冷却塔经济运行探讨

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1、冷却塔经济运行探讨张东来王学波杨立群（动力厂）摘要:介绍了冷却塔及其主要部件(配水系统、喷溅装置和填料装置)的作用，并从蒸发散热、接触散热两个方面论述了湿式冷却塔的工作机理。全面、系统地阐述了提高冷却塔冷却效果、降低冷却塔补水量和防止冷却塔结冰等方面经济运行维护及优化改造治理的方向。关键词:冷却塔换热经济运行1　湿式冷却塔的工作机理冷却塔的进水(热水)通过竖管进入热水分配系统(在平面呈网状布置)，通过喷溅装置，将水洒落到填料上，经填料层后呈雨状落入塔池，冷却后的水被泵抽走重新循环使用。冷却塔筒的底部是进风口，冷空气进

2、入塔体穿过填料下的雨区与热水流动成相反方向流过填料，再经除水器回收空气中的水滴后从塔筒出口排出。流经水表面的低温空气与高温水相接触，水将热量传输给空气，散到大气中。水向空气散热有3种形式:蒸发散热、接触散热、辐射散热。由于辐射散热量很小，冷却塔主要靠另外2种方式散热。1.1　蒸发散热蒸发散热通过物质交换完成，通过水分子不断扩散到空气中来实现。水分子具有不同的能量，其平均能量由水温决定。在水表面附近动能大的分子克服邻近液态水分子之间的吸引力逃逸出水面而成为蒸汽。由于能量大的水分子逃离，水面附近的水体能量变小，水温降低。

3、蒸发的水分子首先在水表面形成一层薄的饱和空气层，其温度和水面温度相同，然后水蒸气从饱和层向大气中扩散，扩散速度取决于饱和层的水蒸气压力和大气的水蒸气压力差。水温25℃时每蒸发1kg水带走的热量约为2546.54kJ。蒸发散热约占冷却塔中传热量的75%-80%。单位时间蒸发的热量为dQβ=rwβx(x″-x)dF　kg/h式中　rw———水的汽化潜热，kJ/kg；βx———以含湿量差为基准的散质系数，kg/(m2·h·℃)；x———空气中的水蒸气含量，kg/kg；x″———空气中的水蒸气达到饱和状态时的水蒸气含量，kg

4、/kg；dF———水、气接触面积，m2。1.2　接触散热6接触散热是指2种不同温度的物质接触，热量从温度高的一方传向温度低的一方。当低温空气通过高温水表面时，水面通过接触散热把热量传给空气，使空气温度升高而水温度降低，带走显热。接触传热约占冷却塔中传热量的20%~25%[3]。单位时间水面传给空气的热量为dQα=α(t-θ)dF　kJ/h式中　α———散热系数，kJ/(m2·h·℃)；t———水体表面温度，℃；θ———空气的干球温度，℃。2　提高冷却塔的冷却效果冷却塔中水的冷却极限温度是当地空气的湿球降低大于7℃、冷

5、却水温与空气湿球温差大于7℃的情况[4]。冷却塔设计中冷却后水温要比湿球温度高3-4℃。提高冷却塔的冷却效果就是增大冷却水的冷却幅度，降低冷却塔的出水温度。2.1　配水系统优化治理冷却塔的配水多采用无压槽式配水系统，三级配水装置将水均匀分布到整个塔的断面上。运行中应注意保持配水均匀、减小水头损失，保持各水槽内的液面高度基本相同，使各喷溅装置处的压头相对稳定、一致；水槽不发生局部溢流，使热水全部通过喷溅装置洒落到填料上；要保证水槽不发生破损。槽式配水的缺点是占用较大的塔内断面空间，为25%-35%，通风阻力大，影响了冷

6、却效果。而管式(有压)配水的优点是断面积小，占用塔内通风面积小，形状阻力小；管式配水比槽式配水均匀，因而冷却塔改造时将纯槽式配水逐步改为槽、管结合的配水系统较为合理。2.2　喷溅装置优化治理喷溅装置安装在配水槽、分水槽的底部，热水经过喷溅装置将成股的水流变成小水滴洒落到填料上。喷溅装置工作良好时喷溅成的水滴直径小、冷却面积大，相应冷却效率高。冷却塔停运后应适时清除配水槽、喷嘴处杂物，防止喷嘴阻力增大、流量降低、甚至造成堵塞。要及时更换损坏、脱落的喷溅装置，以保持整体喷洒密度均匀，不出现淋水少区、无水区和集中降落区。新

7、型喷溅装置都已将喷嘴与溅水碟整合为一体(保证良好对中)，喷溅效果良好。槽式配水的冷却塔安装塑料反射型喷溅装置经济性较高。2.3　填料装置优化治理2.3.1　填料装置的热力性能填料是冷却塔的重要换热部分，是水和空气充分接触时热和质交换表面的关键元件，所产生的温降占整个冷却塔温降的60%-70%。填料宜采用亲水材料，使水在填料表面形成水膜缓慢流下，散热时间充分，以提高散热效率。a.冷却数N6N=Aλn式中　λ———气水比，λ=Q/G(Q为热水流量，t/h；G为空气流量，kg/h)；A、n———试验常数。b.散质系数βxv

8、βxv=Bqmgn　kg/(m3·h)式中q——淋水密度，kg/(m2·h)；g——空气的重力风速，kg/(m2·h)；B、m、n——常数，m+n接近于1。散质系数主要取决于淋水密度q和空气的重量风速g，只与填料的层高有关，与填料的总高度无关，不受大气湿球温度变化影响，但受进水温度影响(进水温度高，散质系数变小)。c.填料阻力ΔpΔp/γa=A