冷却塔的种类.docx

金日冷却塔基本参数：进水温度温度37,出水32；湿球温度27或28一、冷却塔分类1,冷却塔根据被冷却水在塔内是否与空气接触，可以分为开式与闭式开式冷却塔中，循环水和空气与塔部件相接触会带来一系列问题：水质易受污染，滋 生军团菌，设备腐蚀结垢等，闭式冷却塔主要依靠管外喷淋水的蒸发带走热量，其冷却流体 环路封闭，不受环境污染的影响，降低了系统结垢的可能性，有利于系统的高效运行。2，冷却塔按喷淋水与空气的流向又可分为横流塔和逆流塔逆流式塔的冷却水与空气逆向接触，通过布水器散水，热交换效率高即冷却效果相对较 好，但由于配水系统阻力大且塔体比横流式高，故相对噪声要大过横流式，在对安静有较高 要求的场合应选用超低噪声型；横流式塔为重力式散水，散水阻力小，但热交换效率低于逆流式，填料用量大，占地面 积较大，优点是检修方便，清洁保养时不需停机，且塔体高度低于逆流式；3，冷却塔按有无填料分为填料式和无填料式4，喷射无风机式冷却塔喷射无风机式塔的最大优点即超低噪声、无振动，水滴飞溅也很少，从环保角度来看是 理想的冷却设备，但其占地和高度都超过前两种，并且为满足喷射水压，循环水泵的扬程较 大，为防止喷嘴堵塞对水质的要求也较高。因此这三种型式可谓各有短长，在实际的设计中， 设计人员应根据建筑的具体情况和侧重综合比较，选用最适合的冷却塔。二、冷却塔冷却效果冷却塔冷却效果取决于3个要素：（1）冷空气量与冷却水量的比值（气水比）；（2）冷却介质 冷空气和被冷却介质接触的比表面积：（3）冷却时间。三、冷却塔关键技术1、冷却塔填料按填料的表面形式通常可分为点滴式、薄膜式和点滴薄膜式点滴式填料的缺点在于它单位体积的冷却能力较差。在同等冷却量下，需要更多的体积， 其次这种填料大多是悬挂在塔内的，这就加大了施工和维修难度。薄膜式的缺点在于：由于薄膜式填料内的水速相对较慢，容易形成污染，随着使用时间 的增长，甚至会出现堵塞现象，造成冷却塔效率降低。大多数逆流式冷却塔采用PVC膜式填料，主要有：斜折波、双斜波、S波、T- 25斜波 等点滴薄膜式填料具有点滴式填料和薄膜式填料的双重功能。无填料冷却塔的发展淋水填料用到的材料有木材、竹子、石棉水泥、水泥网格、塑料、玻璃钢、陶瓷等目前冷却塔淋水填料存在的问题是：风阻大和淋水密度小。在研发过程中，同时解决 这个问题似乎是矛盾的，但随着科学技术的不断创新和提高，相信在未来冷却塔填料中会有 更多更好的新成员加入进来，从而推动冷却塔不断向前发展。冷却塔内填料层的热、质交换过程是一个复杂的过程，国内很多研究只是在宏观上对 其进行讨论，因此微观方面的研究还需要进一步深入。1）冷却塔填料性能试验台和数据处理软件的开发2006冷却塔淋水填料的热工性能分析是分析冷却塔传热传质优劣的主要依据之一，冷却塔传 热传质和阻力性能依赖于实验台中进行实测，把测得的数据整理成各种经验关系式，供设计 和评选时使用，主要是国外早年的研究，我国60-70年代开发了相关试验台，对进水温度、 填料层高度、水气比等冷却塔性能进行分析2）逆流式冷却塔填料及淋水分布的数值优化设计2000在冷却能力较强的区域，增加填料层厚度或相应增大此区域的淋水密度，而在冷却能力 较低的区域减少填料层厚度或淋水密度，采用数值分析的方法研究了非均匀填料分布及非均 匀淋水密度分布对提高冷却效率的影响，给出了最佳的填料层分布及淋水密度分布。考虑工 程实际要求，给出了一些优化设计方案，其冷却效果冷热水温度差）可以比均匀填料均匀淋 水增加0. 7C，也比单独考虑淋水配置提高了约0. 3°C3）逆流式冷却塔螺旋式填料的开发设想2001指出水流的分散性和空气阻力是相互制约的，它们不能同时改善，是现在的逆流塔效率 不能提高的关键问题所在，为此，设计了一种新结构的填料即螺旋式填料，具有风阻小、体 积小、气流相对均匀和淋水密度大的综合优点，可以从根本上解决逆流塔所存在的种种问题。 新型填料的结构该结构是一种流线型的带状曲面填料，填料带呈蜂窝状曲线结构，水可以穿过这种填 料带.并且被重新分散与分配.形成均匀的水滴。空气则不能穿过这种填料带，而是沿两条 填料带之间的空隙运行，且不改变方向。由于各填料带之间的空隙较大，所以对空气的阻力 就相当小，从而使效率得以提高。