冷卻塔的發(fā)展歷史
冷卻塔廣泛的應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多部門(mén),如電力、冶金、化工、制藥、造紙、紡織印染、民用空調(diào)…等行業(yè)。目前所應(yīng)用的冷卻塔有170多米高的大型自然通風(fēng)冷卻塔,也有冷卻幾噸水的小型玻璃鋼冷卻塔。
利用水冷卻其他熱質(zhì)已經(jīng)很早了,早在1912年,世界上一個(gè)簡(jiǎn)單的自然通風(fēng)冷卻塔在荷蘭的一個(gè)礦上建成使用。在二次世界大戰(zhàn)中美國(guó)沒(méi)有受到戰(zhàn)爭(zhēng)破壞,工業(yè)得到得天獨(dú)厚的發(fā)展,冷卻塔也相應(yīng)地發(fā)展起來(lái),美國(guó)當(dāng)時(shí)所用的冷卻塔都是采用機(jī)械通風(fēng)的。
由于工業(yè)不斷發(fā)展,水資源日益緊張,干式冷卻塔也相應(yīng)地發(fā)展起來(lái)。
我國(guó)冷卻塔生產(chǎn)企業(yè)主要集中在河南沁陽(yáng)、江蘇武進(jìn)、平望、浙江上虞、山東德州、廣東等地。在激烈競(jìng)爭(zhēng)中行業(yè)骨干企業(yè)都認(rèn)識(shí)到一個(gè)問(wèn)題,即在冷卻塔技術(shù)比較成熟,產(chǎn)品的熱工性能、耗電指標(biāo)、外觀質(zhì)量、飄水損失等指標(biāo)都已經(jīng)比較容易實(shí)現(xiàn)的今天,商品競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)已集中于噪聲指標(biāo)和價(jià)格,其對(duì)高級(jí)建筑結(jié)構(gòu)景觀相協(xié)調(diào)和減少占地面積的問(wèn)題。
冷卻塔的基本原理
運(yùn)行原理:冷卻塔的主要功能是對(duì)冷水機(jī)組的冷卻水進(jìn)行降溫處理,即使冷卻水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱濕交換而得到降溫,從而將冷水機(jī)組通過(guò)冷水循環(huán)、機(jī)組內(nèi)部制冷劑循環(huán)、冷卻水循環(huán)而吸收的熱量轉(zhuǎn)移至室外空氣中。
從冷水機(jī)組冷凝器出來(lái)的冷卻水,送至冷卻塔噴水口,經(jīng)過(guò)布水器,流過(guò)冷卻塔內(nèi)部的填料層與室外空氣進(jìn)行熱濕交換,然后在集水盤(pán)中匯集,通過(guò)水管及冷卻水泵的增壓,進(jìn)入冷水機(jī)組冷凝器,對(duì)從機(jī)組壓縮出來(lái)的制冷劑進(jìn)行冷卻降溫,然后重復(fù)上述循環(huán)。
冷卻塔的散熱原理
冷卻塔的散熱原理可理解為:高溫的循環(huán)水進(jìn)入冷卻塔,在“熱交換器”---填料處與外界來(lái)的冷空氣發(fā)生水氣熱交換(主要為蒸發(fā)散熱和接觸散熱,輻射散熱可忽略)把水中的熱量傳輸給空氣,從而使高溫的循環(huán)水降溫以達(dá)到冷卻散熱的目的。其中填料的作用是擴(kuò)大水氣熱交換面積、延續(xù)水氣熱交換時(shí)間,使蒸發(fā)散熱達(dá)到更好效果。從而使循環(huán)水溫度下降接近環(huán)境空氣的濕球溫度,產(chǎn)生降溫功能。(從焓濕及其平衡上也可理解為:外界干冷空氣經(jīng)冷卻塔變?yōu)闊釢窨諝忪实脑黾樱扔谝欢髁扛邷匮h(huán)水經(jīng)冷卻塔降溫焓的減少)用這種冷卻方式的稱為濕式冷卻塔(簡(jiǎn)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)又使循環(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。
