冷却塔基础知识大全
冷却塔是一种封闭式结构，可从工业设备和过程中使用的水（或其他流体）中除去热量。冷却塔有不同的设计，类型，形状和尺寸。但是，基本工作过程是相同的，并且基于蒸发冷却。水的热量通过蒸发过程传递到空气中，从而降低了水的温度。 （冷却塔有时称为蒸发冷凝器或液体冷却器。）蒸发冷却取决于湿球温度，湿球温度是工厂，过程或系统中可以将水冷却到的最低温度。水蒸发到空气中所需的传热速率表明了冷却塔的运行情况。进入塔的空气的湿球温度是冷却塔效率的主要衡量标准。冷却塔行业机械工程师协会（ASME）和冷却技术协会（CTI）是为会员提供技术和教育服务的行业协会，建议根据进入的湿球温度确定塔的尺寸并进行测试。 （用灯泡计测量湿球温度。）
一、冷却塔一个简短的历史
希腊，罗马和中东的古人使用多孔水罐和池塘来利用蒸发的概念来缓解热量。直到1800年代和工业时代的来临，才发明了通过蒸发水来冷却空气的机械设备。 1819年的一项英国专利是最早的一种用于蒸发液体的蒸发冷却器的专利之一。早期的冷却塔与发明用于蒸汽机的冷凝器相吻合，冷凝器需要冷水才能运行。 1899年的一项冷却塔行业专利描述了一种水冷却塔，用于冷却“大量冷凝水…………连续不断地使用相同的水……具有独特的效率和经济性”。
到20世纪初，冷却塔行业已经获得了无数发明专利，这些专利被分别称为“湿箱，沙漠冷却器，滴水冷却器和沼泽冷却器”。这些直接冷却器中最早的一个是用湿粗麻布包裹的木制框架，并使用风扇将空气强迫进入要冷却的区域。 1906年的一项专利描述了一种水冷塔装置，该装置具有喷嘴，喷雾器和水槽，以“在塔的整个水平横截面上以均匀的方式反复分配水”。随着循环泵以及集成的电动机和风扇单元的结合以及新材料和塑料的发明，该技术演变为现代设计。
二、冷却塔应用：比想像的更常见
工业冷却塔。散热是任何工业工厂中的常见过程。冷却工业循环水的塔几乎用于所有重工业，包括钢铁厂，食品和饮料制造，石油和天然气精炼，制浆造纸厂，化学加工和水泥厂。它们还为发电厂提供冷却水，这些发电厂在发电过程中会产生多余的热量，从而为其换热系统提供稳定的液体供应。在发电厂，由烟囱设计的冷却塔以水蒸气羽流的形式散发多余的热量，而凝结的蒸气则被释放到大气中。
作为大型商业，医疗和工业HVAC（供暖，通风和空调）系统的一部分，冷却塔是新建的办公楼，机场，会议中心，医院，高层建筑，酒店和制造设施中的标准配置。暖通空调冷却塔影响舒适度，并因此影响建筑物内人员的健康和生产力。由于它们是大型结构（比典型的HVAC单元大）并且需要大量空间，因此它们位于屋顶的外部或建筑物地面的偏僻位置。
三、冷却塔基本工作原理
在蒸发式冷却塔中，热水被泵送或喷洒通过塔顶，在塔顶与塔内的冷却空气汇合（这是从大气中吸入的新鲜空气）。空气迫使水蒸发，蒸发将热量从水中带走。当水达到较低温度时，冷却后的水从底座排出，然后返回或循环回到机械或过程中。水再次从工业或机械过程中收集热量，然后再循环到冷却塔的顶部。
尽管我们的想法是使水再循环，以便可以再次使用，但是在这种情况下，水会流失由于蒸发，排污（除去溶解的固体成分或沉淀物的水），漂移甚至系统中的泄漏而产生的过程。为了弥补这一损失并提高用水效率，在运行过程中添加了“补充水”。
四、冷却塔主要零部件
冷却塔的每个组件或零件都必须维护：
填充材料。该热量成分是可用于将热量从热水传递到冷空气的主要区域。填充物通常呈蜂窝状或波纹状，可最大程度地增加水的表面积，通常由PVC（聚氯乙烯）或PP（聚丙烯）材料甚至不锈钢制成。
配水甲板（或湿甲板）。该组件通常是一组喷嘴，在冷却时，该喷嘴均匀地喷水以润湿填充材料，以使热量传递最大化。
进气口和出气口。这些分别是冷空气进入塔楼和热空气离开塔楼的要点。进气口可以在塔的一侧（横流设计），也可以位于塔底附近（逆流设计）。
进气孔。它们使流入填料的空气流均匀，并将水保持在塔内。
漂移消除器。将它们放置在填充物旁边，以捕获气流中的水滴，否则水滴会以蒸气的形式散失到环境中。
冷水盆。它位于塔楼底部，在填充物下方，从塔楼收集冷却水，并可作为主要结构的基础。
