了解冷却塔传热的基础知识
作者：湖北武汉办事处 时间：2021-05-19 16:25 阅读：
直通式冷却塔是上个世纪大型电厂的常见设计特征，因为该工艺可以有效地提供大量的冷却水，以用于涡轮机排气蒸汽冷凝和辅助热交换器冷却。但是，关于在直通式系统的进水口和排水口处保护水生生物的环境问题已基本消除了现代植物的直通式冷却。现在，冷却塔或其一些变型，例如湿表面空气冷却器（开式冷却塔）或什至是空气冷却的冷凝器（闭式冷却塔），已成为常态。但是，这一发展是在许多新的联合循环发电厂以及与此相关的其他设施都配备有该行业新手的时候进行的。基本了解对于冷却水和其他系统的正常运行至关重要。
一、冷却塔基础
为了便于讨论，我们将重点介绍最常见的工业冷却塔
来自工厂换热器的热废水进入塔，然后喷洒在冷却塔填料上。空气进入塔的下部，并以逆流方式接触水，以帮助最大程度地传递热量。冷却的水收集在一个集水箱中，以返回到热交换器，而热空气排到大气中。
冷却塔中的关键组件是填料，它可以进一步帮助最大化空气/水的接触。下面显示了两种类型，现代飞溅填料和最高效率的薄膜填料。
现代塑料飞溅填料
高效横纹膜填料
有许多中间选择，这些选择取决于预计的冷却水质量和介质中的结垢可能性，作者将在以后的网站的后续文章中讨论这些选择。
下一部分将研究冷却塔中的传热原理。
二、冷却塔一些基本的传热计算公式
进气的相对湿度（RH）为50％，而塔排气的相对湿度接近100％。该数据有助于说明冷却塔中的主要传热方法是通过蒸发再循环水的一小部分（2-3％）。虽然冷却塔流量设计的数学可能有些复杂，但是已经开发了几个简单的方程式，可以直接估算到冷却塔的蒸发，排污和补充流量。
蒸发的标准公式是
E =（f * R * DDT）/ 1000，其中1个
E =蒸发量（单位：gpm）
R =再循环率，单位：gpm
DT =冷热水循环温度（oF）之间的温差（范围）
| =有助于解释显热传递的校正因子，其中|通常介于0.65至0.90之间，夏季上升，冬季下降
该系数为1,000，是环境条件下水的汽化潜热（Btu / lb）的良好近似值。根据作者先前所做的一些工作，|对于图2中的示例，其计算结果为0.78。因此，对于此示例，在150,000 gpm的再循环流量和27o F的范围内，蒸发速率为3,159 gpm。
理解冷却塔传热的一个非常重要的概念是“湿球”温度，这是通过蒸发冷却可以达到的最低温度。除非相对湿度为100％，否则湿球温度将始终低于环境温度或“干球”温度。因此，冷却塔实际上总是可以将循环水冷却到比ACC更低的温度。在图2的示例中，入口空气为68oF，相对湿度为50％时，湿球温度接近57oF，因此该例中的湿球温度为77o – 57o = 20oF。对于现代设计良好的冷却塔，较低的进场温度很有可能。
三、冷却塔浓度和水质影响的周期计算
蒸发量c在冷却水中使用溶解和悬浮的固体以增加浓度。该浓度因子在逻辑上称为浓度循环（C或COC）。 C，或者更准确地说，允许的C，随塔的不同而变化，这取决于几个因素，包括补充（MU）水化学，化学处理程序的有效性以及对补充或排放量的潜在限制。用于计算浓度循环的代数方程为：
C = MU / BD方程2
比较补充液和循环水中常见离子（例如氯离子或镁离子）的浓度将确定浓度循环，但是在现场计算C的常见方法是在线测量排污（BD）和补充液（MU）电导率。测量允许瞬时排污调节，以保持所需的C值。在所有情况下，浓缩循环都有一个临界点，即使进行了良好的化学处理，进一步的浓缩也会导致冷却系统结垢或腐蚀。
排污与蒸发的比率由以下方程式概述：
BD = E /（C – 1）式3
除排污外，冷却塔风扇排气中的细小水滴也会排出一些水。这种失水现象称为漂移（D）。现代除雾器可以将漂移降低到再循环率的0.0005％，Brentwood Industries提出了一种达到0.00025％漂移率的设计。冷却系统中的泄漏称为损失（L）。以下等式显示了补充与蒸发，排污，漂移和任何其他损失之间的关系。
MU = E + BD + D + L公式4
对于设计合理且运行良好的塔，后两项几乎可以忽略不计，因此塔的需水量基本上是蒸发和排污的函数。返回方程式3，下图说明了图2中所示塔的排污速率与浓度循环的关系。
显而易见，曲线是渐近的，并且随着C的增加，较高循环中的排污减少量急剧下降。作者已经看到了不止一套规格，设计工程师选择了较高的浓度循环，似乎没有考虑从而将由此产生的节水效果降至最低。由于高浓度的水垢和腐蚀诱导杂质，确实发生了关于水处理化学的巨大挑战。