了解冷却塔传热的基础知识,冷却塔的传热效率取决于

贯通冷却是上个世纪大型发电厂的常见设计特征，因为该过程有效地提供了大量水，用于冷凝涡轮机废蒸汽和冷却辅助热交换器。然而，关于直通系统进水口和出水口处水生生物保护的环境问题已经在很大程度上取消了现代工厂的直通冷却。

冷却塔或湿表面空气冷却器 (WSAC®) 或什至风冷冷凝器等某些变体现在已成为常态。但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由该行业的新人配备的时候出现的。基本了解对于冷却水和其他系统的正常运行至关重要。

来自工厂热交换器的热废水进入冷却塔并喷洒在冷却塔填料上。空气进入塔的下部并以逆流方式与水接触，以帮助最大化传热。冷却后的水被收集在收集罐中以返回热交换器，而热空气排放到大气中。

冷却塔中的一个关键部件是填料，它可以进一步帮助最大限度地提高空气/水接触。下面显示了两种类型，现代飞溅填充和最有效的薄膜填充。

有许多中间选项，具体取决于预计的冷却水质量和介质中的结垢可能性，作者将在未来的电力工程文章中对此进行讨论。

注意进风的相对湿度（RH）为50%，塔排风的RH接近 100%。该数据有助于说明冷却塔中传热的主要方法是蒸发一小部分（通常为 2% 至 3%）的再循环水。虽然冷却塔流量设计的数学可能有些复杂，但已经开发了几个简单的方程式，可以直接估算进入冷却塔的蒸发、排污和补充流量。

蒸发量的标准公式为：

E = (f * R * DDT) / 1000，其中 1

E = 蒸发量（单位：gpm）

R = 以 gpm 为单位的再循环率

DT = 热水和冷水循环温度 (oF) 之间的温差（范围）

¦ = 校正系数，其中有助于解释显热传递，其中 β 通常在 0.65 到 0.90 之间，夏季上升，冬季下降

该系数为 1,000，是环境条件下水蒸发的潜热 (Btu / lb)是一个很好的近似值。根据作者之前所做的一些工作，计算出图 2 中示例的 ¦ 为 0.78。因此对于此示例，在 150,000 gpm 的再循环流量和 27oF 的范围内，蒸发率为 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，冷却塔实际上总能将循环水冷却到低于空冷器的温度。在图 2 的示例中，湿球温度接近 57oF，入口空气温度为 68oF，相对湿度为 50%，因此该示例中的湿球温度为 77o – 57o = 20oF。 ，较低的入口温度是可能的。

浓缩循环和水质影响

蒸发导致冷却水中溶解和悬浮固体浓度增加。这个浓度因子（逻辑上）称为浓度循环（C 或 COC）。 C，或更准确地说，允许的 C，因塔而异，取决于多个因素，包括补充 (MU) 水化学、化学处理程序的有效性以及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 Equation 2

比较make-中常见离子（如氯离子或镁离子）的浓度和循环水，可以确定浓缩循环，但现场计算 C 的常用方法是在线测量比排污 (BD) 和补充液 (MU) 电导率。测量允许瞬时排污调整以保持所需的 C 值。在所有情况下，浓缩循环中都有一个临界点，即使经过良好的化学处理，进一步的浓缩也会导致冷却系统出现结垢或腐蚀问题。

排污与蒸发的比率由以下等式表示：

BD = E/(C – 1) 等式 3

除了排污，冷却塔风机排气 空气中的小水滴也会排出一些水分。这种失水称为漂移 (D)。现代除雾器可以将漂移降低到再循环率的 0.0005%，而 Brentwood Industries 提出的设计可实现 0.00025% 的漂移率。冷却系统中的泄漏称为损失 (L)。以下等式显示补给与蒸发、排污、漂移和任何其他损失之间的关系。

MU = E + BD + D + L 公式 4

对于设计良好且运行良好的塔，最后两项几乎可以忽略不计，因此水需求塔基本上是蒸发和排污的功能。回到方程式 3，下图说明了图 2 中所示塔的排污率与浓缩循环的关系。

显然，曲线是渐近的，随着 C 的增加，较高循环中的排污减少量减少急剧地。笔者见过不止一套规格，设计工程师选择了更高浓度的循环，似乎没有考虑到将由此产生的节水量降到最低。由于高浓度的水垢和腐蚀引起的杂质，水处理化学方面的挑战确实增加了。

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