冷却塔的应用

来源：暖通南社

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常规水冷系统制冷原理：

水冷冷却塔原理：

温差=进水温度-出水温度

5℃= 37 ℃-32℃，6℃ =38 ℃-32℃。

逼近度=出水温度–湿球温度

4℃=32℃-28℃，3℃=32℃-29℃。

冷却塔散热量：

KWh=C×M×△T(C=4180J/kg·℃)

冷却塔标准冷吨定义：3GPM水在湿球温度为78℉时，从95℉冷却到85℉。

1标准冷吨=4.395KW。

华氏度（Fahrenheit）是用来计量温度的单位，符号℉。包括我国在内的世界上绝大多数国家都使用摄氏度。

摄氏温度（℃）和华氏温度（℉）之间的换算关系为：华氏度=摄氏度×1.8+32

摄氏度是摄氏温标的温度计量单位，用符号"℃"表示，是目前世界上使用较为广泛的一种温标。

补水率估算：

蒸发率：

Evaporation Rate = Range×0.001×100%

例：Range= 9℉，Evaporation Rate= 0.9%。

排污率：

排污率=蒸发率/(COC-1)

COC：浓缩倍率（通常取浓缩倍率为4）

最典型的排水是通过一个由电导计控制的电磁阀来自动完成。选择一个带阀门的放水毛细管来连续放水。

横流塔漂水率＜0.001%，逆流塔＜0.001%；

补水率=蒸发率+排污率+漂水率。

横流塔 逆流塔 蒸发率 0. 9% 0. 9% 排污率 0.3% 0.3% 飘水率 0.001% 0.001% 合计 1.201% 1.201%

冷却水流量的调节：

每台塔都有对应的最低水量和最高水量要求；

冷却塔应针对不同流量，应由不同口径大小的喷嘴组合；

冷却泵如变频，请务必考虑冷却塔最低水量；

建议采用冷却塔风机变频为优先选择；

冷却塔结冰情况分析：

冷却塔结冰常识：

冷却塔结冰，与采用冷却塔种类无关。

冷却塔结冰主要与冷却水温和环境温度有关系。

当冷却水温出水温度小于9℃时，已经存在结冰倾向。

避免冷却塔结冰更重要来源于冷却水系统的设计和运行操作。

冷却塔结冰与冷却塔形式无关！

逆流塔结冰位置：

横流塔放置结冰措施：

冷却水系统设计先决条件：

A.冷却水出水温度≥9℃；B.散热变小时，应优先降低 风扇的转速。

冷却塔改善措施：

A.选择兼顾冬天极端天气和正常天气的合理喷嘴大小；

B.底部水盘增加电加热器和控制器；

C.在进风百叶处可添加电棒热带。

冷却塔基础：

冷却塔选型：

冷却塔要求的水量可按以下公式计算：

q m,w ：冷却塔水量（t/h）；

Q c ：冷凝器负荷（KW）；

Q e ：蒸发器负荷（KW）；

△t：冷却水进出口温差（℃）；

注：压缩式制冷机组△t=5℃，吸收式制冷机组△t=6℃；

K：考虑制冷机组功率热量/系数，对压缩式制冷机组k=1.25-1.3。

冷却塔容量变化

不同湿球温度下

冷却塔布置：

基本原则

尽量将冷却塔布置于开阔区域，避免把冷却塔放置在建筑物的新风口或是人群密集处。

避免把冷却塔放置在白雾会造成不良后果的地方，如有大面积玻璃的场所，高速公路等。

避免热风回流，冷却塔出口要等于或高于临近建筑物，墙壁等，布置方向上应考虑季风影响。

确保冷却塔进风口有足够的新风，保证冷却塔性能。

确保冷却塔周围有足够的布管和检修空间。

对于室内安装，应用使用离心式风扇的产品。

针对不同的工地情况，冷却塔该怎么布置？

1.冷却塔单面靠墙

要求：出风口完全开放，比周边墙高或与墙等高；如果冷却塔单面进风则应将进风面面对开放区域；如果进风口面对墙壁，则与墙壁的间距应该满足。

单面靠墙，进风面与墙的距离d的要求：

For instance, ACT-08161-G：

有效进风面积A1 Q ：Airflow of one side = 61883/2 m 3 /h = 30941.5 m 3 /h；

A：Active area =d*(L+2*0.6)+2*d*(H + h)

= d*(L+2H+2h+1.2)=d*(9.436+2h)；

Here we ** y define the height of H beamis 300 mm。

→V=Q/A=30941.5/[3600*d*(9.436+2h)]=0.85 ** /d；

d=0.85 ** /V, and V＜1.5m/s；

→d＞0.59m

But we strongly suggest “d” greaterthan 1m.

