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冷却塔是一种排热装置,它通过将废热提取到大气中,使得水流冷却到较低温度而将废热提取到大气中。
 
冷却塔安装位置
就占地面积而言,冷却塔是较大的设备之一,必须位于场地平面上。除了供水和回水的便利之外,影响冷却塔位置的因素是盛行的风,噪声和通路。
盛行风,冷却塔的小侧应朝向盛行风。长边同时吸入新鲜空气。
冷却塔不应顺风或靠近燃烧加热器,火炬烟囱或任何产热物品,因为这些会升高环境空气温度并降低塔的冷却效率。
 
冷却塔信息

噪声
较大的冷却塔的噪音水平可能相当高,如果塔位置太靠近连续占用的工作区域,例如办公室和控制建筑物,则可能会产生令人反感的问题。
 
通路
泵的必要维护,化学加药设备和垃圾处理窗的处理都需要进入。
 
冷却塔通过蒸发和夹带而失水,导致塔的下风侧喷水和雾,使得任何道路不断潮湿。这是一种交通危险,因为在某些地方,冬天可能形成冰。
 
通常,应为塔周围的空气运动分配最小距离为15-20米的净空区域。
 
安装注意事项
冷却塔被称为工厂现场的灰姑娘 - 通常被忽视(如果不是看不见),被遗忘和遗憾地被忽视。虽然冷却塔设计师可能有其他想法,但他们通常认为这在许多情况下是正确的。因此,设计师试图实现不可能的,即构建一个可以单独使用并且无需大惊小怪地完成其功能的机械设备。
虽然设计师可以声称取得一定程度的成功,但很多时候他们的产品都会被错误安装。
 
混合产品 - 将强制通风塔置于诱导通风塔旁边会导致两种设计出现问题。
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混合强制吃水与诱导。过量羽流的超载强制通风塔导致新塔上空气入口处的湿球升高。通过移除强制拔模并向诱导拔模添加一个单元来解决该问题
 
错误地放置检修面板 - 检修面板是为了用户的利益。确保它是可访问的。使空气入口饿死 - 空气不足导致性能不佳。
 
使用小塔和大型蓄水池的循环热负荷。这是一个好主意和合理的工程设计,但是检修面板位于错误的一侧(距离地面30英尺)
 
试图隐藏塔架并降低噪音,导致空气不足和性能失效
 
忽略水质 - 不充分的出血意味着盐的浓度,pH的变化和包装污垢。
 
忘记补水 - 缺水意味着性能不佳,涡旋,泵和电机故障。
 
未能检查水处理 - 不适当的处理和随意的段塞剂量会导致性能不佳,相关设备损坏和无法满足排放要求。
 
忘记安装安全开关,过载和环境变化 - 结冰损坏可能是灾难性的。
 
保养疏忽导致腐蚀发生 - 金属失效可能是昂贵的,有时是危险的。
腐蚀的影响。可见结构故障(风扇外壳上的孔)
 
 
确保执行维护检查
 
检查耗电量,用水量和水费。
在可能的情况下,每月进行内部和外部检查。
检查水分析;频率取决于个别情况,但应不低于每季度一次。
检查机械设备(即风扇,电机,驱动器)。 (请记住在适用的情况下检查皮带张力。)
检查机械和结构上的振动。
确保在必要时进行有效且快速的维修。
如果有疑问,请致电冷却塔设计师。
 
冷却塔防火事项 特殊场所,设施和设备
在大多数加工工业中提供的冷却塔通常由普通的可燃材料(例如木材,玻璃纤维)构成。虽然丰富的水流过塔的内部,但是外表面和一些内部部分保持完全干燥。在维护活动期间,大多数冷却塔也不运行,整个装置将变干。冷却塔火灾的主要原因是布线,照明,电动机和开关的电气缺陷。这些缺陷反过来点燃干燥可燃结构的暴露表面。有时,可燃蒸汽从工艺用水中释放出来并被点燃。其他火灾的暴露也可能导致破坏。由于冷却塔设计用于循环高流速的空气用于冷却,它们还将增加电热点点火到冷却塔的可燃表面的概率。
 
水冷却塔,为可燃材料制成的冷却塔的防火系统和保护措施的提供和设计提供指导。应对冷却塔内部的可燃材料进行特殊保护,也应对可能的点火源(例如电动机)进行保护。如果它们对操作至关重要,通常会提供喷水灭火系统,否则会安装软管卷盘或监视器。由于冷却塔的内部环境非常适合暴露在金属表面的腐蚀,因此在为冷却塔提供喷水灭火系统的任何地方都必须考虑高腐蚀防护措施。由于与可燃材料和消防喷淋头维护相关的高火灾危险特性和维护成本,在冷却塔中使用不可燃结构材料的行业趋势越来越大。
 
