shí)水不灑到填料外。對點(diǎn)滴式填料，傾角用9～11，薄膜式填料傾角用5～6。填料高度和深度比值取2～2、5。進(jìn)風(fēng)口安裝百葉窗、葉片面與水平夾角取45～60。*nX+mD4[5l0rA多風(fēng)機(jī)混式冷卻塔9h-"P3g|,h8P*b多風(fēng)機(jī)冷卻塔即一座塔上安裝多臺風(fēng)機(jī)，如圖所示為一座多風(fēng)機(jī)橫流式冷卻塔，也可以用于逆流式。塔平面形狀一般為圓形，也可以是長方形。其原理與單風(fēng)機(jī)塔相同。這種塔的優(yōu)點(diǎn)是，占地小，投資少，包括低的建筑費(fèi)用及管理費(fèi)用。風(fēng)機(jī)之間對熱羽流有相互促進(jìn)作用，因而羽流上升高度大、不易形成熱空氣向進(jìn)風(fēng)口回流。由于風(fēng)機(jī)的互相干擾、總的抽風(fēng)量減小。#s;D7:q7T干式冷卻塔rH3^w8D:h"X干式冷卻難的熱水在散熱翅管內(nèi)流動(dòng)，靠與管外空氣的溫差，形成接觸傳熱而冷卻。所以干式冷卻塔的特點(diǎn)是：%Y7d7e2f:a9s3V①?zèng)]有水的蒸發(fā)損失，也無風(fēng)吹和排污損失，所以干式冷卻塔適合于缺水地區(qū)，如我國的北方地區(qū)。因?yàn)闆]有蒸發(fā)，所以也沒有但空氣從冷卻塔出口排出所造成的污染。*F4A8_!R:P8S8I、b!{:[3s②水的冷卻靠接觸傳熱，冷卻極限為空氣的干球溫度效率低，冷卻水溫高。d9T$S!I0A3J:yZ③需要大量的金屬管鋁管或鋼管，因此造價(jià)為同容量濕式塔的4～6倍。因干式冷卻塔有后兩點(diǎn)不利因素，所以在有條件的地區(qū)，應(yīng)盡量采用濕塔。干塔可以用自然通風(fēng)，也可以用機(jī)械通風(fēng)。以火電廠常用的干式冷卻塔為例，分為間接冷卻和直接冷卻兩類。間接冷卻是指用冷卻塔中冷卻后的水，送往凝汽器中冷卻由汽輪機(jī)井出的乏汽。直接冷卻是指不用凝汽器，將汽輪機(jī)排出的乏汽，用管道引人冷卻塔直接冷卻，變?yōu)槟Y(jié)水，用水泵送回鍋爐重復(fù)使用。*`;_!L7y!@r、E+y-o圖9所示為海勒Heller系統(tǒng)間接空冷干式自然通風(fēng)冷卻塔。它的特點(diǎn)是使用噴射式凝汽器，汽輪機(jī)排出的乏汽與從冷卻塔來的冷水，在凝汽器內(nèi)直接混合，因此端差很小?；旌虾蟮乃s2％送回鍋爐，其余的水送到冷卻塔冷卻。因冷卻水和鍋爐水為同一種水，所以對水質(zhì)要求高。另外一個(gè)特點(diǎn)是，經(jīng)冷卻塔冷卻后的水仍有較大的余壓，在送人凝汽器以前，先用小型水輪發(fā)電機(jī)口收能量。&L8w1i;LD#n+C'm:J圖9所示的散熱器放在塔簡的外邊，類似濕式橫流塔。散熱器也可以像濕式逆流塔一樣放在塔筒里面，但為了排走散熱器中的水，散熱器不是完全水平布置，而有一定的坡度。另外一種間接空冷塔，使用表面式凝汽器，乏汽和冷卻水互不相混。,I%JKjH%S8e散熱器用翅片管或螺紋管，材質(zhì)為鋼或鋁。管斷面為橢圓形或圓形。*P3i"l:C2r7_#e0f直接空冷塔如圖10所示。從汽輪機(jī)排出的乏汽，通過管道直接送入冷卻塔內(nèi)的散熱管，用風(fēng)機(jī)通風(fēng)冷卻成凝結(jié)水，不要凝汽器，所以稱直接空冷。因?yàn)槭菍⒄羝苯铀腿松峁?，而不像間接空冷送人冷卻塔的是熱水、因蒸汽體積比水大得多，所以送汽管特別粗，直徑約為間接空冷的三倍多。