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蒸發(fā)式冷卻塔的工作原理及特性 |
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冷卻塔是利用水和空氣的接觸,通過(guò)蒸發(fā)作用來(lái)散去工業(yè)上或制冷空調中產(chǎn)生的廢熱的一種設備。
基本原理是:干燥(低焓值)的空氣經(jīng)過(guò)風(fēng)機的抽動(dòng)后,自進(jìn)風(fēng)網(wǎng)處進(jìn)入冷卻塔內;飽和蒸汽分壓力大的高溫水分子向壓力低的空氣流動(dòng),濕熱(高焓值)的水自播水系統灑入塔內。當水滴和空氣接觸時(shí),一方面由于空氣與不的直接傳熱,另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差,在壓力的作用下產(chǎn)生蒸發(fā)現象,帶到目前為走蒸發(fā)潛熱,將水中的熱量帶走即蒸發(fā)傳熱,從而達到降溫之目的。冷卻塔的工作過(guò)程:圓形逆流式冷卻塔的工作過(guò)程為例:熱水自主機房通過(guò)水泵以一定的壓力經(jīng)過(guò)管道、橫喉、曲喉、中心喉將循環(huán)水壓至冷卻塔的播水系統內,通過(guò)播水管上的小孔將水均勻地播灑在填料上面;干燥的低晗值的空氣在風(fēng)機的作用下由底部入風(fēng)網(wǎng)進(jìn)入塔內,熱水流經(jīng)填料表面時(shí)形成水膜和空氣進(jìn)行熱交換,高濕度高晗值的熱風(fēng)從頂部抽出,冷卻水滴入底盆內,經(jīng)出水管流入主機。一般情況下,進(jìn)入塔內的空氣、是干燥低濕球溫度的空氣,水和空氣之間明顯存在著(zhù)水分子的濃度差和動(dòng)能壓力差,當風(fēng)機運行時(shí),在塔內靜壓的作用下,水分子不斷地向空氣中蒸發(fā),成為水蒸氣分子,剩余的水分子的平均動(dòng)能便會(huì )降低,從而使循環(huán)水的溫度下降。從以上分析可以看出,蒸發(fā)降溫與空氣的溫度(通常說(shuō)的干球溫度)低于或高于水溫無(wú)關(guān),只要水分子能不斷地向空氣中蒸發(fā),水溫便會(huì )降低。但是,水向空氣中的蒸發(fā)不會(huì )無(wú)休止地進(jìn)行下去。當與水接觸的空氣不飽和時(shí),水分子不斷地向空氣中蒸發(fā),但當水氣接觸面上的空氣達到飽和時(shí),水分子便蒸發(fā)不出去,而是處于一種動(dòng)平衡狀態(tài)。蒸發(fā)出去的水分子數量等于從空氣中返回到水中的水分子的數量,水溫保持不變。由此可以看出,與水接觸的空氣越干燥,蒸發(fā)便越容易進(jìn)行,水溫便容易降低。 工業(yè)生產(chǎn)或制冷工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱,一般要用冷卻水來(lái)導走。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內與空氣進(jìn)行熱交換,使廢熱傳輸給空氣并散入大氣中。例如:火電廠(chǎng)內,鍋爐將水加熱成高溫高壓蒸汽,推動(dòng)汽輪機做功使發(fā)電機發(fā)電,經(jīng)汽輪機作功后的廢汽排入冷凝器,與冷卻水進(jìn)行熱交換凝結成水,再用水泵打回鍋爐循環(huán)使用。這一過(guò)程中乏汽的廢熱傳給了冷卻水,使水溫度升高,挾帶廢熱的冷卻水,在冷卻塔中將熱量傳遞給空氣,蒸發(fā)式冷卻塔從風(fēng)筒處排入大氣環(huán)境中。冷卻塔應用范圍:主要應用于空調冷卻系統、冷凍系列、注塑、制革、發(fā)泡、發(fā)電、汽輪機、鋁型材加工、空壓機、工業(yè)水冷卻等領(lǐng)域,應用較多的為空調冷卻、冷凍、塑膠化工行業(yè)。 結構形式 為了節約能源,大型冷卻塔多用自然通風(fēng)冷卻塔,它由通風(fēng)筒、人字柱、環(huán)基、淋水裝置和塔心材料組成。 通風(fēng)筒多為鋼筋混凝土雙曲線(xiàn)旋轉殼,具有較好的結構力學(xué)和流體力學(xué)特性。殼體下部邊緣支承在等距離的V形或X形斜支柱上,以構成冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口。殼體的荷載經(jīng)斜支柱傳到基礎上?;A多做成帶斜面的環(huán)形基礎以承受由斜支柱傳來(lái)的部分環(huán)拉力,也可做成分離的單個(gè)基礎或樁基礎。 通風(fēng)筒的喉部直徑較小,當計算殼體蒸發(fā)式冷卻塔受壓穩定時(shí),殼壁較薄,由此向上直徑逐漸增大構成氣流出口擴散段,塔頂處設有剛性環(huán),喉部以下按雙曲線(xiàn)形逐漸擴大,下段殼壁也相應加厚,形成一個(gè)具有一定剛度的下環(huán)梁。通風(fēng)筒也可做成截頭錐殼或組合錐殼,或用鋼構架外包木護板或石棉水泥護板的多邊形塔筒。德國在施梅豪森的核電站的一座高146米的干式冷卻塔中采用了網(wǎng)索結構的塔筒,外包鋁質(zhì)護板,外包鋁質(zhì)護板,具有較好的抗震和抗風(fēng)性能。
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