冷却塔介绍及选型

*2010年3月洁净与空调技术CC&AC第1期冷却塔介绍及选型五洲工程设计研究院一所公用设备室刘德涛*摘要介绍了冷却塔的分类和组成，影响冷却塔选型的主要技术参数。比较了常用冷却塔优缺点及使用条件。进行了冷却塔选型曲线使用示例介绍，并 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 了冷却塔使用注意事项。关键词冷却塔；介绍；选型TheCoolingTowerIntroductionandTypeSelectionLiuDetaoAbstractTheclassificationandcomposingofthecoolingtower,andthemaintechniqueparameteraffectingthecoolingtowertypeselectionwereintroduced.Themerit,shortcomingandusageconditionincommonusecoolingtowerwerecompared.Thecoolingtowertypeselectionwithcurvewasintroducedwithexample,andthecoolingtowerusingregula-tionsweresummarized.KeywordCoolingtower;Introduction;Typeselection刘德涛，男，1983年5月生，硕士，助理工程师100053北京市55号信箱一公用13141387144收稿日期：2009-11-240前言工业生产或制冷工艺过程中产生的废热，一般要用冷却水来导走。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。基本原理是：干燥（低焓值）的空气经过风机的抽动后，自进风网处进入冷却塔内，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）的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，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，在压力的作用下产生蒸发现象，带走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。冷却塔的工作过程。以圆形逆流式冷却塔的工作过程为例：热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。一般情况下，进入塔内的空气是干燥低焓值的空气，水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，当风机运行时，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸汽分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。从以上分析可以看出，蒸发降温与空气的温度（通常说的干球温度）低于或高于水温无关，只要水分子能不断地向空气中蒸发，水温就会降低。但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温保持不变。由此可以看出，与水接触的空气越干燥，蒸发就越容易进行，水温就越容易降低。2冷却塔的分类和组成2.1冷却塔分类冷却塔分类见表1。2.2冷却塔组成（1）淋水填料将需要冷却的水（热水）多次溅洒成水滴或形www.zhulong.comAdministrator新建图章成水膜，以增加水和空气的接触面积和时间，促进水和空气的热交换。水的冷却过程主要在淋水填料中进行。（2）配水系统将热水均匀分布到整个淋水填料上，热水分布均匀与否，对冷却效果影响很大。如水量分配不均匀，不仅直接降低冷却效果，也会造成部分冷却水滴飞溅而飘逸到塔外。（3）通风设备在机械通风冷却塔中利用通风机产生预计的空气流量，以保证要求的冷却效果。（4）空气分配装置利用进风口、百叶窗和导风板等装置，引导空气均匀分布于冷却塔整个截面上。（5）通风筒通风筒的作用是创造良好的空气动力条件，减少通风阻力，并将排出冷却塔的湿热空气送往高空减少湿热空气回流。机械通风冷却塔的通风筒又称风筒。风筒式自然通风冷却塔的通风筒起通风和将湿热空气送往高空的作用。（6）除水器将排出湿热空气中所携带的水滴与空气分离，减少逸出水量损失和对周围环境的影响。表1冷却塔分类（7）塔体冷却塔的外部围护结构，机械通风冷却塔和风筒式自然通风冷却塔的塔体是封闭的，起到支撑、维护和组织合适气流的功能；开放式冷却塔的塔体沿塔高做成开敞的，以便自然风进入塔体。（8）集水池设于冷却塔下部，汇集淋水填料落下的冷却水，有时集水池还具有一定的储备容积，起调节流量作用。