冷卻塔3-冷卻塔的組成部分及其特性

冷卻塔的組成部分目錄塔體1填料2布水系統(tǒng)3收水器4風機傳動系統(tǒng)5一、塔體這里所說的塔體是指冷卻塔的外形體及構造，根據(jù)冷卻塔的作用及設計原理不同目前常見的冷卻塔形體主要有下面幾種：采用全鋼材質結構的方形橫流式冷卻塔，這種冷卻塔普遍使用熱鍍鋅鋼、鍍鋁鋅鋼、不銹鋼材質制造。優(yōu)點：環(huán)保型材料，制造及安裝過程無污染，抗銹蝕能力強。采用玻璃鋼材質結構的方形橫流式冷卻塔和圓形逆流式冷卻塔，這種冷卻塔大量使用玻璃鋼材質制造。優(yōu)點：結構輕盈，抗腐蝕能力強。缺點：材料不環(huán)保，生產(chǎn)及處理過程污染環(huán)境，易老化，影響整體結構強度。采用鋼筋混凝土結構材質的雙曲線自然通風式冷卻塔和方形逆流式冷卻塔，這些冷卻塔塔體均使用鋼筋混凝土材質制造。優(yōu)點：處理水量大，可適用于比較惡劣的水質環(huán)境。缺點：占地面積大，噪音大，初期投資大。采用防腐木結構材質的橫流式冷卻塔，這種冷卻塔使用防腐木材質的框架內部結構、填料制造。優(yōu)點：可適用于強酸、強堿、油污等比較惡劣的水質環(huán)境。缺點：效率低體積大，不防火。采用多邊形結構的冷卻塔，這種冷卻塔為啥被設計出來難以捉摸。沒辦法點評！二、填料填料又稱散熱材，其作用是將噴淋的熱水盡可能的形成均勻細小的水滴或薄的水膜，增加其和空氣的接觸面積和接觸時間，有利于水和空氣進行充分的熱交換，因而它是冷卻塔的重要組成部分。水的冷卻過程主要是在填料中進行，填料使用是否合理，維護保養(yǎng)是否得當都將直接影響冷卻塔的冷卻效果。填料一般分為：點滴式填料、薄膜式填料、點滴薄膜式填料三種類型。材質根據(jù)使用場合不同有：聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、玻璃鋼FRP、防腐木材、鋼筋水泥網(wǎng)格等。在選用填料時，應根據(jù)使用場合不同選擇不同的材質，采用冷卻能力高、風壓損失小的填料，即在淋水密度和空氣重量速度相同的條件下，有最大的傳熱與傳質系數(shù)，要求填料具有較大的接觸面積和良好的親水性能，此外，還應該是加工制作工藝簡單、經(jīng)久耐用、安裝檢修維護方便等。點滴式填料點滴填料開始在逆流式冷卻塔中使用，因其阻力大、熱效率低，所以漸漸被薄膜式填料所代替，但大型橫流塔中還在使用，因其對橫向氣流阻力小，單位體積耗材量少，允許淋水密度大，水質承受能力強等優(yōu)點，所以仍在一些特定溫度和特定水質條件下廣泛使用。點滴式填料通常是由水平或傾斜布置的矩形、三角形、十字形、弧形板條按照一定的間距排列而成，其散熱效果與填料中板條的斷面形式、板條的水平間距、垂直間距、水力負荷、空氣流速等有關，如下圖：板條寬度在（30mm-50mm）之內為宜，濺水效果好，通風阻力小，是點滴式填料常用尺寸，在橫流塔中一般采用水平放置，在逆流塔中板條可稍作傾斜（一般在45°-60°）之內為宜。板條的材料一般有:木材、竹片、鋼絲網(wǎng)（或鋼筋）水泥板、石棉水泥板、塑料板等。