一、 冷卻塔基本工作原理

1．冷卻塔中的散熱關系

在濕式冷卻塔中，熱水的溫度高，流過水表面的空氣的溫度低，水將熱量傳給空氣，由空氣帶走，散到大氣中去，水向空氣散熱有三種形式①接觸散熱、②蒸發散熱、③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱，輻射散熱量很小，可勿略不計。

1．2 蒸發散熱原理

  蒸發散熱通過物質交換，即通過水分子不斷擴散到空氣中來完成。水分子有著不同的能量，平均能量有水溫決定，在水表面附近一部分 動能大的水分子克服鄰近水分子的吸引力逃出水面而成為水蒸氣，由于能量大的水分子逃離，水面附近的水體能量變小，因此，水溫降低，這就是蒸發散熱，一般認為蒸發的水分子首先在水表面形成一層薄的飽和空氣層，其溫度和水面溫度相同，然后水蒸氣從飽和層向大氣中擴散的快慢取決于飽和層的水蒸氣壓力和大氣的水蒸氣壓力差，即道爾頓（Dolton）定律，可用圖1表示此過程。

1．3 冷卻水塔的工作原理

  實際上冷卻水塔工作原理就是上述水蒸發熱質交換的運用，即將熱水噴灑在散熱材表面與通過之移動空氣相接觸，此際熱水與冷空氣之間產生濕熱之熱交換作用，同時部分的熱水被蒸發，也即蒸發水汽中其蒸發潛熱被排放至空氣中，最后經冷卻后的水落入水槽內，然后再回到所需設備利用、循環，具體見圖2。

   根據熱力學定律，熱水經過

          冷卻塔時，放出之熱量相等空氣

          由入口至出口時所吸收之熱量。

L×（t2-t1）=G×（h2－h1）

L/G=（h2－h1）/（t2-t1）=e/R

其質量之傳遞可以下列公式表示：

 G×eg=ka（EI—eg）dv ------ （1）

eg：空氣總質量熱焓

k： 冷卻塔單位面積之熱慣流率系數

a： 常數

  EI：在一定水溫時飽和空氣熱焓  cal/kg（BTU/Ib）

L：循環水量 LPM（GPM）

T2：熱水溫度 ℃（°F）

T1：冷水溫度 ℃（°F）

G：風量 kg/min（1b/min）

H2：出風口空氣熱焓 kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry air）

H1：入風口空氣熱焓 kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry air）

L/G：水/氣比 　

E：  空氣熱焓差 kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry air）

R： 水溫度差 ℃（°F）

    1．4 冷卻塔有效容積（m3、ft3）

  圖3為冷卻塔冷卻過程曲線圖，上端之曲線為水的運轉線，起始熱水溫度A點至冷水溫度B點為止；下端以斜線C-D為空氣運轉線，

C點位置在相當于入風口濕球溫度之熱焓處，水與空氣比（L/G）等于空氣運轉線C-D之斜率，D點表示出風口空氣溫度，斜率C-D之投影長度為冷卻溫度差，F點表示出風口空氣之濕球溫度。

積分值                   為冷卻過程中產生之熱傳遞單位數，

其值等于圖3中之ABCD四點構成面積，此值等于冷卻塔之特性值，其值隨水與空氣之比率而變化。

kaV/L=（L/G）n×C

kaV/L：冷卻塔特性質

L/G：水/空氣比

  C：試驗常數

  N：試驗常數

Ka：填料容積

散質系數

          V：填料體積

二、 冷卻塔性能參數

2．1 冷卻效能

          部分人有一個錯誤的概念，就是以冷幅作為冷卻水塔效能的標準，并以著來選擇合適的散熱量，其實冷幅是冷卻水塔運作的反映與效能是沒有直接之關系。

          熱量是循環系統內所產生的負荷，它的單位為千卡/小時（Kcal/HR）計算公式如下：

          熱量=循環水流量×冷幅×比熱系數

          熱量負荷和冷卻水塔的效能是沒有直接關系，所以無論冷卻水塔的體積大小，當熱量負荷和循環水流量不變而運作下，在理論上冷幅都是固定的。

        若一座冷卻水塔能適合以下之條件而運作：

        i）出水溫度為32℃及37℃

        ii）循環水流量為 200L/S

        iii）環境濕球溫度為 27℃

        iv）逼近=32-27=5℃

 v）冷幅=37-32=5℃

      計算其熱量應為3600000Kcal/HR

      此冷卻水塔也能適合以下之條件有效地運作：

         i）出水溫度為33℃及43℃

        ii）循環水流量為 200L/S

        iii）環境濕球溫度為 23℃

        iv）逼近=33-23=10℃

        v）冷幅=43-33=10℃

      計算其熱量應為7200000Kcal/HR

          從上述舉例可顯示出相同冷卻水塔可在不同熱量下運作，而熱量的差別示極大，所以不能單靠冷幅來衡量冷卻水塔的效能。

          前文提及冷卻水塔的散熱量直接受環境濕球溫度影響，而以上兩列因環境濕球溫度有差別，導致逼近不同，所以同一冷卻水塔能在以上兩條件下運作如常，證明冷卻水塔的效能是直接與逼近有密切關系而不能單以冷幅計算。