（9）输水系统进水管将热水送到配水系统，进水管上设置阀门，以调节冷却塔的进水量，出水管将冷却后的水送往用水设备或循环水泵。在集水池还装设补充水管、排污管、溢流管、放空管等，必要时还可在多台冷却塔之间设连通管。（10）其他设施包括检修门、检修梯、走道、照明、电气控制、避雷装置以及必要时设置的飞行障碍标志等，有时为了测试需要还设置冷却塔测试部件。上述各种部件的不同组合，构成各种形式和用途的冷却塔：开放点滴式冷却塔、风筒式自然通风冷却塔、抽风（或鼓风）逆流式冷却塔、抽风横流式冷却塔等。3影响冷却塔选型的主要技术参数3.1冷却水量Q(m3/h)选冷却塔的时候要将算出的冷却水量要乘上适当的（一般为1.1~1.3）系数。3.2进塔水温度t1（℃）冷却塔选型的重要参数，民用冷却塔 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 塔型设计工况为进水温度37℃，出水32℃，进出塔水温差为5℃；工业用冷却塔设计工况一般分65℃~45℃，43℃~33℃，40℃~32℃等几档，进出塔温差达8℃-20℃。3.3出塔水温度t2（℃）冷却塔进水与出水温度之差一般称作冷却范围，它主要取决于周围空气的湿球温度。冷却塔的凉水功效用出水温度与湿球温度之差或称作沮度接近值来衡量。因此，当地湿球温度的变化直接影响冷却塔的冷却作用。出塔水温度应不超过生产工艺允许的最高水温。计算最高冷却水温的气象条件应采用近期连续第1期冷却塔介绍及选型.81.www.zhulong.com不少于5年，每年最热时期3个月（六、七、八3个月）的日平均值。3.4湿球温度ô(℃)将温度计的温泡扎上润湿的纱布，并将纱布的下端浸于充水容器中，就成为湿球温度计。将湿球温度计置于通风处，使空气不断流通，此时该温度计读数为湿球温度。湿球温度代表当地环境下水自然蒸发所能达到的最低温度。湿球温度影响的是冷却终点，冷却塔极限出水温度是受湿球温度限制的。冷却塔冷水温度同湿球温度之差称为逼近度（APPROACH），一般在3℃~4℃以上。也就是说现实中的冷却塔不太可能降到湿球温度，而会有一定差距。选择湿球温度是以当地气候状况做参考，如全年运行时，则取夏季最热天数气候的平均值；夏季不运行时，则取次热季节最热天数气候的平均（这种情况不多）。取的天数和数值的多少，和安全系数及当地情况有关系，一般国内南方地区取28℃~29℃，北方可取27℃以下，具体情况需要具体对待。3.5干球温度0(℃)干球温度是用温度计挂在室外或室内测得的温度。干球温度对冷却塔的影响比较大，因为干球温度影响到湿球温度。二者结合，可以表示空气的温度及湿度。表2发各种冷却塔优缺点及使用条件空气冷却塔是利用传导使空气吸热来实现散热，主要受空气干球温度的影响。由于空气干球温度较高，比热小，吸热能力有限，且冷却效率低，因此，需要空气冷却器有很大的表面积，使得空气冷却器造价高。干湿球温度其中又分为：环境空气干湿球温度——在冷却塔上风向且不受出塔空气回流影响条件下测得的空气干湿球温度；进塔空气干湿球温度——包括湿空气回流和外部干扰影响在冷却塔进风口测得的空气干湿球温度。4选型比较及选用原则4.1各种冷却塔优缺点及使用条件各种冷却塔优缺点及使用条件见表2。4.2逆流式冷却塔和横流式冷却塔的比较逆流式冷却塔和横流式冷却塔的比较见表3。4.3冷却塔选用原则目前中小型冷却塔大多数已经作为成套产品供应，选用时应考虑以下方面：（1）热力性能（包括鉴定实测技术资料）应满足使用要求。（2）厂方提供运行测试数据和必要技术资料供设计使用。.82.洁净与空调技术CC&AC2010年www.zhulong.com（3）塔体结构材料——结构稳定，防大气和水腐蚀，经久耐用，组装配合精确。（4）配水均匀，壁流较少，不易堵塞。（5）除水效能正常，水滴飞溅较少。（6）淋水填料，喷溅装置，除水器等应满足下列要求：①在设计最高水温条件下不软化变形。②在设计最低气温条件下不破碎、不破裂。③具有足够的刚度、强度及良好的耐老化性能。④具有良好的阻燃性能，满足国家和地方的有关标准、规定。（7）风机匹配，长期运行无故障。无振动和异常噪声。叶片耐水腐蚀性好并有足够强度。（8）运行噪声较低，符合环境保护要求。（9）电耗较低。（10）造价低，重量轻。（11）经常维护较方便。（12）冷却塔进水水温一般在46℃以下，若高于此温度应对产品提出要求。（13）进水水质不应对填料和喷嘴等造成堵塞。5冷却塔选型曲线使用示例以某冷却塔公司的样本为例：标准型（37℃~32℃）冷却塔选型曲线见图1。中温型（43℃~33℃）冷却塔选型曲线见图2。选型方法：（1）由冷幅高（t2-）引水平线与温差线（t1-t2）相交于①点。表3逆流式冷却塔和横流式冷却塔比较图1标准型（37℃~32℃）冷却塔选型曲线图2中温型（43℃-33℃）冷却塔选型曲线（2）从①点引垂线与湿球温度线相交与②点。（3）从②点引水平线与给定水量线相交于③点。