鋼絲網(wǎng)（或鋼筋）水泥板經(jīng)久耐用，但制作要求高，現(xiàn)在使用的有單塊板條和組合板條兩種，但是鋼絲網(wǎng)（或鋼筋）水泥板也有缺點那就是如果出現(xiàn)裂縫，水分就會滲入內部，使鋼絲網(wǎng)或鋼筋銹蝕，而且該種網(wǎng)格板重量大，所以一般用在鋼筋混凝土框架結構和其他大型冷卻塔上。木材較易取得，但需做防腐處理。竹片較易取得，但需做風干和防腐處理。石棉水泥板制作的板條抗沖擊能力差。塑料板條大多采用硬聚氯乙烯或聚丙烯制作，抗腐蝕能力較強。循環(huán)水在點滴式填料中的冷卻，主要依靠以下幾部分散熱作用：1、水由上層掉落到下層板條上，環(huán)繞著板條流動時，在板條周圍形成的水膜表面散熱；2、每層板條下部形成的水滴往下掉落過程中，水滴表面散熱；3、水滴掉落到下層板條上，被濺散成小水滴表面的散熱；上述三種散熱中，對點滴式填料來說，水滴的散熱是主要的，水膜的散熱次之，因此在設計中，應盡量考慮使水流濺散成細小水滴，提高冷卻效果。薄膜式填料薄膜式填料發(fā)展應用很快，分為平膜板式、波形膜板式、網(wǎng)格形膜板式三種型式，目前應用比較廣泛的主要是波形膜板式和網(wǎng)格形膜板式填料，特別是波形膜板式填料在橫流式或逆流式冷卻塔中都大量采用。平膜板式填料：初期的薄膜淋水填料，是將木材制作成厚度為8mm-10mm的連續(xù)拼版，然后根據(jù)一定的水平間距安裝到冷卻塔中。熱水沿拼版表面流下，形成很薄的水膜，通過接觸傳熱和蒸發(fā)散熱傳遞給外界冷空氣，從而使熱水得以冷卻。國內所采用的平膜板填料有鋼絲網(wǎng)水泥薄板、石棉水泥薄板、酚醛纖維層壓板、塑料板等多種材質。水流在平膜板上流動時，受到重力加速作用，降落迅速，且容易集結成較大的水球或水流下落，使冷卻塔中的填料層未能充分達到增加水膜表面積的功能。即使增加平膜板的粗超度，亦不能較理想的延緩水流降落的速度。波形膜板式填料：由于上述平膜板式填料有明顯的不足之處，所以經(jīng)過不斷的實踐和改進，才發(fā)展成為今天在各種塔型上應用廣泛的各種各樣的波形薄膜式填料。該填料使熱水以水膜狀態(tài)流動，水膜均勻，增加了水與空氣的接觸面積和接觸時間，從而提高了熱交換能力，水在這種填料中的散熱主要靠三部分：（1）表面水膜，其表面散熱約占70%；（2）格網(wǎng)間隙中的水滴表面散熱，約占20%；（3）水由上層流至下層濺散成水滴散熱，約占10%；因此，增加水膜表面積是提高冷效的主要途徑，填料在設計上應充分考慮到此點，填料容積散質系數(shù)相應高些點滴薄膜式填料點滴薄膜式填料是由點滴式和薄膜式兩種填料組成的混合型式。一般在大型或降溫要求比較高的冷卻塔中采用通常填料上部為點滴式，下部為薄膜式，此處不再做詳細介紹。薄膜式填料的生產(chǎn)過程薄膜式填料的成型一般是通過使PVC平片表面受熱，通過特定模具滾壓或吸塑，冷卻之后便成為具有一定紋路的填料成型片。通常使用的填料成型機有兩種，一種是熱壓成型機，一種是真空吸塑成型機，見下圖：熱壓成型過程：打開電源讓模具或電熱棒進行預熱，把填料平片放置于填料成型機支承架上，然后將填料平片通過模具或電熱棒的的擠壓或滾壓，然后通過齒條的傳動牽引著膠片連續(xù)移動而成型。