螺旋式填料的安装示意图如图1所示。填料的结构及工作 状态分别见图2、图3。从图1看出，有几层相互平行的填料带，与水平面呈一定夹角，共绕 在中心柱上，而每层填料只有一片，所以耗用材料很少。此技术最适用于圆形塔。在运行时，水穿过多层的斜面填料带，每穿过一层，便被重新分散一次，同时也使下落 速度减慢一次。空气不是与水从同一孔隙中穿过。而是沿着流线型的填料带横向旋转向上， 没有弯折，所以阻力极小，淋水的密度也可以增大，提高了效率，也从根本上解决了空气与 水相互制约的问题。穿本札平面图图2 蠕旋式填料单片结构示童图3尊牌式填料工作状态示童4）新型无填料喷射式冷却塔的性能探讨200720世纪90年代，出现了无填料的喷雾式冷却塔，但是该种冷却塔不仅进塔压力比传统填 料冷却塔高出一倍，增加了水泵耗能，还给现有的冷却塔的改造替换增加了成本。本文介绍 的一种新型无填料喷射式冷却塔，不仅进塔水压与传统填料冷却塔相当，而且耗水量基本一 样，但冷却效率明显提高，目前已开始投入市场使用，取得了良好的实际使用效果。图I喷射式冷却塔结构示意工作原理：喷射式冷却塔的热水从塔的下部向上喷射。空气都是由冷却塔的底部进人，在引 风机的作用由下向上流动。因为喷射式冷却塔的热水通过喷嘴喷出小水珠到达收水器的下 方，再在重力的作用下落到集水盘，所以整个热湿交换过程已不是单纯的顺流或者逆流，而 是顺流和逆流的有机结合。填料冷却塔和无填料冷却塔结构的比较1 -风机;2 -塔体;3-旋转布水器：4-埴料；5一中心上水管叶窗；7-集水器=8一塔体支柱图1填料冷却塔结粕示意图1_风机;2塔休；3 收水器；4一收水器支架;3-中心上水管;6 玻璃钢围板“一喷雾装置：8一布水器；9一塔律支柱图2无填料啧盘冷却堪第构示意图2、冷却塔配水冷却塔中配水的好坏，是影响其冷却效果的重要因素之一，许多在运行中的冷却塔，由 于配水不好，致使冷却效果达不到设计要求。配水形式有环形母管压力配水和母管端部分叉配水管配水。喷头布置有配水管底部开孔 直接安装喷头及配水管中部开孔两端弯管安装喷头。1）提高冷却塔配水均匀性的探讨2000通过水力计算，分析了水压分布规律，指出冷却塔的喷头布置、配管形式对布水均匀度 的影响因素，探讨了提高布水均匀度的对策，认为采用全对称树枝状配管及六角形喷头布置 方式可有效提高冷却塔配水的均匀度。First喷头平面布置形式的比较图2 三南形布宜困1才阵志宣咨3 土角俘布E以上三种形式，方阵布置最简单，均匀性居第三位，三角形布置是在方阵基础上采用错 排布置而成，布置稍复杂，布水均匀性提高，居于中间水平。六角形布置是三角形布置的改 进，布置形式类似，但行距与同行排距不同，布置计算更复杂些，而布水均匀性 则最佳。Second常见的配管形式比较副干管HI图4 环网状排管布置图5中心干管排管布置图6 端逃水单删管排管布置 图了中央进水单侧干管排管布置图8半时称树枝状排管布置图9 全对称树技状排管布置提出以下建议a喷头安装不宜在同一平面b主干管变径c改变喷头连接管的长度d改变支干管的中心标高e配水管采用全对称树枝状布置2）自然通风逆流湿式冷却塔配水的研究与发展20083）自然通风逆流式冷却塔虹吸式竖井配水的探讨2001A多个竖井配水，供水量大的竖井水位高.供水量小的水位低，根据实测有的差值可达0.5m 左右。水位高的竖井供水区淋水密度大，水位低的竖井供水区淋水密度小，这样导致冷却塔 配水不均匀。B中央套筒式竖井配水，在同一个中央竖井内设置内、夕卜2个筒，内筒承担冷却塔内区配水， 外筒承担冷却塔外区配水。内筒和外筒分别由2条供水管供水。2条管又分别接自冷却塔外循 环水母管上。这种方式和多竖井配水存在相同的缺点。C中央竖井用启闭机闸板门配水，在竖井顶部与主水槽连接处，设置启闭机和闸板.关闭 供冷却塔内区配水的主水槽.使冬季内区停止配水一但由于冷却塔内是高湿热环境，启闭机 和闸板门安装不久，就锈蚀失灵.达不到启闭的目的。为了避免前述几种竖井配水方式存在的缺陷，故提出了既能保证冷却塔内外区均匀配 水，又能根据冬、夏季冷却塔不同的运行工况.自动转换成冷却塔外区配水或全塔配水状态 的虹吸式竖井配水方案。中国水利水电科学研究院冷却水研究所已研究出虹吸式竖井配水，随着不同季节水泵开 启台数及进塔水量的变化，自动完成全塔配水或仅外区配水，达到经济运行的目的。