机械零件和仪器仪表。风扇，泵和电动机驱动机构（例如齿轮箱，传动轴）使空气流动并传递所需的气流。可以安装传感器，传感器连接器和电缆以检测振动以及高频齿轮和轴承故障。还需要仪器来测量冷热水温度以及测量补充水流量和排污率。所有这些组件都会影响能效和所需的维护量。
套管或外壳。这是外壳，可以用经过化学处理的木材，铝，热浸镀锌钢，陶瓷或增强塑料（例如，用于增强塑料或其他树脂的玻璃纤维材料）制成。当水通过冷却塔循环时，外壳中会包含水，并为塔风扇系统和其他内部组件提供结构支撑。该结构可能需要抗振动，高风载荷和腐蚀。
五、冷却塔设计和定制注意事项
冷却塔根据空气在塔中的流动方式（气流的方向（逆流或交叉流）和通风的类型（机械的或自然的））进行分类。设备还制造为圆形或瓶形，双曲面（发电厂的特征）和矩形。每种设计都有相对的优点和缺点，最终的设计选择取决于许多因素，包括用户的要求和应用，经济性，甚至是塔架的位置和天气条件。 （蒸发冷却的效率受外界温度，相对湿度和风速的影响。）
天然通风塔采用烟囱设计，并依靠塔内（凉爽）空气和塔内空气之间的压力和温度差。空气上升的高烟囱提供了上升气流，而无需塔式风扇。天然通风塔最好放置在空旷区域，因为其性能取决于风向和风速。这种设计很少用于HVAC冷却塔。双曲面设计的核电站塔和大型燃煤电厂是自然的吃水设计，可满足较大的水容量要求。
机械通风塔使用电动风扇迫使空气通过结构，并且可以使用错流（垂直于水流的气流）或逆流（与水流相反的气流）设计。逆流塔可以建造成具有较小的占地面积，因为它们比其中空气水平流动的横流塔更紧凑。机械通风塔的运行成本较高，这是因为在塔内循环空气所需的机械组件，但更易于放置在建筑物上或建筑物附近，因此它们可用于HVAC和制冷应用。
圆形或瓶形塔在工业过程中是一种流行的设计，因为它具有最大的冷却空间和最小的面积。这些塔具有多种容量，可以在工厂建造或现场安装。矩形冷却塔在空调设备中很常见。
也有用户定义的设计注意事项，例如安全性，降噪，耐腐蚀和耐化学性。例如：
由于持续的湿冷环境，木质塔容易着火和腐烂。化学处理过的木材不受欢迎，因为它带来了某些环境和健康风险。
制成的塔增强的聚酯和热浸镀锌钢结构坚固，可以抵抗腐蚀和锈蚀，并可以承受多年的运行。预制钢运输繁重，建造成本昂贵，需要高技能的工人。塑料作为冷却塔的结构材料具有很高的强度，但重量轻，并且比钢更易于定制和运输。
冷却塔可能嘈杂。在可能特别关注噪声的社区或建筑物（例如学校，医院）中，可能需要对冷却塔进行声学工程设计。
安全和维护注意事项
温暖潮湿的环境是微生物和生物膜的温床，微生物和生物膜可能会导致冷却设备的操作和机械问题以及人类健康问题。冷却塔和蒸发式冷凝器使用风扇将空气移动通过循环水系统，并将大量的水蒸气引入环境，需要经常维护和清洁，添加杀生物剂并检查有害军团菌细菌的生长（与肺炎有关） （例如退伍军人病），并符合某些城市和州的规定。补充水源（例如地下水，地表水）的水质保证测试是冷却塔安全运行的另一个考虑因素。
根据1990年的《清洁空气法》修正案，环境保护局（EPA）制定了减少工业过程冷却塔产生的对健康有影响的空气有毒物质排放的规定。
对于建筑材料和填充物的可燃性，有适用于现场安装和工厂组装的冷却塔防火的安全法规标准（NFPA 214）。
六、如何选择冷却塔制造商厂家
许多公司制造或出售冷却塔设备。大多数是小型公司，而大型的全球制造商可能少于十个。公司在产品的关键特性上进行竞争，而冷却塔的关键特性是干湿特性，能源效率和成本，包括使用寿命/维护成本。
好的制造商和合适的制造商之间是有区别的。合适的制造商可以满足最终客户的需求。要选择制造商，客户应该知道制造商是否将其冷却塔作为公司出售的完全工程设备提供，还是与合作伙伴OEM（原始设备制造商）合作。评估公司是否可以直接向客户及其设施供应替换产品或备件产品，以及是否提供良好的维护和质量保证服务（产品和/或零件保修）以及可靠的机械零件选择。查找冷却塔制造商的简单方法是访问此页面顶部的公司目录。
正确设计和维护冷却塔设备后，冷却塔设备应能够使用20年，并以指定的水温和流量向工厂，过程或系统供水，并保持整个冷却过程的最佳运行状态和能源效率。您可以直接与冷却塔的设计师联系，他们可以确保您在IQS目录中获得适合您的系统。
七、冷却塔类型
空调冷却塔提供空调，并且是玻璃纤维结构，可为医院，学校和一些办公室等较大的建筑物提供冷却。