在大多数加工工业中提供的冷却塔通常由普通的可燃材料(例如,木材,玻璃纤维等)构成。虽然丰富的水流过塔的内部,但是外表面和一些内部部分保持完全干燥。在维护活动期间,大多数冷却塔也不运行,整个装置将变干。冷却塔火灾的主要原因是布线,照明,电动机和开关的电气缺陷。这些缺陷反过来点燃干燥可燃结构的暴露表面。有时,可燃蒸汽从工艺用水中释放出来并被点燃。用于冷却易燃气体或可燃液体的水可能构成异常危险。当冷却水压力低于被冷却材料的压力时,存在危险。气体或液体可以与冷却水混合,通过冷却水返回管线输送,并在塔分配系统处释放,在那里可以点燃。由于冷却塔设计用于循环高流速的空气用于冷却,因此它们还将增加电热点点火到冷却塔的可燃表面的可能性。
 
可燃结构的冷却塔中有相当大比例的火灾是由外部火源引起的,例如焚化炉,烟囱或暴露火灾。冷却塔中的火灾还可能对邻近的建筑物,建筑物和其他冷却塔造成暴露危险。因此,与其他结构,建筑物和点火源的距离分离,塔的保护以及不可燃结构的使用是防止这些火灾的主要考虑因素。
 
水冷却塔,为由可燃材料制成的冷却塔的消防系统和保护措施的提供和设计提供指导。应对冷却塔内部的可燃材料以及可能的点火源(例如电动机)进行特殊保护。如果它们对操作至关重要,通常会提供喷水灭火系统,否则会安装软管卷盘或监视器。由于冷却塔的内部环境,在为冷却塔提供喷水灭火系统的任何地方都必须考虑高腐蚀防护措施,这非常适合暴露在金属表面的腐蚀。
 
由于高f,在冷却塔中使用不可燃的结构材料的行业趋势越来越明显与可燃材料和消防喷淋检查和维护相关的危险特性和维护成本。
 
冷却塔 热力性能和大气的影响
 
冷却塔通常存在于商业和工业现场,有助于保持组件冷却,并使HVAC系统能够以更小的压力和应变完成工作。冷却塔的主要功能是从冷凝器排出的水中除去热量,使水可以排放到环境中或再循环和再利用。冷却塔仅与水冷式冷却器结合使用,尺寸从小型屋顶单元到非常大的双曲面结构。冷却塔的特征还在于空气移动的方式。机械式冷却塔是建筑物中使用最广泛的冷却塔,它依靠动力驱动的风扇来吸引或迫使空气通过塔架。它们通常位于建筑物外。
 
暖通空调行业最常见的两种机械通风塔是诱导通风和强制通风。诱导通风塔在塔顶(排放端)有一个大型螺旋桨风扇,通过塔向上吸入空气,同时温暖的冷凝器水溢出。与强制通风塔相比,这种类型的风扇马达需要更小的风扇马达(图9.19)。强制通风塔在结构的底部或侧面使用风扇。迫使空气通过溢水区域并排出结构顶部。在冷却塔中冷却水之后,将其泵送到制冷单元中的热交换器或冷凝器,在那里它再次吸收热量并返回塔。但与大多数HVAC组件一样,冷却塔需要定期保养和维护才能保持正常工作。
 
在进气口带有风扇的强制通风塔将空气逆流或逆流推向水的运动。 (b)诱导通风塔在塔顶有一个大型螺旋桨风扇,以吸引空气逆流到水中。诱导通风塔被认为不易再循环,这可能导致性能降低。
 
冷却塔和蒸发冷凝器
冷却塔用于通过使用在蒸发过程中吸收的潜热来冷却水。水被引入冷却塔的顶部并落到底部。同时通过下落的水吹向或向上吸入空气以帮助混合并增加蒸发。噪音主要由风扇产生;然而,在某些情况下,滴水本身也可能有增加。
 
冷却塔
冷却塔通过蒸发和热水与空气之间的潜热传递来去除工艺用水中的热量。两种类型的塔是横流和逆流。横流塔在整个结构中引入与水流成直角的气流。在逆流冷却塔中,热的工艺用水被泵送到最上面的压力通风系统并允许其通过塔架下落。遍布塔的整个长度的许多板条或喷嘴分散水并帮助冷却。空气进入塔底并向上流向水面。当风扇或鼓风机位于进气口时,空气被认为是强制通风。诱导通风是指风扇在出风口处。
 
必须处理再循环的冷却水以除去杂质和溶解的烃。由于水被空气冷却后的氧饱和,因此腐蚀的可能性增加。防腐蚀的一种方法是向冷却水中添加一种材料,在管道和其他金属表面上形成保护膜。
 