2．2 蒸發耗損量

          當冷卻回水和空氣接觸而產生作用，把其水溫降時，部分水蒸發會引起冷卻回水之損耗，而其損耗量和入塔空氣的濕球溫度及流量有關，以數學表達式作如下說明：

        令：進水溫度為 T1℃，出水溫度為T2℃，濕球溫度為Tw，則

            *：R=T1-T2  （℃）------------（1）

     式中：R：冷卻水的溫度差，對單位水量即是冷卻的熱負荷或制冷量Kcal/h

     對式（1）可推論出水蒸發量的估算公式

  *：E=（R/600）×100% ------------ （2）

      式中：E----當溫度下降R℃時的蒸發量，以總循環水量的百分比表示%，600-----考慮了各種散熱因素之后確定之常數。

           如：R=37-32=5℃

               則E=｛（5×100）/600｝=0.83%總水量

               或e=0.167%/1℃，即溫差為1℃時的水蒸發量

            *：A=T2-T1  ℃ ---------- （3）

            式中：A-----逼近度，即出水溫度（T2）逼近濕球溫度的程度℃，按熱交換器設計時冷端溫度差取值的慣例，宜取A≥3℃（CTI推進A≥5 oF即2.78℃）A<不是做不到，而是不合理和不經濟。

   2．3 漂水耗損量 

 漂水耗損量的大小是和冷卻水塔（是否取用隔水設施），風扇性能（包括風量、風機及風扇葉角度的調整以及它們之間的配合等），水泵的匹配以及水塔的安裝質量等因素有關，通常它的耗損量是很少的，大約在冷卻器水總流量的0.2%以下。

    2．4 放空耗損量

            由于冷卻回水不斷的蒸發而令其變化（使水質凝結）這凝結了的冷卻回水能使整個循環系統內產生腐蝕作用及導致藻類生長，所以部分的冷卻回水要定期排出，以便補充更新，而這排出的冷卻回水量，就稱為〖放空量〗。

             通常此放空量控制在冷卻回水總量的0.3%或由其所需要水質的優劣而定。

             放空量B=E/（N-1）-C

                  B ----- 放空量（%，L/min）

                  E ----- 蒸發量（%，L/min）

                  N ----- 凝結量

                  C ----- 漂水量（%，L/min）

   2．5 補充量

           上述提及的冷卻塔回水耗損量要不斷補充，而補充量的計算如下：

              M=E+C+B

              M ------- 補充量

              E ------- 蒸發耗損量

              C ------- 漂水耗損量

              B ------ 放空量

           假設：蒸發耗損量=0.83%

              漂水耗損量=0.1%

              放空耗損量=0.25%

              補充量=0.83+0.1+0.25=1.18%

三、冷卻水塔特性

★ 優良冷卻能力                  ★ 低噪音設計

   塔體特殊設計提供較大的散水面     采用高效超靜寬葉軸流風機，設計

積，均勻的水流分布，合理水氣     配較慢的運轉速度或另加裝“超

分配，冷卻性能大大提高。         低噪音圍板”，以降低噪音污染。

     ★ 高經濟效益的運轉成本          ★ 耐腐蝕、壽命長

        軸流式的排風設計，較一般離心     冷卻塔外殼采用玻璃鋼機構、鋼

        式的風量大，風扇葉采用鋁合金     結構全部經熱浸鍍鋅處理（HOT

        制成，質輕平穩配合高效率的減     DIP GALVANIZATION），絕無腐蝕。

        速機需要馬力較一般小，傳動配  ★ 用途廣泛

件中，傳動配件中V型帶或齒輪    可應用于冷凍、空調、食品、輕紡

均自國外進口，使用壽命長。       化工、電力、旅業等行業。

            以上為本公司的標準設計，但由于種種原因，用戶提出的要求是難以現有產品系列完全滿足的，非標準設計是經常發生的，本公司可根據客戶要求設計非標準的各種塔，并保證快捷、合理、經濟。

? --------------------重要配件--------------------

    3.2  電機及風扇效能

風機：本公司水塔所用的標準型、低

噪型、超低噪型風機是由浙江上風冷卻塔

有限公司專門設計，均按寬葉大弦長、扭

曲形葉設計。重量輕、風量大

能耗低、噪音低流線型高強度風筒保證風

機入口、出口氣流均勻減小風機馬力。并

可改變葉片安裝角度，滿足不同工藝要求

和提高裝置效率，可根據用戶需要配備風

機振動保護裝置。

            電機：采用全封閉式冷卻應用電機，

防護等級P55，380V/3φ/50Hz，并可根

據用戶要求配備國產或進口馬達及相匹配的變頻器。

    3. 3 殼體的性能

            塔的殼體（包括低盆）是采用高強度

“FRP”復合材料制成，表面耐腐蝕、耐侯

膠衣層采用進口材料制造，其色種內含抗紫

外線穩定劑，具有品質好、外觀美、難褪色

、抗老化等特點。

    3. 4 填料的性能

             本公司填料采用親水性材料，水能在填料表面形成水膜，緩慢流下，水有充分的散熱時間，所以其之散熱效率高。

       普通膠片PVC………最高工作溫度可達54.5℃

       高溫膠片UPVC…… 最高工作溫度可達70℃

    3. 5 轉頭及噴頭

            轉頭：是本公司自行設計制造的（高溫型

        塔采用銅合金材料）。有兩種：小塔采用ABS 

材料，中小型以上塔采用銅合金材料，經長年

運轉表明，轉頭經久耐用，不會像鋁制轉頭一

樣因久用而轉不動。

噴頭：采用專用噴頭，具有噴頭水壓

        低、噴灑均勻且不會堵塞、耐溫、耐腐蝕等特點。