陶瓷冷却塔具有相当吸引人的外观，但通常比其他冷却塔贵。
冷水机冷却塔是消除余热的补充手段，余热是许多过程的副产品，这些过程需要使用空气和液体冷却系统。
闭环冷却塔是空气与冷却水或其他流体不直接接触的冷却塔。
冷却塔的设计决定了成本，性能和效率。
冷却塔制造商是制造冷却流体的设备的公司。
冷却塔系统（有时称为散热装置）通过从流体中除去热量来冷却水和其他流体。
逆流冷却塔包含相反的空气和水流。气流向上移动，水流向下移动。
横流冷却塔包含垂直的空气和水流。气流是水平的，水垂直向下流动。
消毒冷却塔用于饮用水和废水处理设施，以帮助消除水中的细菌，化学物质和其他杂质。
蒸发冷却塔是一种吸热设备，利用少量工作流体（通常是水）的蒸发将热量传递到移动的气流中，以便将其余的水流冷却到接近湿球空气温度，即设计的温度测量反映了冷却塔中所需的水蒸气含量。
玻璃纤维冷却塔ha具有极好的耐候性，使其在恶劣的环境条件下很有用。这些冷却塔还提供了良好的耐腐蚀性，这在诸如水处理的应用中仍然是有利的，在该应用中冷却塔将暴露于化学物质。
暖通空调冷却塔将水冷式冷却器或冷凝器与冷却塔结合在一起。
双曲线冷却塔是指利用双曲线结构规划的冷却塔的特定设计和构造样式，该双曲线结构规划固有地产生自然吃水并利用蒸发来冷却水和其他流体。
工业冷却塔是排热系统，用于通过将过程废热从流体中排到大气中来冷却水和其他工作流体。
机械通风冷却塔包括：强制通风塔，其中包含迫使空气通过系统的侧风扇；以及诱导通风冷却塔，其中包含使空气通过系统的高架风扇。机械通风冷却塔通常用于较小的冷却塔系统。
自然通风的冷却塔不使用风扇，而是依靠废气的浮力和自然风将空气通过系统。自然通风的冷却塔用于发电厂等涉及大量水的应用中。
开路冷却塔是冷却塔，其中水在内部内部分配，并与进入的空气直接接触。
水冷却塔是用于通过与气流接触来冷却水的基本冷却系统。利用水冷却塔的应用包括空调和水/废水。
八、冷却塔专用名词
环境温度–用温度计测量的DBT。
轴流风扇–气流方向不变的风扇。轴流风扇的类型包括螺旋桨，风管和叶片。
排污–将水从冷却塔中排出，以防止系统内杂质过多积聚。随着水在冷却过程中的蒸发，杂质浓度会增加。
吹出–水由于风或飞溅而从冷却塔中排出。通过使用屏幕和其他机制，可以减少或消除吹出现象。
BTU（英国热量单位）–将一磅水的温度改变华氏1度所需的热量增加或减少的量。
漂移–水滴与冷却空气中的水滴一起排出。必须控制漂移，因为与从塔中除去的水蒸气不同，漂移通常包含化学物质，碎屑和其他可能对环境造成不利影响的杂质。
漂移消除器–冷却塔中的一种机制，它通过捕获流过消除器的漂移来防止漂移离开冷却塔，同时允许排出的空气通过消除器并进入大气。
干球温度（DBT）–进入冷却塔的空气温度，以华氏度为单位。
夹带–排出废液时，空气中的水进入冷却柱。
排气–冷却过程中从冷却塔中排出的空气。排气中还包含在冷却过程中蒸发的水蒸气。
填充–迷宫般的填料，提供了极大的空气-水界面，可加热空气并蒸发。薄膜填充物由多个通常垂直的润湿表面组成，在其上散布着薄薄的水，而飞溅填充物则由许多水平的水平飞溅元素组成，这些水平的飞溅元素形成了一系列微小的液滴，这些液滴具有较大的组合表面积。
雾化–冷却塔外的水蒸气的雾状凝结是由塔内排出的饱和排气与塔外的较冷空气接触所致。
诱导通风–冷却塔的风扇从设备底部抽出空气并将其通过冷却塔顶部排出的过程。
噪音–落水的冲击，风扇的空气运动，结构内的风扇叶片的运动以及冷却塔发出并记录在一定距离和方向的传动带，齿轮箱和电动机的运动所产生的声能。
喷嘴–一种使水以喷雾或水流形式流入冷却塔的机制。
羽状物–冷却塔中排出的空气和水蒸气。当烟流引入较低温度的空气时，可能会产生雾气。
干湿计–冷却塔系统中用于测量系统湿球温度的机制。
再循环–先前排出的空气进入冷却塔，该空气与新鲜空气一起重新进入系统。
热容量–冷却塔容量，表示冷却塔可处理的液体量（以加仑/分钟为单位）。湿球温度（WBT）–冷却塔内空气被水蒸气饱和的温度，可防止进一步发生水蒸发。
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