当冷却水被碳氢化合物污染时,易燃蒸气可以蒸发到排出空气中。如果存在点火源,或者如果发生闪电,可能会引发火灾。在可燃结构的引风冷却塔中存在相对干燥的区域时,也存在潜在的火灾危险。冷却塔风扇或水泵的电力损失可能对炼油厂的运行产生严重后果。冷却水中的杂质会腐蚀和污染管道和热交换器,溶解的盐垢会沉积在管道上,木制冷却塔会被微生物破坏。冷却塔水可能被工艺材料和副产物污染,包括二氧化硫,硫化氢和二氧化碳,从而产生暴露。在过程取样,检查,维护和周转活动期间可能需要安全的工作实践和/或适当的个人防护设备,以及在处理废水时暴露于与噪声,水处理化学品和硫化氢有关的危险的危险与冷却塔相连。
 
地热发电中的废热排斥方法
冷却塔通过热量和质量传递的组合来冷却水。在循环回路中操作时,热量被排放到大气中,因此在一次通过系统的量下不需要水。待冷却的水通过喷嘴,喷溅杆或薄膜型填充物分布在塔中,其将非常大的水表面区域暴露于大气。大气通过风扇或自然对流或风流循环。因此,冷却塔可分为两大类:(1)机械吃水或(2)自然吃水。空气和水流可以以逆流或错流布置配置。
 
水和空气通过逆流冷却塔时的温度关系如图15.5所示。曲线表明当水流通过冷却塔中各自的路径时,水温下降和空气湿球温度上升。进入和离开冷却塔的水之间的温差是该范围。冷却塔范围由排热负荷和水流速决定,而不是由冷却塔的尺寸或热容量决定。
 
 
逆流湿式冷却塔中的温度关系。
离开水温和进入空气湿球温度之间的差异是接近湿球或仅仅接近冷却塔。该方法是冷却塔能力的函数;对于给定的热负荷,流速和进入空气状况,较大的冷却塔产生更接近的接近(较冷的离开水)。冷却塔能够产生低至3°C的接近温度。
 
术语“冷却塔容量”是模糊的,没有描述排热发生的条件。干燥气候下的冷却塔的物理尺寸与潮湿气候下的冷却塔相同,具有相同的散热率。因此,要定义冷却塔容量,需要了解通过冷却塔的水流速,进入和离开水温(即冷却塔范围),冷却塔方法和环境湿球温度。冷却塔的热性能主要取决于进入的空气湿球温度。
 
地热发电厂通常使用机械通风冷却器如图15.6所示,以逆流方式安装塔架。风扇可以在进气侧(强制通风)或出风侧(引风)。所选择的风扇类型(离心式或轴向式)取决于外部压力需求,允许的声​​级和能量使用要求。塔通常被分类为工厂组装,其中整个塔或一些大型组件在工厂组装并运送到现场进行安装,或现场竖立,其中塔完全在现场构建。大多数工厂组装的塔都是金属结构,通常是镀锌钢。其他结构包括不锈钢和玻璃纤维增​​强塑料(FRP)塔和组件。
 
机械通风示意图,逆流湿式冷却塔。
 
包含传统机械牵伸装置和风冷(翅片管)热交换器的专用塔被称为湿式干燥塔。它们用于蒸汽羽流减少或节水。在较冷的天气中,从冷却塔排出的热湿羽流特别密集。在某些装置上,需要对这些羽流进行有限的减少,以避免在道路,桥梁和建筑物周围的能见度受限。
 
冷却塔是炼油厂运营的主要工具。补给水源用于补充蒸发损失的水。来自热交换器的热水被送到冷却塔。水离开冷却塔并被送回交换器或其他单元以进一步冷却。
 
冷却塔分为两个主要部分:自然通风和机械通风。自然通风设计依靠大型混凝土烟囱通过介质引入空气。由于这些塔的巨大尺寸(高500英尺,底部直径400英尺),它们通常用于200,000加仑/分钟以上的水流量。通常,这些类型的塔仅由公用电站使用。机械通风冷却塔在炼油厂使用得更为广泛和普遍。这些塔利用大型风扇迫使空气通过循环水。水在填充表面上向下落下,这有助于增加水和空气之间的接触时间。这有助于最大化两者之间的热传递。
 
机械通风塔可以控制风扇直径和运行速度的冷却速度。这些塔通常包含几个区域(每个区域都有自己的风扇),称为单元格。通过显热和潜热的传递将热量从水滴传递到周围空气。热力学要求从水中除去的热量必须等于周围空气吸收的热量。增加的热负荷导致热水温度比冷水温度显着增加。
 
