冷却塔结构组成与基础选型

1、冷却塔概述

冷却塔是一种用于热交换的设备，其工作原理是利用空气与水的直接或间接接触来实现水的冷却。它通过循环水作为冷却介质，从一个系统中吸收热量，并将这些热量释放到大气中，从而降低水温并使得冷却水可以再次被循环使用。冷却塔广泛应用于空调冷却系统、冷冻系列、工业水冷却等领域。

2、 结构组成及功能

• 冷却塔的基本结构包括多个关键组件，每个组件都承担着特定的功能：
• 支架和塔体：提供外部支撑，确保整个冷却塔结构稳定。
• 填料：为水和空气之间的热交换提供了极大的表面积，促进了更有效的热量传递。
• 冷却水槽：位于冷却塔底部，用以接收经过冷却后的水。
• 收水器：用来捕捉并回收由气流带出的水滴，减少水量损失。
• 进风口：允许新鲜空气进入冷却塔内部进行热交换。
• 百叶窗：帮助均匀分配进来的气流，同时防止水分逃逸。
• 淋水装置：负责将热水均匀地喷洒到填料上，增加水与空气接触的机会。
• 风机：促进空气流通，增强冷却效果；轴流风扇适用于诱导通风冷却塔，而轴流/离心风扇则用于强制通风冷却塔。

3、 冷却塔分类

根据不同的标准，冷却塔可以分为多种类型：

• 按通风方式分：自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔等。自然通风塔依靠自然界的风力和温度差异驱动空气流动，而机械通风塔则使用风扇来加强气流。
• 按水和空气的接触方式分：湿式冷却塔（如逆流塔）、干式冷却塔以及干湿式冷却塔。湿式冷却塔中水与空气直接接触，而干式冷却塔则是间接接触。
• 按热水和空气的流动方向分：逆流式冷却塔、横流式冷却塔和混流式冷却塔。其中逆流塔的特点是水流向下，空气向上，两者呈相反方向运动。
• 按应用领域分：工业型冷却塔和服务于建筑物空调系统的空调型冷却塔。
• 按噪声级别分：普通型、低噪型、超低噪型和超静音型冷却塔。
• 按形状分：圆形冷却塔和方形冷却塔。
• 按水和空气是否直接接触分：开式冷却塔和闭式冷却塔（封闭式冷却塔）。闭式冷却塔特别适合那些对水质有较高要求的应用场景，因为它们能够保护循环介质免受污染。

4、冷却塔的选型

• 应测量的参数： 空气湿球温度、空气干球温度、冷却塔进水温度、冷却塔出水温度、排气温度、泵和电机运行参数、水流速度、空气流速；
• 运行参数： 冷却水温差、冷幅、效率、冷却塔容量、补给水量、冷却水流量、选型、冷却塔选型设计问题。
• 冷却水温差： 入口温度—出口温度大温差 = 高性能
• 冷幅： 冷却塔出水温度与入口空气湿球温度的差值：小冷幅 = 高性能
• 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。
  
       

5、补给水量计算

蒸发损失水量（E）

E = Q/600 = （T1-T2）×L/600

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。

5.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。

6.选型

例题： 一项用一台PFS640.2XE机组的工程冷却塔 水流量 和 补水量 。

补水量m=M·2％=140kg/s·2％=2.8kg/s

7、冷却塔选型常设计问题

冷却塔耗能的决定因素？

答：风机功率，冷却水流量，冷却水补水量？

冷却塔的温度工况，什么温度下效率经济型好？

答：冷却塔的进水温度根据使用情况的不同有所不同，例如中央空调冷凝器的出水温度一般为30-40℃，而冷却塔的出水温度一般为30℃。冷却塔理想冷却温度（回水温度）最佳温度为高于湿球温度2-3℃，这个值叫“逼近度”，逼近度越小，冷却效果越好，冷却塔越经济。

开式和闭式对比

开式： 首期的投入比较的少，但是运营成本较高（水耗、电耗）。

闭式： 本设备适合在干旱、缺水、沙尘暴频发地区等恶劣环境中使用。能冷却介质多水、油类、醇类、淬火液、盐水及化学液等多种介质，介质无损耗和成份稳定。能耗低。

缺点： 闭式冷却塔造价为开放式塔的三倍。