原理：虹吸式竖井配水系统由压力主水槽与配水管构成。压力主水槽直接与中央竖井相 接，配水管从压力主水槽两侧或一侧接出，按一定间距布满全塔。溅散水流的喷头，在配水 管下或两侧安装。为能实现冷却塔全塔区或仅外区配水，供冷却塔内、外区的压力主水槽分 别设置。为便于布置，压力主水槽作成上、下2层，上层供内区水，下层供外区水。冷却塔外区 是全年配水运行，内区在冬季可停止配水。所以下主水槽常年有水，进口不需要作成虹吸式。 为使敞开式进口上层主水槽有供水与停水状况，故作成虹吸式进口，竖井水位上升到一定值 时，虹吸生成，通过虹吸作用，使主水槽进水；当竖井水位降到某一值时，虹吸破坏.上主 水槽停止进水.实现仅冷却塔外区配水。3、冷却塔流场分析1）自然通风冷却塔进风口流场模型的建立及计算2008Hawlader等对冷却塔内的热质交换过程进行了理论分析，分析了填料、配水喷嘴和除水 器等的工作状况，建立了雨区和填料层汽水流动的物理模型并进行数值计算，得到了不同工 况时塔内的流场参数和出塔水温等参数，给出了自然通风冷却塔热力性能的计算和评价模 型，并对不同外界天气状况时冷却塔外部的流场进行了模拟计算。Kaiser等以太阳能代替风扇，模拟了机械通风冷却塔内部的工作情况，并分析了水滴直 径、环境温度、淋水密度等各种参数对冷却塔的影响。翟志强等对侧风对冷却塔塔内传热传质的分析和空气绕流的影响进行了分析。赵振国等对不同高度进风口的冷却塔进行了模型试验，得到了进口流场分布和阻力系数 模型自然通风冷却塔进风口流场模型的建立及计算以逆流湿式自然通风冷却塔为研究对 象，建立了冷却塔进风口附近空气流动的数学模型和冷却塔内传热传质的物理模型， 采用有限体积法进行了数值计算.得到了冷却塔进风口附近空气动力场的分布规律，可定量 评价冷却塔的运行状况。2）横向风对自然通风干式冷却塔空气流场影响的模型实验研究1997实验在清华大学的低速风洞中进行，以抽风机作为空冷塔内上升气流的动力源，风洞气 流模拟横向风。整个空冷塔模型（除散热片）及连接管道均由有机玻璃制成。实验中通过插在塔底盘上的钢针头部特殊粘接的短丝线以及乙二酵烟雾发生器经烟室 烟管产生的烟线直观观察了空冷塔内流场受横向风影响的情况并利用五孔探针仔细测量了 塔内不同高度（离散热片上沿分别为7O、110、140ram ）截面内的速度分布及塔内总流量随横 向风变化的状况。就一些改进设想（如在塔内底部加进适当导流板一一十字型或雪花型）进行 了研究。M 1实验原理与装置示意图4、冷却塔收水器设计收水器是减除冷却塔排出湿热空气中夹带的大量细小水滴，避免对周围环境的水雾污染 和结冰，节水和保护环境的装置。收水器要阻力小，收水效率高、耐久、耐腐蚀、强度高、 施工维修方便。5、噪声控制6、冷却介质（海水冷却塔的研究）试验表明冷却水的性质对冷却塔本身（特别是填料）的性能有影响。（海水填料塔的研究） 采用海水作为循环冷却水的补充水，是我国沿海火力发电厂以及其它工业企业冷却用水 的一次革命。它改变了从海洋取水使用后又将废水排回海洋的传统做法，避免了近海的热污 染；极大的减少了从海洋取水的数量，节约了大量的基建投资。文献海水对冷却塔淋水填料热力性能的影响2000给出了以氯化钠溶液代替海水， 对全梯波填料进行3个海水浓度的热力特性试验来说明海水对填料性能的影响。未考虑氯化 钠以外的其它各种元素和离子对填料热力特性影响，海水冷却塔淋水填料热力阻力特性 研究2007采用海盐溶液来模拟海水进行了系统试验，结果中包含了除氯化钠外的其它离子 和元素对填料热力特性影响。选取了不同波型与不同高度及多种海水浓度进行试验工况组 合。试验得出海水对填料热力性能的影响公式。7、新塔形进液配水管进液填料进风除雾器配水管图1无填料逆流闭式冷却塔结构示意图出凤出风圈S新型中部进风逆流闭式冷却塔皓构示意既风机 喷淋水 系统通风道 盘管区收水器填料区集水槽HlK!X2务 44b4#。9 sol«唱 £ bgpg vo*qpf»4h 黑k4g# woaoo-b。w 。bgad voggDE 6 w 4n4WE/上进风口 工艺流体出口工艺流体进口a主视图b侧视图3逆流密闭式冷却塔结构示意