冷却塔根据最高的地理湿球温度设计。这个温度决定了塔的最低性能。随着湿球温度降低,可用的冷却水温度也降低。以下是工业冷却塔设计过程中的步骤摘要:
 
炼油厂冷却塔
冷却塔是炼油厂运营的主要工具。图1-25和1-26示出了操作和常见配置的示例。补给水源用于补充蒸发损失的水。来自热交换器的热水被送到冷却塔。水离开冷却塔并被送回交换器或其他单元以进一步冷却。
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机械冷却塔操作与强制通风扇。
 
矩形机械冷却塔投入运行。
冷却塔分为两个主要部分:自然通风和机械通风。自然通风设计依靠大型混凝土烟囱通过介质引入空气。由于这些塔的巨大尺寸(高500英尺,底部直径400英尺),它们通常用于水流量超过200,000加仑/分钟。通常,这些类型的塔仅由美国的公用电站使用。机械通风冷却塔(图1-25和1-26)在炼油厂使用得更为广泛和普遍。这些塔利用大型风扇迫使空气通过循环水。水在填充表面上向下落下,这有助于增加水和空气之间的接触时间。这有助于最大化两者之间的热传递。
 
机械通风塔通过其风扇直径和操作速度控制冷却速率。这些塔通常包含几个区域(每个区域都有自己的风扇)称为单元(图1-25)。通过显热和潜热的传递将热量从水滴传递到周围空气。热力学要求从水中去除的热量等于周围空气吸收的热量。增加的热负荷导致热水温度比冷水温度快得多。
工厂工程师指定冷却水流速以及塔的入口和出口水温。
 
    制造商设计塔能够在“最坏情况”(即最热的月份)期间满足该标准。提供塔特性曲线和估算d给工厂工程师。
 
    工厂工程师审核投标并进行选择。
 
一旦工厂工程师和制造商之间建立了塔架特性,制造商就必须设计一个与该值匹配的塔架。所需的塔尺寸是其功能的函数
冷却范围
    湿球温度的方法
    水的质量流量。
    通过塔或单个塔式电池的空气速度
    塔高
 
水损失包括蒸发,漂移(排放蒸汽中夹带的水)和排污(释放的水以丢弃固体)。漂移损失估计在供水的0.1%至0.2%之间。
 
即使在寒冷的几个月,工厂工程师也应该保持冷却塔每个单元的设计水流量和热负荷。如果由于温度变化需要较少的水(即,水较冷),则应关闭一个或多个电池以维持其他电池中的设计流量。如有必要,通过调节风量,塔底水应保持在60°F至70°F之间。通常的做法是以较低的速度运行风扇或在较冷的月份关闭风扇以维持此温度范围。
 
不正确维护的冷却塔产生较冷的冷却水,冷凝器温度比适当维护的冷却塔高5-10°F。这降低了冷却器的效率,浪费能量并增加了成本。冷凝器温度每增加一度,冷却器将消耗2.5-3.5%的能量。例如,如果冷水机组每年使用20,000美元的电力,那么冷凝器温度每增加一度就会增加500-700美元。因此,对于5-10°F的增加,人们可以期望每年支付2500至7000美元的额外电费。此外,维护不良的冷却塔具有较短的使用寿命,更可能需要昂贵的维修,并且不太可靠。当传热过程的效率下降时,冷却塔的性能降低。导致这种退化的一些常见原因包括:
    当水从冷却塔中蒸发时,它会从溶解在水中的矿物质中留下填料表面上的水垢沉积物。结垢作用是从水到空气的热传递的屏障。过度的结垢是水处理问题的一个标志。
 
    堵塞的喷嘴。收集在水盆中的藻类和沉积物以及过量的固体进入冷却水并且可能堵塞喷嘴。这导致填充物上的水分布不均匀,导致通过填充物的空气流动不均匀并且传热表面积减小。这个问题是水处理问题和过滤器堵塞的迹象。
 
    气流不畅。通过塔的空气流量不足减少了从水到空气的热传递量。塔的入口或出口处或填充物中的碎屑可能导致空气流动不良。气流不良的其他原因是风扇和电机安装松动,电机和风扇对准不良,齿轮箱维护不良,风扇间距不合适,风扇叶片损坏以及振动过大。由于风扇性能差导致的空气流量减少最终可能导致电机或风扇故障。
 
    泵性能不佳。间接冷却塔使用冷却塔泵。适当的水流量对于实现最佳的热传递非常重要。连接松动,轴承失效,气穴现象,过滤器堵塞,振动过大以及非设计运行条件导致水流量减少,效率降低以及设备过早失效。
 
应尽可能遵循冷却塔制造商的操作和维护说明。带有特殊过滤器或控制装置的更大,更复杂的冷却塔需要全面的维护计划。
 

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