要求：

水塔的出口完全开放,并应高于或等高于相邻的墙；

水塔应该安装在空地中央；

保证进风面与墙之间留有足够的距离，下降风速应该小于2m/s。

井式安装，进风面与 墙之间的距离“d” 的要求：

布置要求：

1.如果设备会摆放在室内或地下室，应该选择离心风扇鼓风式冷却塔。

2.进风-四周的墙壁应该为百叶或开孔墙壁，或使用风管把室外的新鲜空气引入到冷却塔进风口。

3.排风-可外接风管，选型时要考虑ESP。

风管及风速的要求：

a.进风风管内的风速不应大于4m/s的速度，排风风管内的风速不应大于5m/s，过大的风速会增加外部静压损失。

b.单台设备应该作为一个独立的系统来接进风和排风风管，所有风管应该保持相同尺寸来保证每台风扇所需克服的外部静压相同。

c.进风和排风风管都需要配有检修门。

d.应尽量避免在进风和排风口使用弯头，如果必须要使用弯头，请参考以下图片，弯头的高度应该遵循2/3原则。

要求：

连接布置的冷却塔数不超过4台；

并排的多塔连接之间距离需要保持一个水塔的长度 L；

进风面相对，其间距M的最小值应满足下式：M=2d+连台台数×0.3m。

项目示例：

错误：进风面离实体墙距离太近。

建议：

1.增加进风面离墙距离；

2.实体墙改为百叶墙。

冷却塔噪音控制：

噪音敏感区域：酒店/裙楼屋顶/学校/图书馆/居民区；

噪音不敏感区域的应用：机场、工厂、高楼屋顶。

声音的感知：2倍的分贝值≠2倍的声音大小；每10分贝的差值相当于声音增强1倍或减小1半。

适用区域 昼间(分贝) 夜间(分贝) 特殊住宅区 45 35 居民、文教区 50 40 一类混合区 55 45 二类混合区、商业中心区 60 50 工业集中区 65 55 交通干线道路两侧 70 55

适用区域的划定：

“特殊住宅区”是指特别需要安静的住宅区。

“居民、文教区”是指纯居民区和文教、机关区。

“一类混合区”是指一般商业与居民混合区。

“二类混合区”是指工业、商业、少量交通与居民混合区。

“商业中心区”是指商业集中的繁华地区。

“工业集中区”是指在一个城市或区域内规划明确确定的工业区。

“交通干线道路两侧”是指车流量每小时100辆以上的道路两侧。

说明：该标准“适用区域”的地带范围，由地方人民政府划定。

夜间频繁突发出现的噪声，其峰值不准超过标准值10 分贝（如风机、排气噪声）。

冷却塔测试点：

附：声音的叠加

两俱噪音的差值 在较大的噪音值上加上如下修正系数 0-1dB 3dB 2-3dB 2dB 4-9dB 1dB 10dB以上 0dB

举例：

88dB+90dB=92dB；

75dB+81dB=82dB；

70dB+80dB=80dB。

降低噪音的几种方法：

（一）改变冷却塔放置位置和方向；

（二）选择较大的冷却塔；

（三）双速马达，双马达及变频马达驱动；

（四）加装消音器；

（五）低噪音风扇；

（六）超低噪音风扇；

（七）选用离心风扇V系列逆流塔。

例如：改变冷却塔的放置位置和方向：

利用建筑物或其他遮挡物，可降低10到15dB(A)：

中间有建筑物/树林挡住；冷却塔安装在室内；消声墙/百叶/格栅；

将冷却塔的背面（非进风面）面向噪音敏感区域，可最多降低10dB(A)。

冷却塔防白雾：

白雾是怎样形成的？

冷却塔排出的湿热空气在和大气混合的过程中，被冷却至露点温度以下，空气所含的水蒸气冷凝形成成白雾。

为什么需要防白雾？

1、安全：白雾影响可见度，特别是在对可见度敏感的地方，如机场、公路。

2、美观/对邻近建筑或居民的影响：虽然白雾本质是水蒸气冷凝而成，但容易被公众误解为着火烟雾。影响周围居民或酒店入住者的生活影响邻近土地的使用，对不动产价值产生负面影响。

白雾形成的理论分析：

防白雾方法：

方法1：加热出口空气

理论：将出风口空气状态从B点加热到B’点，使混合线落在非饱和区。

热源：冷却塔本身热水，外部热源如热水热气。

优点：防白雾效果比较明显。

缺点：初投资高；需要提供外部热源，消耗能源；出风口背压增大，并不对所有塔形适用，要逐一案例做分析设计；加热翅片管结垢难于清洗，影响换热效率和冷却塔性能。

可以减少白雾；节约用水；闭式塔，与开式塔相比，可以保证水质干净；初投资高。

方法2：干湿填料结合

防白雾运行时，间隔挡住部分填料， 形成干式填料，通过干湿填料的空气混合后排出塔外。

点1：大气状态点；

线 1-2：穿越湿式填料空气状态；

线 1-3：穿越干式填料空气状态；

线 2-3：穿越干、湿填料的空气混合线；

点 (4)：干湿空气混合后的状态点；

线 4-1：排气与大气的混合线。

优点：无需外部热源；

1、增加初投资；

2、干湿空气不能充分混合，除白雾效率低；

3、冷却塔体积增大；

4、增加维护工作，防白雾运行时要人工去遮挡干式填料和堵喷嘴；

5、冷却水易飞溅至干式填料，冬季运行容易造成结冰。

方法3：增大冷却塔

理论：放大冷却塔，增加冷却塔进气量。

使出风口空气状态从B点变为B’点，从而使混合线落在非饱和区。

应用：放大冷却塔，使用变频调节空气流量，以适用于不同的热负荷。

优点：安装运行维护简便；不需要额外热源，不需要增加额外维护；在不需防白雾的时候，可以降低冷却塔噪音。

缺点：增加初投资；冷却塔体积变大。

防白雾分析及白雾曲线：

关注点：

1、白雾的产生与大气状态有关，大气温度越低，湿度越大，越容易产生白雾。2、找出一年中最容易产生白雾的环境空气状态。

3、找出出现这种天气的几率（天数）。

4、可以被接受的标准。

白雾曲线：产生白雾的临界空气状态点的 ** 当环境状态落在饱和曲线和白雾曲线之间，则会产生白雾。当环境状态落在白雾曲线下方，则可防止白雾的产生。环境状态点白雾曲线越远，则越能有效的防止白雾的产生。

防止白雾的产生，没有完美的方法，所有的防白雾方法都会增加初投资，有些方法还会影响冷却塔热力性能：

但在某些对白雾敏感的场所，采取适当的防白雾措施是必要的。需要因地制宜，根据不同的应用选取适当的方法。

综合比较上述三种防白雾措施，放大塔型是最经济有效的。