在现代工业生产和日常生活中,我们常常能看到一些大型的桶状或柱状设备,它们看似平凡,却承担着至关重要的散热任务,这就是冷却塔。冷却塔作为一种高效的散热装置,广泛应用于各个领域,保障着各类系统的稳定运行。
冷却塔,顾名思义,其核心功能是降低水温。它主要利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽,通过蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理,将工业生产或制冷空调中产生的余热排放至大气中,从而降低水温。简单来说,就是让热水与空气充分接触,让水的热量传递给空气,实现水的冷却。
具体过程如下:干燥(低焓值)的空气在风机的抽动下,从进风网进入冷却塔内。与此同时,饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动,湿热(高焓值)的水从播水系统洒入塔内。当水滴与空气接触时,一方面由于空气与水的直接传热,另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差,在压力作用下产生蒸发现象,带走蒸发潜热,进而将水中的热量带走,这就是蒸发传热,最终达到降温的目的。热水通过水泵以一定压力,经过管道等输送至冷却塔的播水系统,均匀地播洒在填料上面。干燥的低晗值空气在风机作用下由底部入风网进入塔内,热水流经填料表面形成水膜与空气进行热交换,高湿度高晗值的热风从顶部抽出,冷却后的水滴入底盆,经出水管流入主机。
冷却塔的类型多样,按热水和空气的流动方向分类,可分为以下几种:
逆流式冷却塔:热水从上往下流,空气从下往上流动,两者逆向而行,这种方式热交换效率较高,能使水得到较好的冷却效果,在工业和大型建筑的空调系统中应用广泛。
横流(直交流)式冷却塔:热水垂直落下,空气水平流动穿过水幕,其结构相对简单,通风阻力小,适用于对占地面积有一定要求且对噪音控制较严格的场所。
混流式冷却塔:结合了逆流式和横流式的特点,空气流动方向较为复杂,兼具两者的部分优势,可根据具体工程需求进行选择。
按应用领域分类,冷却塔又可分为工业型冷却塔和空调型冷却塔:
工业型冷却塔:主要服务于工业生产过程,如发电、钢铁、化工、铝型材加工等行业。这些行业在生产过程中会产生大量的热量,需要通过冷却塔将热量散发出去,以保证设备的正常运行和工艺的稳定进行。例如,在发电站中,汽轮机产生的大量热量需要冷却塔来冷却循环水,确保汽轮机的高效运行。
空调型冷却塔:常见于商业建筑、写字楼、酒店等场所的空调系统中。空调系统在运行过程中会产生热量,冷却塔能够将这些热量带走,使空调系统的冷凝器保持适宜的工作温度,从而保证空调的制冷效果和运行效率。
冷却塔的身影几乎遍布各个需要散热的领域:
空调冷却系统:无论是大型商场的中央空调,还是写字楼的集中式空调系统,冷却塔都是不可或缺的一部分。它能有效降低空调冷凝器的温度,提高空调系统的能效比,降低能耗,为人们创造舒适的室内环境。
冷冻系列:在冷库、冷藏室等冷冻场所,冷却塔用于冷却制冷设备的循环水,保证制冷系统的稳定运行,确保冷冻环境的低温要求,延长食品等物品的保鲜期。
制造业及加工类:食品业、药业、金属铸造、塑胶业、橡胶业、纺织业、钢铁厂、化学品业、石化制品类等行业在生产过程中,许多设备会产生大量热量。冷却塔可以及时将这些热量散发出去,防止设备因过热而损坏,保证产品质量和生产效率。例如,在金属铸造过程中,高温的金属液需要冷却,冷却塔为冷却系统提供低温循环水,实现金属的快速冷却成型。
机械运转降温类:发电机、汽轮机、空压机、油压机、引擎等机械设备在运行时会产生大量的热量,如果不及时散热,会严重影响设备的性能和使用寿命。冷却塔通过冷却循环水,为这些设备提供良好的散热条件,确保它们能够持续稳定运行。
冷却塔在长期运行过程中,由于冷却水大多数含有钙、镁离子和酸式碳酸盐等物质,当冷却水流经金属表面时,会有碳酸盐生成。同时,溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀,形成铁锈。锈垢的产生会导致冷却塔换热效果下降,严重时甚至需要在壳体外喷淋冷却水,结垢严重时会堵塞管子,使换热效果完全丧失。研究表明,水垢沉积物对热传输的损失影响巨大,即使很薄的一层水垢,也会增加设备中结垢部分 40% 以上的运行费用。
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