逆流式冷卻塔

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　冷卻塔是利用空氣同水的接觸(直接或間接)

來冷卻水的設備。是以水為循環(huán)冷卻劑，從一系統(tǒng)中吸收熱量并排放至大氣中，從而降低塔內空氣溫度，制造冷卻水可循環(huán)使用的設備。

應用

　　冷卻塔主要應用于空調冷卻系統(tǒng)、冷凍系列、注塑、制革、發(fā)泡、發(fā)電、汽輪機、鋁型材加工、空壓機、工業(yè)水冷卻等領域，應用最多的為空調冷卻、冷凍、塑膠化工行業(yè)。具體劃分，如下：

　　A、空氣室溫調節(jié)類：空調設備、冷庫、冷藏室、冷凍、冷暖空調等；

　　B、制造業(yè)及加工類：食品業(yè)、藥業(yè)、金屬鑄造、塑膠業(yè)、橡膠業(yè)、紡織業(yè)、鋼鐵廠、化學品業(yè)、石化制品類等；

　　C、機械運轉降溫類：發(fā)電機、汽輪機、空壓機、油壓機、引擎等；

　　D、其他類行業(yè)……

　　冷卻塔的作用是將攜帶廢熱的冷卻水在塔體內部與空氣進行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散入大氣中。

冷卻塔的分類

　　川本冷卻塔，按通風方式分：①自然通風冷卻塔；②機械通風冷卻塔；③混合通風冷卻塔

按水和空氣的接觸方式分：①濕式冷卻塔；②干式冷卻塔；③干濕式冷卻塔。

　　按熱水和空氣的流動方向分：①逆流式冷卻塔；②橫流(直交流)式冷卻塔。

　　按應用領域分：①工業(yè)型冷卻塔；②空調型冷卻塔。

　　按噪聲級別分：①普通型冷卻塔；②低噪型冷卻塔；③超低噪型冷卻塔；④超靜音型冷卻塔。

　　其他型式冷卻塔，如噴流式冷卻塔、無風機冷卻塔等。

冷卻塔一般構造

　　川本冷卻塔一般主要由填料(亦稱散熱材)、配水系統(tǒng)、通風設備、空氣分配裝置(如：入風口百葉窗、導風裝置、風胴)、擋水器(或收水器)、集水槽(或集水池)等部分構成，上述結構的不同組

合可以構造成不同型式的冷卻塔。

原理

　　通用術語“冷卻塔”是用來描述直接(開路)和間接(閉路)散熱設備。雖然大多數想出一個“冷卻塔作為一個開放的直接接觸散熱裝置”，間接冷卻塔，有時被稱為“閉合電路的冷卻塔”的是但也是一個冷卻塔。

　　一個直接的，或開路冷卻塔是一個密封結構內部的手段來分發(fā)溫水給它喂迷宮式包裝或“填補了。”填充提供了一個大大的擴大航空，水的蒸發(fā)加熱空氣和接口發(fā)生。冷卻水，因為它是通過由重力填寫降臨，而在與空氣直接接觸的越過它。在冷卻水，然后收集在一個低于它是從整個過程泵回吸收更多的熱量填寫冷水盆地。加熱和潮濕的空氣中充滿離開填土出院點從空中遙控足夠大氣入口，以防止其被卷入冷卻塔回來。

填充可能包括多個，主要是垂直，濕面賴以傳播的水(填充)或橫向飛濺要素創(chuàng)造了許多具有較大的地表面積小水滴級聯(lián)幾個層次薄膜(飛濺)。

　　間接，或閉路冷卻塔并不涉及對空氣，液體，通常是水或乙二醇混合物直接接觸，被冷卻。不同的是開放式冷卻塔，冷卻塔的間接擁有兩個獨立的流體電路。一個是外部電路中的水是在第二賽道，這是管束外循環(huán)(非公開線圈)的連接到的熱流體進程被冷卻并在閉路返回。空氣是通過循環(huán)繪制在整個熱管外級聯(lián)水，提供類似的蒸發(fā)冷卻冷卻塔開放。在運作的熱流從內部流體電路，通過線圈管墻，外部電路，然后由空氣和水的一些蒸發(fā)加熱，到大氣中。間接冷卻塔的行動，因此非常相似，打開冷卻塔有一個例外。這一過程被冷卻液在一個“封閉”回路中，不直接暴露在大氣或外部的循環(huán)水。