真空吸塑過程：打開吸塑機的電熱爐，讓吸塑機預熱10分鐘左右，然后進行手動上平片。當填料經(jīng)過電熱爐加熱，并在模具上被吸塑成相應波紋后，被送到切割刀上進行切割，切割后掉入堆片架內，把堆片架內的填料一片一片地收集起來。

填料的試驗資料填料的試驗資料（即熱力性能與阻力性能），是根據(jù)填料的不同類型、構造、高度、空氣量、淋水密度、溫度狀況等通過試驗獲得的。選用試驗資料時，要注意其測定條件、工況情況、試驗所用填料的特點等因素。顯然，只有我們掌握了某種填料的詳實的試驗資料，我們才能針對其進行合理的應用。1、熱力性能填料的熱力性能通常用的表示方法一般有含濕量差容積散質系數(shù)βxv和特性數(shù)N’等。含濕量差容積散質系數(shù)βxv反映填料（或冷卻塔）的散熱能力，出了與填料類型、構造、尺寸、布置、親水性等有關外，還與水利條件（臨水密度q）、空氣動力條件（通風量）、水溫（t1）及濕球溫度τ等有關。

式中gk——空氣重量速度（kg/㎡*s）

gk=VmWm其中Vm——冷卻塔內平均空氣容量（kg/m3）Vm=0.98V1（在機械通風冷卻塔計算中，以V1代替Vm已足夠精確）其中V1——進入冷卻塔的空氣容量（kg/m3）Wm——進淋水裝置整個斷面上的空氣速度（m/s）q——淋水密度（m3/㎡*s）

qs=q/3.6(kg/㎡*s)A、B、m、n——試驗常數(shù)，取決于淋水裝置的形式和尺寸，對于一定的填料而言是常數(shù)，這些數(shù)據(jù)都是在特定條件下通過試驗得出的，在實際設計中我們要充分考慮設計條件與試驗條件的差別，因為試驗過程是在保證較理想條件下進行的，比如試驗裝置中空氣和水的分布比較均勻，而實際情況則復雜的多。所以，在采用試驗塔的試驗資料時，應視試驗塔與所涉及的塔的不同條件，對試驗塔的資料加以修正，修正值一般可取0.80~1.0。在一般情況下，膜式填料的βxv受重量風速g的影響較大，對不同的塔型、不同的填料，不僅要注意βxv的大小，而且也要考慮空氣的阻力特性，并研究其綜合效果。增加空氣量雖然可以強化熱交換能力，但是也相應的增加了阻力，同時需考慮風機運轉的功率消耗，如果βxv值過大就未必是合理的，所以有的主張小型塔選擇較大的βxv值，而大型冷卻塔則相反。2、阻力性能一般來說，填料的熱力性能和風壓損失兩者是相互矛盾的，熱力性能好的填料，其風壓損失也相對較大，這必然直接增加了風機的負荷，增加了風機電耗，增加了運轉費用投入。填料的風壓損失不僅隨風速而變化，而且也和淋水密度有關西，在不同的淋水密度時，淋水填料的阻力特性可表示為：

填料選用注意事項:填料是冷卻塔的主要組成部分，應根據(jù)設計之塔型、熱力性能、通風條件、材質、檢修要求、水質、造價、工藝要求等因素通過技術經(jīng)濟之比較做出最佳選擇。1、不同塔型因其結構及工作機理使然，所要求的填料形式也不盡相同，近年來國內外諸多冷卻塔品牌廠家研制出了許多性能優(yōu)越的填料，例如大中型逆流塔中應用普遍的塑料斜波填料、水泥格網(wǎng)填料、塑料折波填料等，橫流塔中普遍應用的塑料斜波、塑料點波、弧形板條、矩形板條等，在設計和選用時應根據(jù)自身設計的需求做出判斷。2、要求填料的親水性好，有較高的熱交換性能和容許有較大的淋水負荷，近年來采用的塑料平片制成的填料具有輕型化、體積小、單位體積表面積大，容許較大的淋水負荷等優(yōu)點，熱交換效果有了很大的提升，一般來說希望氣流通過填料是阻力要小，氣流要分布均勻。3、填料所用的材料，應當能滿足設計工況條件。能長期使用。材料易取得，安裝運輸方便，價格便宜，安裝及日后維護方便省時。4、在采用塑料材質的淋水填料時，需注意：當循環(huán)水質較差，未經(jīng)處理，在填料表面容易結垢，不宜采用填料片距（波高）較小的斜波、蜂窩等形式的填料。塑料的材質要滿足循環(huán)水質指標需求，在考慮填料支撐系統(tǒng)時，應考慮填料自重、填料表面結垢及沉積物的重量（按填料兩側各厚1mm計）、寒冷地區(qū)填料下層可能掛冰（視情況可采用150~250kg/㎡）。5、逆流式冷卻塔需根據(jù)淋水密度要求、熱負荷、填料容積散質系數(shù)、通風形式等求計算出填料體積。橫流塔填料的徑深和高度應根據(jù)熱負荷工況需求，通風形式等綜合因素確定，一般可采用下值：①機械通風冷卻塔不宜大于0.5；②風筒式冷卻塔，淋水面積大于1000㎡宜為0.7-1.0，淋水面積小于1000㎡宜為0.4-0.7；三、配水系統(tǒng)

