冷却塔基本知识.pdf
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1、冷却塔基本知识冷却塔基本知识 目录目录 1 1 1 1、冷却塔的作用、冷却塔的作用 2 2 2 2、冷却塔的分类、冷却塔的分类 3 3 3 3、各种冷却塔简述、各种冷却塔简述 4 4 4 4、冷却塔的设计与冷却塔的设计与测试测试 1 1 1 1、冷却塔的作用、冷却塔的作用 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。从江、河、湖、海等天然水体中吸取一定量的水作为冷却水, 冷 却工艺设备吸取废热使水温升高,再排入江、河、湖、海,这种冷却 方式称为直流冷却。当不具备直流冷却条件时,则需要用冷却塔来冷 却。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
2、人大气。 如图 1 所示的火电厂为例,锅炉回将水加热成高温高压蒸汽; 推动汽轮机(2)作功使发电机(3)发电。经汽轮机作功后的乏汽排 入凝汽器(4),与冷却水进行热交换凝结成水,再用水泵打回锅炉 循环使用。这一热力循环过程中;乏汽的废热在凝汽器中传给了冷却 水,使水温升高挟带废热的冷却水,在冷却塔(5)中将其热量传 给空气(6),从塔筒出口排人大气。在冷却塔内冷却过的水变为低 温水,水泵将其再送入凝汽器,循环使用。前一循环为锅炉中水的循 环,后一循环为冷却水的循环、其他工业部门,如石油、化工、钢铁 等,也广泛使用冷却塔。冷却塔中水和空气的热交换方式之一是, 流 过水表面的空气与水直接接触,通过
3、接触传热和蒸发散热,把水中的 热量传输给空气用这种冷却方式的称为湿式冷却塔(简称湿塔)。 湿塔的热交换效率高, 水被冷却的极限温度为空气的湿球温度 但是, 水因蒸发而造成损耗;蒸发又依循环的冷却水含盐度增加,为了稳定 水质,必须排掉一部分含盐度较高的水;风吹也会造成水的损失。 这 些水的亏损必须有足够的新水持续补充,因此,湿塔需要有补给水的 水源。缺水地区,补充水有困难的情况下;只能采用干式冷却塔(简 称干塔或空冷塔)。干塔中空气与水(也有空气与乏汽)的热交换; 是通过由金属管组成的散热器表面传热, 将管内的水或乏汽的热量传 输给散热器外流动的空气。干塔的热交换效率比湿塔低,冷却的极限 温度为
4、空气的干球温度。 2 2 2 2、冷却塔的分类、冷却塔的分类 目前已经被淘汰的冷却塔型这里不再介绍,现还在使用的塔型, 分类如下。 A、按通风方式分 按通风方式分有: 自然通风冷却塔 机械通风冷却塔 混合通风冷却塔。 B、按热水和空气的接触方式分 按热水和空气的接触方式分有: 湿式冷却塔; 干式冷却塔; 干湿式冷却塔。 C、按热水和空气的流动方向分 按热水和空气的流动方向分有: 逆流式冷却塔; 横流(交流)式冷却塔; 混流式冷却塔。 D、其他型式的冷却塔 其他型式有喷流式冷却塔和用转盘提水冷却的冷却塔。 3 3 3 3、各种冷却塔简述、各种冷却塔简述 自然通风逆流湿式冷却塔自然通风逆流湿式冷却
5、塔 自然通风逆流湿式冷却塔在我国电力部门使用最多,见图 12。 这种塔型的通风筒常采用双曲线形,用钢筋混凝土浇制其高度已达 170 多米。老式的塔筒平面上呈多角形、立面为锥形的,现在已经很 少用了。 如图所示,热水由管道通过竖管(竖井)送人热水分配系统。 这 种分配系统在平面上呈网状布置,分槽式布水、管式布水或槽管结合 布水;然后通过喷溅设备,将水洒到填料上;经填料后成雨状落人蓄 水池,冷却后的水抽走重新使用塔筒底部为进风口,用人字柱或交 叉柱支承。空气从进风口进人塔体穿过填料下的雨区,和热水流动 成相反方向流过填料(故称逆流式),通过收水器回收空气中的水滴 后再从塔街出口排出塔外冷空气进人冷
6、却塔后,吸收由热水蒸发 和接触散失的热量,温度增加,湿度变大,密度变小因此,收水器 以上的空气经常是饱和或接近饱和状态;其温度要通过计算确定, 初 步设计时,可取为冷却塔进、出水温的平均值。塔外空气温度低、 湿 度小、密度大。由于塔内、外空气密度差异在进风口内外产生压差。 致使塔外空气源源不断地流进塔内而无需通风机械提供动力, 故称为 自然通风。 为满足热水冷却需要的空气流量,塔内、外要有足够的压差, 但 塔内、外空气密度差是有限的,因此自然通风冷却塔必须建造一个高 大的塔筒。填料断面气流速度一般为 1.01.2ms,比机械通风冷却 塔气流速度要小。逆流方式冷却效果高,但通气阻力相对也大,所以
