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冷却塔的原理是什么?

冷却塔有很大的作用,是很多大型工厂、商场、火电厂必不可少的一种设备。它是将携带废热的冷却水在塔体内部与空气进行热交换,使废热传输给空气并散入大气中。


本文带大家深入了解冷却塔的原理以及种类。


一、冷却塔的基本原理


冷却塔是利用空气同水的接触(直接或间接)来冷却水的设备。是以水为循环冷却剂,从一个系统中吸收热量并排放至大气中,从而降低塔内温度,制造冷却水可循环使用的设备。


冷却塔循环工作原理示意图


1.冷却塔中的散热关系


在湿式冷却塔中,热水的温度高,流过水表面的空气的温度低,水将热量传给空气,由空气带走,散到大气中去,水向空气散热有三种形式:


①触散热;

②蒸发散热;

③辐射散热。



冷却塔主要靠前两种散热,辐射散热量很小,可勿略不计。


2.蒸发散热原理


蒸发散热通过物质交换,即通过水分子不断扩散到空气中来完成。


水分子有着不同的能量,平均能量由水温决定,在水表面附近一部分动能大的水分子克服邻近水分子的吸引力逃出水面而成为水蒸气,由于能量大的水分子逃离,水面附近的水体能量变小。


因此,水温降低,这就是蒸发散热。


一般认为蒸发的水分子首先在水表面形成一层薄的饱和空气层,其温度和水面温度相同,然后水蒸气从饱和层向大气中扩散的快慢取决于饱和层的水蒸气压力和大气的水蒸气压力差,即道尔顿(Dolton)定律,可用下图表示此过程。


冷却塔水蒸发过程工作原理图


二、冷却塔的基本结构


空调冷却塔主要由冷却塔塔体、电机、风机、填料、布水装置、水管等组成。


填料冷却塔结构示意图


支架和塔体:外部支撑


填料:为水和空气提供尽可能大的换热面积


冷却水槽:位于冷却塔底部,接收冷却水


收水器:回收空气流带走的水滴


进风口:冷却塔空气入口


淋水装置:将冷却水喷出


风机:向冷却塔内送风


轴流风扇:用于诱导通风冷却塔


轴流/离心风扇:用于强制通风冷却塔


冷却塔百叶窗:平均进气气流;保留塔内水分


三、冷却塔的种类


随着工业的快速发展,冷却塔也有了很多不同的种类,基本分为以下几种:


1.按通风方式:①自然通风冷却塔;②机械通风冷却塔;③混合通风冷却塔


2.按水和空气的接触方式:①湿式冷却塔;②干式冷却塔;③干湿式冷却塔。


3.按热水和空气的流动方向:①逆流式冷却塔;②横流(直交流)式冷却塔;③混流式冷却塔


4.按应用领域:①工业型冷却塔;②空调型冷却塔。


5.按噪声级别:①普通型冷却塔;②低噪型冷却塔;③超低噪型冷却塔;④超静音型冷却塔。


6.按形状:①圆形冷却塔:②方型冷却塔。


7.按水和空气是否直接接触:①开式冷却塔:②闭式冷却塔(也称封闭式冷却塔、密闭式冷却塔)。


8.还有其他型式冷却塔,如喷流式冷却塔、无风机冷却塔等。


以上属于冷却塔的基础知识,下一节我们会着重分析冷却塔的设计选型,感兴趣的朋友可以一起来学习。

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