（一）配水系統(tǒng)的作用

配水系統(tǒng)的作用是將熱水均勻地分配到冷卻塔的整個淋水面積上。如分配不均，會使淋水裝置內部水流分而不均，從而在水流密集部分通風阻力增大，空氣流量減少，熱負荷集中冷卻效率降低；而在水量過少的部位，大量空氣未充分利用而逸出塔外，降低了冷卻塔的運行經(jīng)濟指標。

（二）配水系統(tǒng)的基本要求

在一定的水量變化范圍內（80%-110%）保證配水均勻且形成微細水滴，系統(tǒng)本身水流阻力和通風阻力較小，并便于維修管理。

在循環(huán)水系統(tǒng)中應盡量利用換熱器出水的剩余水壓，以滿足配水系統(tǒng)的壓力要求。（三）配水系統(tǒng)的種類

配水系統(tǒng)可分為管式、槽式和池（盤）式三種

1.管式配水系統(tǒng)

(1)固定管式配水系統(tǒng)

該系統(tǒng)由配水干管、支管及支管上接出短安裝噴嘴組成。配水均勻的關鍵是噴嘴的形式和布置。噴嘴應具有噴水角度大、水滴細小、布水均勻、供水壓力低、不易堵塞等要求。

噴頭的布置，應該注意以下幾點：①布置噴頭時，盡可能使配水均勻，有減少壁流。②既要節(jié)約管件，又要有利于管道中的水里條件。③有利于施工安裝及維護，力求清理方便。

根據(jù)每個噴頭所擔負的出水量q立方米/時，可按所選定的噴頭的型式及其流量常數(shù)，按以下公式來計算：

立方米/時式中：A—流量常數(shù)H—噴頭前水壓（米）q—每只噴頭的出水量（立方米/時）配水系統(tǒng)布置固定管式配水系統(tǒng)可布置成環(huán)狀或樹枝狀。該系統(tǒng)施工安裝簡便，在大、中型冷卻塔中廣泛采用。配水干管流速1~1.5m/s，噴頭間距0.65~2m。噴嘴的布置多數(shù)采用使填料表面的投影面為梅花形，如圖所示。這種布置形式由于噴嘴本身的中空現(xiàn)象仍無法全部消除，則填料表面的受水極不均勻，尤其是漸伸式（切流式）噴頭更甚。在大中型冷卻塔中為了滿足處理能力的要求并為避免循環(huán)水中雜質對噴頭的阻塞，一般噴嘴的孔徑通常取10~30毫米。若孔徑大，噴射前壓力一定時噴出流量亦大，所需的噴頭個數(shù)亦就少，這樣中空的現(xiàn)象就必然嚴重。若使新型淋水填料能夠提高淋水密度的要求及改善配水不均勻的狀況，則在選用噴嘴時，應該根據(jù)水質條件盡可能使噴嘴的攝影面圓心相切的方法來布置噴頭，如圖所示，實踐表明該布置形式已大大地改善了配水的均勻性。(2)旋轉管式配水系統(tǒng)