7、 填料体积小。 填料有点滴式和薄膜式之分, 现在大多采用薄膜式填料。 这种填料的特点是,水淋过填料时,水的表面积比较固定;在水 量增大时其表面积没有多大变化,所以其淋水密度不宜太大,一般采 用 68(t(Mh)。在高温、高湿地区,气压较低,形成同样的 过塔气量,需要更高的塔简,所以对建造这种塔不利。自然通风湿式 冷却塔建造费用高,运行费用低,随着国际上石油价格的提高,机械 运行费用相应增加,自然通风冷却塔就显得更经济,因而被采用的愈 来愈多了。 自然通风横流湿式冷却塔自然通风横流湿式冷却塔 这种塔的填料设置在塔简外,如图 3 所示。热水通过上水管, 流 人配水池,他底设布水孔,孔距约 50CM
8、,下连喷嘴,将热水洒到填 料上冷却后,进入塔底水池,抽走重复使用。空气从进风口水平向穿 过填料,与水流方向正交,故称横流式或交流式。空气出填料后, 通 过收水器,从塔街出口排出。在冷却方式中;逆流式效率最高,顺流 式效率最差,横流式居中。由于横流冷却方式效率比逆流式差,所以 需要比逆流式大的填料体积,但通气阻力较小,因此淋水密度可以加 大到 152Ot(Mh)。横流塔若采用薄膜式填料,则因耗材料太 多而增加了塔的造价,所以现在多采用点滴式填料。使用点滴式填料 的另一个好处是,淋水表面在大水量时有较大的增加,相应地提高了 冷却效果。这种塔的塔筒内是空的,气流速度可以高一些,因此塔筒 宜径可以比同
9、客量的逆流塔小,相应降低了造价。 这种增施工场地不互相干扰,有利于施工。运行管理方便,但防 冰冻性能不如逆流培,总造价一般比逆流塔低,但运行费用高。 辅助通风冷却塔辅助通风冷却塔 囹 4 是一种自然通风和机械通风共同作用的冷却塔在自然通风 逆流式冷却塔底部,加装鼓风机以辅助塔简通风。瑞舍吉-考垂(R Cottrell)公司设计的这种塔,高度为同容量自然通风速流塔的 1 2,底部直径为其 23,负荷小时可以不开风机。 英国因斯“B”(Ince B)电厂 1000MW 机组的辅助通风冷却塔, 见图 5,塔筒高 1164m,底部直径 935M,出口直径 53m,填料 像横流式冷却塔一样,放在塔简外边
10、,35 个轴流风机布置在塔简和 填料之间,风机直径 79m。填料高 13m,进深 6m。此塔冷效相当 于 3 个同尺寸的自然通风冷却塔,而造价较自然通风塔低 15,但 加上 30 年运行费就不便宜了。 机力通风湿式冷却塔机力通风湿式冷却塔 机械通风湿式逆流冷却塔分鼓风式和抽风式两种。 鼓风式塔从塔 底部进风口用风机向塔内鼓风,现使用不多,其原理同抽风式,不再 介绍。抽风式塔如图 6 所示,较大型的机械通风逆流式冷却塔,一般 是多座(格)塔连成一排,每格塔成正方形或矩形,从两面进风。 只 有在单个塔时才作成圆形,如一些较小型(水量小于 1000Th)的 玻璃钢冷却塔。 热水通过上水管进入冷却塔,
11、通过槽式或管式配水系统,使热水 沿塔平面成网状均匀分布,然后通过喷嘴,将热水洒到填料上,穿过 填料,成雨状通过空气分配区(雨区),落入塔底水池,变成冷却后 的水待重复使用。空气从进风口进入塔内,穿过填料下的雨区、与热 水成相反方向(逆流)穿过填料、通过收水器、抽风机、从风筒排出。 淋水密度一般为 q=1215t(mh)。过大的淋水密度,尤其在使用 薄膜式填料时,会引起阻塞现象、气流阻力突然急剧增加。通过填料 断面的风速 V=2230MS。风速也不宜太大,不然会带来大的 风吹损失及阻力。 2. 8Ms 风速会将直径 0.5mm,相当于小斜雨的 水滴吹走, 薄膜式填料风速可以大一些, 点滴式填料则
12、风速应小一些。 进风口面积和填料断面面积之比取 0506 为宜。 机械进风横流湿式冷却塔机械进风横流湿式冷却塔 机械通风横流湿式冷却塔(图 7)的主要原理和自然通风横流式 冷却塔一样,只是用风机来通风,因此风速可以高一些,一般填料断 面风速取 v=2.23.0ms。配水用盘式,为了保证水深比较均匀, 配 水盘可以分几格,盘底打孔,装喷嘴将热水洒向填料,然后流人底部 水池。淋水密度大者可达 2050t(mh)。填料倾斜安装。以保证 运行时水不洒到填料外。对点滴式填料,倾角用 911,薄膜式填料 倾角用 56。填料高度和深度比值取 22.5。进风口安装百叶窗、 叶片面与水平夹角取 4560。 多风
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