（4）若③点在某塔型线上，则选择该塔型，若③点位干两塔型线之间，则选用两塔型中较大者。6使用注意事项冷却塔的使用维护注事项：（1）冷却塔安装完毕，投入运转前，应仔细清除管道、收水器、填料表面及集水池等处的杂物和污垢，以免发生堵塞。第1期冷却塔介绍及选型.83.（下转第87页）www.zhulong.com4结论通过对太阳能电池生产厂房洁净室HVAC系统的分析，结合MAU空调箱构造特点，设计了MAU控制系统 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。在实际应用中，通过对两个关键变量湿度（露点温度）和温度的过程特性的分析，改进了控制方案，优化了PID控制器的参数，实现了MAU空调系统的稳定、精确的运行，节省了能耗，保证了洁净室环境符合生产的要求，提高了生产效率。可靠的MAU空调系统，为太阳能电池生产保驾护航。参考文献[1]王友顺,赵同君，等.洁净室的质量控制[J].海军医高专学报.1995.17（4）[2]陈文汉,胡石政.外气空调箱温湿度控制系统[J].国立台北科技大学[3]蒋慰孙,俞金寿.过程控制工程[M].2版.北京:化工出版社.1999[4]顾洪,刘英杰.空调系统恒温恒湿精密控制[J].医药工程设计.2007,28（5）[5]赵志峰,译.暖通空调（HVAC）与洁净室[J].上海医药工程设计.1996（1）（2）冷却塔交付使用前，应先进行试运转。检查通风机、塔体安装是否平稳，逆流塔旋转布水器运转是否正常，喷头布水是否均匀出水，电动机防潮 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 是否严密等，经检查合格，方能交付运行。（3）冷却塔使用时，应经常观察、检查通风机运转情况，包括电源、电压、通风机振动、噪声，齿油位是否漏油或皮带传动是否松动、是否打滑等，检查旋转布水器或喷头布水是否正常。（4）齿轮箱用20#机械油或齿轮油，除平时不断加注到规定油位外，每连续运转一年，应全部更换一次。（5）皮带传动轴承座，要加注润滑油脂，用钙基润滑脂ZG-4（GB491-65）或钙钠基润滑脂ZGN-2（SYB1403-62）。除平时每月用油枪加注一次外，每连续运转一年，应全部拆洗更换一次。要经常注意各连接部件、螺栓的紧固情况。（6）冷却塔进水浊度不大于10mg/L，运转时，应根据水质情况，考虑定期排污或增加水质稳定处理设施。参考文献[1]GB/T50392-2006机械通风冷却塔工艺设计规范[S].2006[2]GB/T50102-2003工业循环水冷却设计规范[S].2003[3]GB50015-2003建筑给水排水设计规范[S].2003[4]华东建筑设计研究院有限公司.给水排水设计手册[M].//第4册.工业给水处理.第2版.北京:中国建筑工业出版社,2002[5]CECS118-2000冷却塔验收测试规程[S].2000[6]GB/T7190.1-2008玻璃纤维增强塑料冷却塔第1部分:中小型玻璃纤维增强塑料冷却塔[S].2008[7]JB/T9099-2002冷却塔轴流通风机[S].2002[8]GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范[S].2007（7）填料材质采用改性耐温硬聚氯乙烯（PVC），片型按设计要求决定。（8）循环水中产生菌藻时，可采用冲击加氯去除，加氯量可控制回水总管内余氯为0.5~1.0mg/L，时间4h~6h。其控制难度要相对高一些。如图6所示，A区是洁净室内露点温度PID参数没有调整时的控制效果，默认参数P=1，I=10s。10s的积分时间显然太小，从A区的控制效果可以看出洁净室露点温度PID控制器的输出过快，即表冷段露点温度波动很大，造成表冷器管道上的气动调节阀开度的剧烈振荡。根据洁净室内露点温度这一过程惯性大的特性，并估计过程增益的大小后，我们把积分时间调整为43min，控制器增益调整为22，即P=22，I=2600s，调整后的控制效果如B区所示，②③④号曲线运行的相当平稳，露点温度的控制精度也提高了。和洁净室内露点温度过程相比，MAU出口温度过程惯性较小，干扰因素也少，因此控制要容易很多，不过合适的PID参数能改进控制效果，帮助提高设备运行的稳定性。C区是PID参数没有调整前的控制效果，P=1，I=15s，通过对该过程特性的分析，优化了PID参数，P=7，I=158s。从图中可以看出，虽然C区和D区的MAU出口温度测量值控的都很好，基本为一条直线，但是C区热盘管管道上的气动调节阀的开度明显要比D区中的波动要大。再从前后两次阶跃试验看，D区阀门找工作点要快很多，基本上没有多余的震荡过程。（上接第83页）第1期洁净室MAU外气空调箱控制系统的设计与应用.87.www.zhulong.com 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