在圓形逆流式冷卻塔中可選擇采用旋轉布水的方式，在布水管上開多個出水孔，通過壓力使水從塔中心上升至布水管，然后從布水管流出，斜向灑到填料上。當水從出水孔流出時，由于反作用力推動布水管沿相反方向轉動。伴隨著布水管的轉動，水被周期性的灑向整個填料。專供速度可控制在10~25r/min，孔徑大小及間距視流量及工況條件而定，進水管壓力一般為20~50kPa。布水支管可采用優(yōu)質PVC、玻璃鋼等輕質防銹管材，同時，為了防止漂水，可在出水孔上方安裝設置擋水板。如下圖所示：各種形式的噴嘴三濺式噴頭反射I型為了使整個冷卻塔斷面上獲得均勻的配水，旋轉管上的配水孔一般可以不等間距布置，且越接近旋轉管末端，孔間距越小，也可以使用不同寬度的斜長條形噴水口?？傊?，旋轉布水器的轉速和孔口設計應使塔德整個填料斷面上能形成均勻連續(xù)的配水。轉速過低，對配水的均勻性有影響，而轉速過高，水滴會四周飛濺，造成壁流，影響冷卻效果。配水管根數(shù)，一般小塔為4~6根，大塔為6~12根，為偶數(shù)組合。

布水器的轉速也可以通過旋轉配水管上出水孔的角度進行調整。另外，需要值得提出的是，配水管上加裝擋水板后，所需水壓比不加擋水板大約3倍左右，也就是說，在相同水壓作用下，加了擋水板之后，配水器的轉速降低了。槽（池）式配水系統(tǒng)槽（池）式配水系統(tǒng)，分環(huán)形槽和支狀槽兩種。一般由主水槽、配水支槽、噴嘴及濺水碟組成。配水槽在中小型冷卻塔內一般不進行詳細的水力計算，通常是先確定水槽斷面及驗算水的流速。主水槽流速宜采用0.8~1.2m/s，配水槽流速宜采用0.5m~0.8m/s，在正常水力負荷下工作水槽內的水位高度不應小于120mm。主水槽與配水槽的連接應使其水位同一標高。配水槽的寬度不應小于120~150mm，高度不應大于350mm。配水槽的水力坡降不應超過水深的10~15%，水槽底部裝設噴嘴，當管嘴直徑相同并且在整個淋水面積上均勻分布時，管嘴的距離在小型冷卻塔中采取0.5~0.7m，在大型冷卻塔中采取0.8~1.0m。池式配水系統(tǒng)特點：配水均勻；供水壓力低；受太陽輻射，易生藻類；維護方便。適用于橫流塔。四、收水器從冷卻塔排水的濕熱空氣中，帶有一些水分，其中一部分混合于空氣中的水蒸氣，不能用機械方法分離；另一部分是隨氣流帶出的霧狀小水滴，通常可用收水器來分離回收，以減少不量損失，同時改善冷卻塔周圍環(huán)境。收水器應做到除水效率高、通風阻力小、經(jīng)濟耐用、便于安裝。小型冷卻塔多采用塑料斜波作為收水器，而大、中型冷卻塔多采用弧形除水片組成單元塊除水器。收水器的工作狀態(tài)常見的收水器類型四、風機傳動系統(tǒng)（一）風機系統(tǒng)組成：葉輪、傳動裝置、電機軸流風機：軸流風機就是氣流與風葉的軸向相同，風量大、風壓小、能正反轉，并可通過調整葉片數(shù)或葉片角改變風量和風壓，提高片數(shù)或角度可增加風量、風壓，但功率也相應增大，效率降低。軸流風機一般被應用在抽風式的冷卻塔當中冷卻塔軸流風機總類根據(jù)材質和制造方式不同，冷卻塔常見的軸流風機主要有以下幾種：離心風機：

氣體從軸向進入葉輪，氣體流經(jīng)葉輪時改變成徑向，然后進入擴壓器。在擴壓器中，氣體改變了流動方向造成減速，這種減速作用將動能轉換成壓