冷却塔知识详解！

1、冷却塔的基本原理

冷却塔（The cooling tower）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 接触散热；

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。

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，平均能量有水温决定，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。

2、开式冷却塔

开式冷却塔的冷却原理，是通过将循环水以喷雾方式，喷淋到玻璃纤维的填料上，通过水与空气的接触，达到换热效果，再有风机带动塔内气流循环，将与水换热后的热气流带出，从而实现冷却。

开式冷却塔优缺点

优点：开式冷却塔具有结构简单、造价低、维护检修方便等优点

缺点：开式冷却塔由于风机马达和叶片都是暴露在空气中的，因此，运行时的噪音比较大；由于是开式系统，冷却塔在运行的时候，会产生漂水现象，造成水量损失，要开挖一个水池；经常补水，同时一定程度上也会污染冷却水，使其水质下降，而且外界的杂物也会进入冷却水中，造成水质污染，开式冷却塔的冷却水压力损失要高于闭式冷却塔。

3、闭式冷却塔

闭式冷却塔工作原理密闭式冷却塔，简称闭式冷却塔，（也叫蒸发式空冷器，封闭式冷却塔）将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。

闭式冷却塔优缺点

优点：闭式冷却塔由于是全封闭式循环冷却，因此，不存在杂物进入冷却管路系统，从而发生管路堵塞的现象。闭式冷却塔为软水循环冷却，在高温时也绝无水垢生成，引起冷却管路系统结垢。闭式冷却塔占地面积小，不需开挖水池，易址方便，节约用水，降低能耗。闭式冷却塔采用风冷蒸发吸热双重冷却方式，冷却效率高；可直接冷却水、油类、醇类、淬火液、盐水及化学液等介质，介质无损耗。由于采用闭式循环，介质不受环境影响，亦不会污染环境；冷却水的压力损失要小于开式冷却塔。

缺点：由于大量采用了换热性能高但价格昂贵的紫铜盘管，闭式冷却塔普遍价格较高；北方地区冬季气温较低，如果未采取有效的防冻措施，可能引起冷却器局部冻裂。

4、热负荷计算

在计算冷却塔的选型之前，首先需要确定所要冷却的介质的热负荷。如果需要更精确的计算，可以采用下面的方法。根据热负荷计算公式计算。

热负荷计算公式为：Q=mcΔt，

其中Q是热负荷，单位为W；

m是介质的质量，单位为kg；

c是介质的比热容，单位为J/(kg·℃),

（水的比热容为4.2X10³J/(kg·℃)）;

Δt是介质的进出口温差，单位为℃。

5. 冷却塔容量

冷却塔容量单位为“千卡每小时”或者“冷吨”；

冷却塔容量=冷却水质量流量×水的比热容×温差；

大容量=高性能

6、水流量的计算

冷却塔的水流量需要根据热负荷和进口水温来计算。

水流量的计算公式为：G=Q/(ρcpΔt)，

其中G是水流量，单位为m³/h；

ρ是水的密度，单位为kg/m³,

（水的密度为1g/cm³）;

cp是水的比热容，单位为J/(kg·℃)，

（水的比热容为4.2X10³J/(kg·℃)）;

Δt是进出口水温差，单位为℃

补给水量计算蒸发损失水量

（E）E = Q/600 = （T1-T2）*L /600E 代表蒸发水量 (kg/h) ；

Q代表热负荷(Kcal/h)；

600代表水的蒸发潜热(Kcal/h)；

T1代表入水温度(℃)；

T2代表出水温度(℃)；

L代表循环水量(kg/h)。

补给水量计算：飞溅损失水量（C）冷却塔之飞溅损失量依冷却塔设计型式、风速等因素决定之。一般正常情况下，其值约等于循环水量的0.1~0.2%左右。

定期排放水量损失（D）定期排放水量损失须视水质或水中固体浓度等因素决定之。一般约为循环水量之0.3%左右。

M=E+C+D蒸发损失水量（E）；飞溅损失水量（C）；定期排放水量损失（D）。冷却塔用于空调时，温度差设计在5℃，此时冷却塔所须之补给水量约为循环水量的2%左右。

7.冷却水流量K·Q=C·M·ΔT

K:估算系数

Q:机组最大制冷量

C:水的比热容

ΔT:供回水温差

M:冷却水质量流量

压缩式制冷机组最大制冷量的1.3倍；

吸收式制冷机组（溴化锂）制冷量的2.5倍。

1、选型举例例题：一项用一台640RT机组的工程冷却塔水流量和补水量。Q=640RT=2251KW

K=1.3

C=4.2KJ/(kg·℃)

ΔT=5℃

补水量m=M·2％=140kg/s·2％=2.8kg/s

8、风量的计算

冷却塔在工作中需要消耗一定的风量，风量大小会影响冷却效果和能耗。

风量的计算方法为：V=G/(3600ρ)，

其中V是风量，单位为m³/min；

G是水流量，单位为m³/h；

ρ是空气密度，单位为kg/m³，

（空气的密度为1.293kg/m³）;