　　在逆流冷卻塔空中旅行向上通過填充或管束，對面水向下運動。在橫流冷卻塔空氣水平移動通過填補水向下移動。

　　冷卻塔還有一個特點，其中航空移動手段的機械通風冷卻塔依靠電力驅動的風扇，以吸引或強行塔空氣。自然通風冷卻塔使用的排氣煙囪的高增長提供空氣浮力草案。風扇輔助自然通風冷卻塔采用機械草案，以增加浮力的影響。許多早期的冷卻塔靠的風向產生的空氣草案。

如果冷卻水從冷卻塔回到重用，一些水必須添加到更換或構成，流動的那部分蒸發(fā)。由于蒸發(fā)包括純凈水，溶解的礦物質和其他固體循環(huán)水的濃度往往會增加，除非一些溶解，如打擊固體控制手段下，提供。一些水也喪失了與正在開展的廢氣(漂移)飛沫，但是這通常是減少到一個非常小的數額安裝擋板樣裝置，稱為漂流排除，收集液滴。彌補的金額必須等于蒸發(fā)，吹下來，總漂移，如風力井噴和其他水滲漏損失，保持一個穩(wěn)定的水位。

常用術語

一些有用的術語，通常在冷卻塔工業(yè)中使用：

　　漂移 - 水正在開展的與廢氣冷卻塔飛沫。漂移液滴具有與進入塔水的雜質濃度相同。漂移速度通常采用擋板減少類似的設備，所謂的漂流排除，通過空中旅行后必須離開填充和塔噴霧區(qū)。

　　井噴 - 吹的風冷卻塔，水滴，一般在進氣口開口。水也可能會丟失，在風的情況下，通過濺或噴霧。例如風簾，百葉，飛濺偏轉和水分流調節(jié)裝置來限制這些損失。

　　煙羽 - 飽和的流離開廢氣冷卻塔。羽流是可見的水蒸汽時，它包含了涼爽空氣接觸凝結，在人的呼吸霧大冷天像飽和空氣。在某些情況下，冷卻塔羽毛，可能會噴霧或結冰的危害及其周圍地區(qū)。請注意，水的蒸發(fā)冷卻過程是“純粹的”水，在相反的是漂移的飛沫或水的比例非常小吹的進氣口內。

　　吹式 - 的循環(huán)水流量是拆除，以保持在一個可接受的水平，溶解固體和其他雜質的部分金額。

　　由流經木結構冷卻塔用水沖洗行動浸出 - 損失的木材防腐化學品。

　　噪音 - 聲音能量冷卻塔排放，并聽取了(記錄)在給定的距離和方向。聲音是對所產生的影響，水質下降的空氣受到球迷的運動，該運動在風扇葉片結構，電機，變速箱和傳動帶。

冷卻塔的類型特點

一、逆流塔

　　1、水在塔內填料中，水自上而下，空氣自下而上，兩者流向相反一種冷卻塔。

2、逆流冷卻塔熱力性能好、分三個冷卻段：

　　①布水器到填料頂這一空間，此段的水溫較高，所以仍可將熱量傳給空氣。

　　②填料水與空氣熱交換段。

　　③填料至集水池空間淋水段，水在此段被冷卻稱之為“尾效”。在我國北方水溫可下降1-2℃。綜上所述，逆流塔比橫流塔在相同的情況下，填料體積小20％左右，逆流塔熱交換過程更合理冷效高。

　　3、配水系統(tǒng)不易堵塞、淋水填料保持清潔不易老化、濕氣回流小、防凍化冰措施更容易。多臺可組合設計，冬季以所需的水溫水量可合并單臺運行或全部停開風機。

　　4、施工安裝檢修容易、費用低，常用在空調和工業(yè)大、中型冷卻循環(huán)水中。

二、橫流塔

　　l、水在塔內填料中，水自上而下，空氣自塔外水平流向塔內兩者流向呈垂直正交一種冷卻塔。常用在噪聲要求嚴格的居民區(qū)內，是空調界使用較多的冷卻循環(huán)塔。優(yōu)點：節(jié)能、水壓低、風阻小、亦配置低速電機、無滴水噪聲和風動噪聲，填料和配水系統(tǒng)檢修方便。

　　2、可隨建筑形狀隨意構筑基礎多臺放置，根據所需的水溫分別啟動單臺或多臺冷卻塔。

　　3、應注意的是：框架要多40％熱交換時要有較多的填料體積，填料易老化、配水孔易堵塞、防結冰不好、濕氣回流大。橫流塔的優(yōu)點正是逆流塔的缺點。

三、噴霧通風無填料冷卻塔

　　采用獨特的噴霧噴嘴安裝在冷卻塔底上部進風處，有噴霧自旋無電機送風和塔頂排風兩種方式。將熱水經噴嘴內旋片時產生內旋流形成細微霧狀化噴出，使霧狀存在、向上噴順流亦下落逆流兩個冷卻時效。霧化均勻無中空現(xiàn)象，冷卻效果穩(wěn)定、電能消耗低、漂水率0.01％，不用填料、造價低壽命長，符合 GB7190.1-1997國家標準。使用范圍冶金、食品、化工、高濁、高溫、防腐冷卻塔。

