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蒸发式冷却塔的工作原理及特性

作者:无锡科巨 点击:

  冷却塔是利用水和空气的接触,通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。

  基本原理是:干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动后,自进风网处进入冷却塔内;饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动,湿热(高焓值)的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时,一方面由于空气与不的直接传热,另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差,在压力的作用下产生蒸发现象,带到目前为走蒸发潜热,将水中的热量带走即蒸发传热,从而达到降温之目的。冷却塔的工作过程:圆形逆流式冷却塔的工作过程为例:热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内,通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面;干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内,热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换,高湿度高晗值的热风从顶部抽出,冷却水滴入底盆内,经出水管流入主机。一般情况下,进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气,水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差,当风机运行时,在塔内静压的作用下,水分子不断地向空气中蒸发,成为水蒸气分子,剩余的水分子的平均动能便会降低,从而使循环水的温度下降。从以上分析可以看出,蒸发降温与空气的温度(通常说的干球温度)低于或高于水温无关,只要水分子能不断地向空气中蒸发,水温就会降低。但是,水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时,水分子不断地向空气中蒸发,但当水气接触面上的空气达到饱和时,水分子就蒸发不出去,而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量,水温保持不变。由此可以看出,与水接触的空气越干燥,蒸发就越容易进行,水温就容易降低。

  冷却塔的适用范围

  工业生产或制冷工艺过程中产生的废热,一般要用冷却水来导走。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换,使废热传输给空气并散入大气中。例如:火电厂内,锅炉将水加热成高温高压蒸汽,推动汽轮机做功使发电机发电,经汽轮机作功后的废汽排入冷凝器,与冷却水进行热交换凝结成水,再用水泵打回锅炉循环使用。这一过程中乏汽的废热传给了冷却水,使水温度升高,挟带废热的冷却水,在冷却塔中将热量传递给空气,蒸发式冷却塔从风筒处排入大气环境中。冷却塔应用范围:主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域,应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。

  结构形式

  为了节约能源,大型冷却塔多用自然通风冷却塔 ,它由通风筒、人字柱、环基、淋水装置和塔心材料组成。

  通风筒多为钢筋混凝土双曲线旋转壳,具有较好的结构力学和流体力学特性。壳体下部边缘支承在等距离的V形或X形斜支柱上,以构成冷却塔的进风口。壳体的荷载经斜支柱传到基础上。基础多做成带斜面的环形基础以承受由斜支柱传来的部分环拉力,也可做成分离的单个基础或桩基础。

  通风筒的喉部直径最小,当计算壳体蒸发式冷却塔受压稳定时,壳壁最薄,由此向上直径逐渐增大构成气流出口扩散段,塔顶处设有刚性环,喉部以下按双曲线形逐渐扩大,下段壳壁也相应加厚,形成一个具有一定刚度的下环梁。通风筒也可做成截头锥壳或组合锥壳,或用钢构架外包木护板或石棉水泥护板的多边形塔筒。德国在施梅豪森的核电站的一座高146米的干式冷却塔中采用了网索结构的塔筒,外包铝质护板,外包铝质护板,具有较好的抗震和抗风性能。