冷却塔工作原理

冷却塔工作原理是通风的空气从正确的角度吹向滴下来的水，当空气通过这些水滴的时候，一部分水就蒸发了，由于用于蒸发水滴的热量降低了水的温度，剩余的水就被冷却了。这种方法的冷却效果依赖于空气的相对湿度以及压力。 当水滴和空气接触时，一方面由于空气与不的直接传热，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，带到目前为走蒸发潜热，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：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。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。

核心提示：1 逆流式玻璃钢冷却塔的概要 水是人们生产生活中不可缺少的重要资源，水的循环利用越来越显得重要。 冷却塔在水的循环利用中发挥1 逆流式玻璃钢冷却塔的概要 水是人们生产生活中不可缺少的重要资源，水的循环利用越来越显得重要。 冷却塔在水的循环利用中发挥着降低水温、保证工艺要求的至关重要的作用。常见的冷却塔有逆流式、横流式、喷射式、蒸发式4种。逆流式冷却塔主要由风机、收水器、喷淋装置、填料、钢结构、百叶窗、集水池、外壳、风筒等部件组成。 填料是冷却塔的重要组成部分，其质量和作用在很大程度上决定着冷却塔的冷却能力，据相关数据显示，填料产生的降温达到整个塔降温的60％～70％。它一般由凸凹不平的聚氯乙烯波纹板制成，亲水性能良好，保证水在填料上形成水膜和水滴，而不是水流，增强水气交换面积，延长水气交换时间，保证冷却效果。 逆流式冷却塔的工作原理：水在塔内与空气进行热质交换而得到降温。工作时，热水从塔顶向下喷淋，在填料之间形成新的水滴及表面形成水膜，空气在风机的作用下，由下向上与水滴和水膜逆向运动，水气进行蒸发传热和接触传热的交换，使水降温。 逆流式冷却塔的热工性能与气候条件尤其与湿球温度有密切关系，主要有以下３个技术指标。 1.1 进、出水温差△t △t=t1-t2(其中，t1为进水温度，t2为出水温度)。这是最重要的技术指标，随冷却塔的不同用途而不同。 1.2 冷幅Δt’ Δt=t2-ξ(℃)，即出水温度t2与湿球温度ξ之差。它的大小反映出水温度和与湿球的接近程度，冷幅越小，冷却塔的热工性能越高，反之越低。一般情况下，Δt’=4～6℃。 1.3 冷效Ε E=△t/Δt’，即进、出水温差与冷幅的比值。是冷却塔热工性能的综合指针，数值越高，冷却塔的热工性能越好。 2 问题的提出 某制药公司有４台标准型的逆流式玻璃钢，型号为DBNL3—500，为抗生素发酵提供26℃左右循环冷却水。2006年曾对冷却塔进行了大修，更换了全部的填料，填料为斜交错填料。循环水质未进行任何处理。 2009年3月份以来，该制药公司抗生素生产车间提出循环冷却水温较高且不稳定，影响了抗生素的生产。多年来，对循环冷却水水温提出异议多在环境温度最高的6、7、8三个月，在3月份提出水温高还是第一次。 3 情况分析 3.1 原因分析 随机抽查3-4月份的运行记录，并对一组运行数据进行了分析。 当日湿球平均温度20℃，冷却塔的3个技术指标分别为： △t=1.13℃，冷幅Δt’=7.56℃，冷效Ε=0.149。 将以上数字与标准型冷却塔设计参数（表1）相比较，可以看出冷却塔运行效果不佳，丧失了大部分冷却能力，性能劣化。 因为在2006年对冷却塔进行了的大修，更新了全部的填料，短短的3年时间就出现了这么严重的问题，原因究竟是什么？ 经检查得知：抗生素生产工艺和产量没有变化，环境温度与以往变化不大，冷却塔风机、上塔泵运行参数也正常，分析认为问题可能出在填料上。 冷却塔内共填充了约32m3斜交错填料。检查时发现单层填料间充满了约40mm厚的污垢，在污垢中间有两排交错的直径约10mm的不规则水流孔，填料和污垢黏合在一起，需用洋镐才能将填料和污垢挖出来，造成填料彻底报废。每一个塔清理的污垢约8m3。 因此可以得出结论：冷却塔性能劣化是因为填料间充满了大量的污垢，使得填料上根本不能形成水膜，而是形成一股股水流，严重影响了水气的热质交换，造成冷却塔冷却性能的大部分丧失，致使出水温度上升。由于冷却塔功能的丧失，环境温度变化成了决定出水温度的最主要的决定因素，出水温度随环境温度上下变化，这就是抗生素车间反应的出水温度不稳定的原因所在。 3.1 污垢的来源 由于冷却塔水系统与大气相同，空气中的尘土、杂物、细菌等都会进入水系统，微生物大量繁殖，形成生物粘泥。同时，循环水中的溶解盐不断浓缩，使水的硬度不断增加。以上是水垢形成的一般原因。但是与以往不同的是，此冷却塔运行不足三年却形成了罕见的污垢，初步判定可能是抗生素车间在2007年发生跑料而造成循环水污染形成的污垢。 4 处理办法 更换填料，是解决问题的根本办法。为了解决和防止下一次填料时的更换困难，同时探索采用更新的填料，提高冷却塔性能，我们使用了一种新型S型淋水填料。 该填料具有表面积大、亲水性好、风阻小、散热系数大、热力综合性能好、使用寿命长等特点，可根据冷却塔的实际尺寸，将单片组装成不同尺寸长方体的填料组装单元。 S型淋水填料单片板面上下成S型有凸台梯形波,以凹凸粘接点粘接组装,单片长度500～5000mm，宽度500～1000mm，片厚0.40±0.05mm。 但是，这种填料在使用中需要注意以下点：(1)单片与单片之间的波形一定要呈斜交错形式,这样才具有良好的热力阻力；(2)长方体的填料组装单元，最适合与方形塔相匹配，与圆形冷却塔圆周会形成缝隙，需根据间隙的大小用不同数量的单片填料填充；(3)一旦填料堵塞，不易清理。堵塞严重时，需要整体更换，会增加成本。 5 处理后的效果 随机抽取更换填料后的运行记录，在并对一组运行数据进行分析。 当日湿球平均温度为24℃，冷却塔的技术指标分别为：△t=3.37℃，Δt’=2.51℃，Ε=1.34。 可以看出，经过处理后的冷却塔性能已经恢复；热工性能达到设计参数，在实际生产中可以满足抗生素发酵工艺要求。 6 结论 (1)循环冷却水价格低廉。玻璃钢冷却塔结构简单，操作简单。因此，往往不为人们所重视，其实在生产中，它对保证工艺要求有着重要意义，而且也是产品成本控制的一个重要方面，同时在节约水资源，保护环境方面发挥着越来越重要的作用。 (2)冷却塔管理的重点应放在及时对运行数据进行分析，特别是对3个技术指标进行分析，发现异常应及时分析查造原因，并进行针对性处理。 (3)填料是冷却塔热交换的主要部件，与冷效高低相关密切，应加强对填料的管理，定期进行检查、清理、更换。 (4)循环水的水质管理同样是一个不容忽视的问题。