四、封閉式冷卻塔

　　1. 封閉式冷卻塔是傳統(tǒng)冷卻塔的一種變形和發(fā)展。它實際上是一種蒸發(fā)

式冷卻塔，冷卻器和濕式冷卻塔的組合，它是臥式的蒸發(fā)式冷卻塔，工藝流體在管內流過，空氣 在管外流過，兩者互不接觸。塔底蓄水池內的水由循環(huán)泵抽取后，送往管外均勻地噴淋下來。與工藝式流體熱水或制冷劑和管外空氣并不接觸，成為一種封閉式冷卻塔，通過噴淋水增強傳熱傳質的效果。

　　2.封閉式冷卻塔適用于對循環(huán)水質要求較高的各種冷卻系統(tǒng)，在電力、化工、鋼鐵、食品和許多工業(yè)部門有應用前景。另一方面，與空冷式熱交換器相比，蒸發(fā)式冷卻塔利用管下側水的蒸發(fā)潛熱，使空氣側傳熱傳質顯著增強，也具有明顯的優(yōu)點。

　　密閉式冷卻塔(也叫蒸發(fā)式空冷器)將管式換熱器置于塔內，通過流通的空氣、噴淋水與循環(huán)水的熱交換保證降溫效果。由于是閉式循環(huán)，其能夠保證水質不受污染，很好的保護了主設備的高效運行，提高了使用壽命。外界氣溫較低時，可以停掉噴淋水系統(tǒng)，起到節(jié)水效果。推著國家節(jié)能減排政策的實施和水資源的日益匱乏，近幾年密閉式冷卻塔在鋼鐵冶金、電力電子、機械加工、空調系統(tǒng)等行業(yè)得到了廣泛的應用。

北方地區(qū)冬季氣溫通常在零度以下，密閉式冷卻塔的運行防凍問題日益突出，如果解決的不好，可能凍壞換熱管或冷卻塔其他部件。根據不同的工藝特點，密閉式冷卻塔有的冬季全天運行，有的部分時間段運行，有的幾乎不用。但都需要考慮防凍問題。

　　如果在冬季密閉式冷卻塔不需要運行，停機時，須將噴淋水和內部循環(huán)水排空。荏原公司的CXW系列冷卻塔在換熱器的設計上采用立體傾斜式結構，確保了流水暢通和排空干凈。換熱器頂部設有氣閥結構，必要時可以通入壓縮空氣輔助排空。

　　封閉式冷卻塔，又稱閉式冷卻塔，蒸發(fā)冷卻器。

冷卻塔風機的節(jié)能及安全控制分析

　　1 風機節(jié)能控制器的分析

　　提出風機節(jié)能控制管理的目的，是實現(xiàn)風機運行閉環(huán)自動控制。根據生產的需要預先設定供水溫度，由氣候氣象環(huán)境對水溫的影響、系統(tǒng)換熱條件的改變對水溫的影響，用溫感探頭的實測值及時反應出來，最終通過調控降溫設備的能耗來穩(wěn)定供水溫度，實現(xiàn)自控節(jié)能。

　　通常認為，“變頻調速技術”是完成上述過程的理想方法。但變頻調速技術在循環(huán)水冷卻塔風機控制上的運用存在如下局限性和缺陷：

　　①“變頻調速技術”可以做到很高的控溫精度，但這在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)卻不很重要。

　　②變頻器自身的能量損耗(平均運行效率不足90％)影響節(jié)能效果。

　　③變速運行造成風扇葉片攻角改變(迎風角)，風機脫離工作點運行使效率降低。

　　④電機脫離額定轉速的低速運行，以及轉速、扭矩、功耗之間的非線性關系，也使電機的運行效率大為降低。

　　⑤變頻調速系統(tǒng)價格較為昂貴(每千瓦1000元左右)，新建工程和老設備改造都需較大投入。

　　⑥設計上還必需考慮變頻調速器運行在某些特定轉速時的破壞性共振問題，和變頻調速器產生強電磁污染對其它儀表的干擾等問題。

　　2 風機安全監(jiān)控器分析

　　提出風機安全監(jiān)控管理的目的，是為了自動檢測出振動、油溫、油位的變化數值，并進行顯示和記錄，同時對檢測值超限的風機進行報警和停機，以求達到風機安全平穩(wěn)運行的目的，減少甚至杜絕風機損壞事故的發(fā)生。根據現(xiàn)場管理的實際情況，確定了“風機振動”、“滑油油溫”、“減速箱油位”3個參數是保證風機安全最重要的運行參數[3]。又確定了“測量范圍”、“測量精度”、“巡檢時間”等共15項設計參數進行研發(fā)制作。該系統(tǒng)于1993年9月在循環(huán)水場得到首次試用，命名為“KR-939風機安全監(jiān)控器”。