另外，輸汽管道不能漏汽，不然就會(huì)直接影響汽輪機(jī)真空，降低出力。!d9a6K;jL5}7H%W干濕式冷卻塔8q6Y%M'M!V+W&o$U這種塔為濕式塔和干式塔的結(jié)合，如圖11所示，干部在上、濕部在下。也有的塔四面進(jìn)風(fēng)，相對兩邊為濕部；另外兩邊為干部。采用這種塔的目的，部分是為了省水，但大多數(shù)是為了消除從塔出口排出的飽和空氣的凝結(jié)，因而造成塔周圍的污染。圖12為德國某電站的干濕式冷卻塔。6{2Tm0r&eIG如圖11所示，從塔下部濕段排出的濕空氣，在同塔周圍的冷空氣接觸后，即變成過飽和的空氣而凝結(jié)，形成霧，造成污染。如果像圖中那樣，塔上部用干段，則由塔下部濕段排出的飽和濕空氣，流經(jīng)干段時(shí)，會(huì)被加熱而變成不飽和的空氣，因而出塔后不會(huì)凝結(jié)。9X2Q0l%}gs9a"e8g、]如圖13所示為干濕式塔的排放空氣狀態(tài)變化情況的示例。圖中彎曲線為相對濕度。①為塔周圍大氣狀態(tài)。-l+A5]5j6a$E"N+m1n②為濕塔時(shí)，從塔出口排出的濕空氣狀態(tài)，由于過飽和，水蒸氣凝結(jié)形成霧。5B1Q7|1y9t9:L0Y9x③為干濕式塔中，濕段出口的空氣狀態(tài)。3`1n&hk*RE$m④為干段后的空氣狀態(tài)。2{e$q5l*D#_&[9n可以看出，從①變到④時(shí)，空氣含濕量不變，只是溫度升高。然后與從溫段來的空氣混合，變?yōu)闋顟B(tài)⑤，從塔出口排出。相對周圍空氣狀態(tài)。⑤點(diǎn)空氣狀態(tài)處在非飽和區(qū)，所以從干濕式塔排出的濕空氣不會(huì)結(jié)霧，這就是加干段的作用。干段水量一般為總水量的20％～25％。3J6X$i8Yr、U#E!u+k1@!v5~噴射型的冷卻塔A、R0L+x5M'vw圖14為一種噴流式冷卻塔。為美國貝爾其莫爾·艾爾科伊爾BaitoreAirced廠家所設(shè)計(jì)。熱水通過壓力噴嘴噴向塔內(nèi)，成為散開的噴流體，同時(shí)將大量空氣帶入塔內(nèi)，熱水通過蒸發(fā)和接觸傳熱將熱量傳給空氣，冷卻后的水落人集水池，空氣通過收水器后排出。這種塔不用填料和風(fēng)機(jī)，因而沒有風(fēng)機(jī)噪聲。處理水量可從每小時(shí)幾噸到幾百噸。

1、水塔采用優(yōu)質(zhì)PVC膠片，其蜂巢式扇紋大力增強(qiáng)冷熱交換能力，并可抵受高溫達(dá)60℃，保證水塔散發(fā)熱能達(dá)至最佳水準(zhǔn)。同時(shí)備有耐高溫型水塔供應(yīng)，可抵受60℃-95℃高溫水，特別適用于電力行業(yè)。2、風(fēng)扇：軸流式風(fēng)扇，采用高級塑料、或鋁合金制造，每套風(fēng)扇離廠前均經(jīng)過專人嚴(yán)格定位及平衡測試。3、所有金屬主要配件：采用厚身鋼材制造，經(jīng)國際標(biāo)準(zhǔn)熱浸渡鋅防銹處理，同時(shí)亦可提供全不銹鋼配件。4、水塔外殼及底盤，均為防酸抗緘侵蝕之高級玻璃纖維強(qiáng)化塑膠FRP，所有喉管及噴水設(shè)備采用高級塑料，不用加潤滑油，保證耐用。并備有淺灰，天藍(lán)色及淺黃色，以供選擇。天藍(lán)色及淺黃色請預(yù)定

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