在缺水地區(qū),補(bǔ)充水在困難的情況下,只能采用干式冷卻塔(簡(jiǎn)稱干塔或空冷塔)。干塔中空氣與水的熱交換,是通過(guò)由金屬管組成的散熱器表面?zhèn)鳠?,將管?nèi)的水的熱量傳輸給散熱外流動(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。
影響冷卻塔散熱的基本因素
環(huán)境濕球溫度:濕球溫度是影響冷卻塔的主要因素,濕球溫度越低,冷卻塔
的運(yùn)作功能相對(duì)也越高;
逼近度:出水溫度和環(huán)境濕球溫度的溫差。逼近度越大,降溫越容易,一般逼近度不小于3℃;
風(fēng)量:在一定時(shí)間內(nèi),冷卻塔內(nèi)所排出的散熱風(fēng)量。風(fēng)量越多,則大量環(huán)境空氣與水接觸,使蒸發(fā)作用加速,導(dǎo)致散熱效能更好;
散熱填料:在冷卻塔內(nèi),一種空氣和水的接觸介質(zhì)。主要是增加水和空氣的接觸面積,延長(zhǎng)接觸時(shí)間,可使蒸發(fā)作用的空間和時(shí)間增加;
流量和水泵揚(yáng)程:循環(huán)水量與水泵配比過(guò)大,流速增加增大,影響高溫水在塔內(nèi)停留的時(shí)間,冷效下降;
風(fēng)機(jī)的選擇:優(yōu)良的風(fēng)機(jī)風(fēng)量大,噪音低,電耗少即節(jié)能、環(huán)保又效率高;
冷卻塔的冷卻效能
冷卻塔的效能是直接與逼近度有密切聯(lián)系的。部分人有一個(gè)錯(cuò)誤的概念,就是以冷幅作為冷卻效能的標(biāo)準(zhǔn),其實(shí)冷幅只是冷卻塔運(yùn)作的結(jié)果,與效能是沒(méi)有直接關(guān)系的。
熱量是循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)所產(chǎn)生的負(fù)荷,它的單位是千卡/小時(shí)(KCAL/HR)
熱量(KCAL/HR)=循環(huán)水流量(m3/HR)×冷幅(℃)×比熱系數(shù)
熱量負(fù)荷和冷卻塔的效能是沒(méi)有直接關(guān)系,所以無(wú)論冷卻塔的體積大還是小,當(dāng)熱量負(fù)荷和循環(huán)水量不變的情況下運(yùn)作,在理論上冷幅都是固定的。
冷卻塔的分類
根據(jù)外形不同分為:A 方形冷卻塔 B 圓形冷卻塔 C 矩形冷卻塔;
根據(jù)熱水和空氣的流動(dòng)方向分為:A 橫流式冷卻塔 B 逆流式冷卻塔
C 混流式冷卻塔;
根據(jù)不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分為:A 冷噸型(濕球溫度27℃) B 水噸型(濕球溫度28℃);
根據(jù)不同的噪聲要求分為:A 普通型 B 低噪音型 C 超低噪音型;
根據(jù)熱水降溫的幅度不同分為:A 普通型(37℃-32℃) B 中溫型
(43℃-33℃) C 高溫型(65℃-35℃);
根據(jù)組合方式可分為: A 單風(fēng)機(jī)冷卻塔 B 多風(fēng)機(jī)組合冷卻塔;
根據(jù)材料的不同可分為:A FRP冷卻塔 B 混凝土冷卻塔;
按不同的通風(fēng)方式分為:A 自然通風(fēng)冷卻塔 B 機(jī)械通風(fēng)冷卻塔 C 混合通風(fēng)冷卻塔;
另外還有很多不同的分類方法,比如正壓鼓風(fēng)型、負(fù)壓抽風(fēng)型、無(wú)風(fēng)機(jī)型、噴霧型…等;