　　該系統(tǒng)運用了多參數組合探頭技術、數字指令編碼技術和計算機網絡管理技術。三參數組合探頭安裝于風機減速箱泊尺固定座上，其探桿直接插入滑油中，將減速箱內的油溫、泊位及設備振動值直接轉換為電信號，并遠傳至控制室內的風機安全監(jiān)控器。每臺安全監(jiān)控器可以用一條四芯電纜掛接8只組合探頭，對8臺風機的運行參數進行實時監(jiān)控，同時完成數字顯示。超限報警、超限停機等多相功能。經過了多次的試驗和改型設計，目前已經成功運用于設備生產現(xiàn)場，各項參數達到了預定的設計要求。

　　3 實現(xiàn)計算機聯(lián)網控制分析

　　上面介紹的兩種測控系統(tǒng)，可以通過一條四芯通訊電纜(RS-422標準串行接口)與1臺管理計算機連接，計算機可以是通用型PC機或工控機。當配備相應的組態(tài)化監(jiān)控管理軟件(DCS-900軟件)，即可與多臺KR-933、KR-939監(jiān)控器實現(xiàn)聯(lián)網控制。與計算機聯(lián)網后的風機監(jiān)控器增加了如下功能：

　　①同時監(jiān)控網內所有控制器的測量參數，實現(xiàn)綜合管理。

　　②修改網內各控制器的設定參數。

　　③根據各控制器運行參數變化實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化管理。

　　④進行歷史數據及圖形的記錄，幫助分析，方便查詢。

　　4 風機管理研究的效果分析

　　4.1 風機運行節(jié)電效果明顯

　　以安裝了KR-933的第二循環(huán)水場為例，使用KR-933節(jié)能控制器的節(jié)能效果。最初現(xiàn)場試用KR-933節(jié)能控制器的第三循環(huán)水場，在1993年風機負荷較重的6，7，8，9這4個月內，耗電量與1991，1992年同期相比，節(jié)電量178533kW·h，若以0.45元/(kW·h)計算，這4個月共節(jié)約用電費7.92萬元；而第三循環(huán)水場安裝節(jié)能控制器的費用只有4.36萬元，可見投入的費用只需設備運行幾個月就能收回。

　　4.2 保證風機安全運行

　　根據現(xiàn)場經驗，處于完好狀態(tài)下的風機，其油溫、油位、振動曲線的特征如下：

　　①油溫曲線：從開、停機時刻起逐漸升、降，約1h左右變成一條近似直線的平滑曲線。

　　②泊位曲線：無論是否開機，都應近似一條水平的直線。

　　③振動曲線：開機狀態(tài)下，圍繞一條虛擬的直線作上下窄幅振蕩的不規(guī)則曲線。

　　5 不足之處分析

　　5.1 大型風機不適合應用KR-933節(jié)能控制器

　　對于大功率少機組風機的循環(huán)水場，由于每開停1臺風機，都會對水溫產生很大的影響。因而，應用KR-933風機節(jié)能控制器無法正常穩(wěn)定控制水溫。如第六循環(huán)水場共有3臺直徑8.53m、功率160kW的風機，假設安裝風機節(jié)能控制器，在設定溫度速率允差。溫度允差、執(zhí)行周期等參數時，必然產生極大的矛盾，很難選擇出適當的參數值，最終也達不到節(jié)能降耗的目的。這種情況下的風機管理，比較適合采用自動變頻調速系統(tǒng)進行控制管理。目前也正在進行這方面的準備工作。

　　5.2 KR-939安全控制系統(tǒng)的油位測量技術還有待改進

　　目前KR-939安全監(jiān)控器仍存在不足，其主要問題是油位監(jiān)測，由于受惡劣條件的影響，較容易出現(xiàn)熱絲結垢、滑油含水造成斷絲故障。若探頭檢修不及時，還需要進行人工上塔巡檢實測。

　　加強風機的科學現(xiàn)代化管理，還應在現(xiàn)有的基礎上不斷改進。

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