空调冷却循环中的冷却水从哪里来?全靠这个“胖家伙”!

时间:2019-06-20  来源:  作者:

冷却塔(The cooling tower)是利用水和空气的接触,通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备,设备一般为桶状,故名为冷却塔。

冷却塔工作原理与基本结构

01、冷却塔的基本原理

冷却塔是利用空气同水的接触(直接或间接)来冷却水的设备。是以水为循环冷却剂,从一个系统中吸收热量并排放至大气中,从而降低塔内温度,制造冷却水可循环使用的设备。

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冷却塔中的散热关系:

在湿式冷却塔中,热水的温度高,流过水表面的空气的温度低,水将热量传给空气,由空气带走,散到大气中去,水向空气散热有三种形式:
① 触散热;
② 蒸发散热;
③ 辐射散热。

冷却塔主要靠前两种散热,辐射散热量很小,可勿略不计。

蒸发散热原理:

蒸发散热通过物质交换,即通过水分子不断扩散到空气中来完成。水分子有着不同的能量,平均能量有水温决定,在水表面附近一部分 动能大的水分子克服邻近水分子的吸引力逃出水面而成为水蒸气,由于能量大的水分子逃离,水面附近的水体能量变小。

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因此,水温降低,这就是蒸发散热,一般认为蒸发的水分子首先在水表面形成一层薄的饱和空气层,其温度和水面温度相同,然后水蒸气从饱和层向大气中扩散的快慢取决于饱和层的水蒸气压力和大气的水蒸气压力差,即道尔顿(Dolton)定律,可用下图表示此过程。

02、冷却塔的基本结构

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✦ 支架和塔体:外部支撑
✦ 填料:为水和空气提供尽可能大的换热面积
✦ 冷却水槽:位于冷却塔底部,接收冷却水
✦ 收水器:回收空气流带走的水滴
✦ 进风口:冷却塔空气入口
✦ 淋水装置:将冷却水喷出
✦ 风机:向冷却塔内送风
✦ 轴流风扇用于诱导通风冷却塔。
✦ 轴流/离心风扇用于强制通风冷却塔。
✦ 冷却塔百叶窗:平均进气气流;保留塔内水分。

种类及优缺点

01、自然通风冷却塔

✦ 密度较小的热空气自冷却塔顶部流出;
✦ 密度较大的冷空气自塔底部进入冷却塔填补;
✦ 不需风机;
✦ 混凝土塔<200 m;
✦ 用于大热量的冷却。

02、机械通风冷却塔

✦ 大功率风机强制空气与循环水的换热;
✦ 填料表面的水膜可以大限度地与空气进行换热;
✦ 冷却效率的决定因素有很多;
✦ 多种冷却能力备选;
✦ 可以多冷却塔同时工作,例如8塔联控。

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03、诱导通风冷却塔

分为横流式诱导通风冷却塔和逆流式诱导通风冷却塔。

✦优势:回流程度低于强制通风冷却塔;风机运行费用小于强制通风冷却塔。

✦劣势:风扇与电机的机械传动需要防水设计。
1)热水从顶部进入冷却塔
2)空气通过风扇强制诱导,从底部进入冷却塔;使用强制诱导风扇。

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由于此类冷却塔的热水自然流配水系统:

✦优势:低水泵压头;较低的水泵初投资;较低的年运行能耗和费用;流量变化较大时不会对配水系统造成不利的影响。

✦劣势:低压头会导致喷头易于堵塞以及冷却水喷出时不能很好的分散成细密水雾;热水水槽直接暴露于空气中会导致藻类的滋生;占地面积较大。

因为此类冷却塔内的加压配水喷淋装置:

✦优势:通过增加塔的高度来获得更长的换热流程与更小的冷幅;由于加压喷淋装置可以喷出更小的水滴,因此换热效率较高。

✦劣势:系统水泵压头增加;能量需求增大,运行费用增加;
冷却水喷头不易维护和清洁;需要配水系统以及相关管路,因此初投资增加。

安装、配管、操作与常见故障

01、冷却塔噪音来源

一般所使用的冷却塔均为机械通风式冷却塔,其运转时,水塔噪声来源主要有以下几个方面:

(1)、风机噪音:
其噪声主要是由机械噪声和流体噪声组成;

(2)、电机噪声:
其主要电机运转时的电磁声;

(3)、通风噪声:
其主要有塔体内外空气流体噪声和塔体共振噪声。

02、安装、配管注意事项

(1)、按装方向及置放要领

✦只要注意容易配管即可。
✦放时应平放,不能倾斜,以免散水不均而影响冷却效果。如附图下
✦基础螺丝应拴紧。

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(2)、配管

✦循环水出入水管支配管,向下为佳,避免图高支配管,且不能有高于下方水槽支配管,如附图下。

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✦配管之大小应照塔底之接管尺寸装接。否则过小影响效果,过大则浪费材料。

✦循环水泵应低装于正常操作中,下部水槽水位以下,如附图下。

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✦冷却塔两台以上并用,而只使用一台水泵时,水槽须另配装一连通管,使两并用之冷却塔之水位同高,如附图下。

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✦4英吋(10公分)以上之循环水出入口接管处宜用防振软管(高压橡胶管等),以防止塔身因管路之震动所引起之震动,又可避免因配管不正而使水槽破裂之损失。

03、操作注意事项


操作前准备事项:

1)须将入风口侧或风胴四周之异物排除;
2)确定风车尾部与风胴之间有足够间隙,避免运转时造成损坏;
3)检查减速机之V型皮带是否调整适当;
4)V型皮带轮位置,彼此之间必须保持同一水平;
5)上述检查完成后,间歇起动开关,检查风车运转方式是否正确?且是否有异常噪音振动产生?
6)将热水盘和塔体内部杂物清除干净;
7)将热水盘内之尘垢异物清除,再将水填满至溢水位置;
8)间歇起动循环水泵,将管内空气排除,直到管路与冷水盘充满循环水为止;
9)当循环水泵正常运作后,冷水盘内之水位将稍微下降,此时必须调整浮球阀至一定水位;
10)电路系统,重新确认电路开关,保险丝和接线规格是否吻合电机负载。

水塔起动注意事项:

a、间歇起动风车,检查是否逆向运转或有异常噪音振动发生?然后再起动水泵运转;
b、检查风车马达运转电流是否超载?避免马达烧坏或产生电压下降之现象;
c、利用控制阀调整水量,促使热水盘水位保持在30~50mm之间;
d、检查冷水盘内运转水位是否保持正常。

水塔运转过程中注意事项:

a、经过5~6天的运转,重新检查风车减速机V型皮带是否正常?如果松弛的话,可利用调整螺栓重新适当锁紧;
b、冷却塔经过一个星期运转后,必须重新更换循环水,以便清除管路中之杂物尘垢;
c、冷却塔之冷却效率会受到循环水位高低影响,基于此项原因,故必须确保热水盘之一定水位;
d、冷水盘内之水位如果下降的话,循环水泵和冷气机的性能将受到影响,因此水位亦必须保持一定;

水塔例行保养注意事项:

循环水一般每月更换一次,或有污浊之现象则必须更换,更换循环水则依据水中固体浓度来定,同时将热水盘和冷水盘清洗干净,热水盘内如有污物阻塞的话,将影响冷却效率。

水塔季节性停机保养注意事项:

a、将减速机内之V型皮带松弛,轴承加注润滑油;
b、必须将管路之循环水全部排除,避免冬季结冰造成龟裂,冷水盘之排水管随时打开,以便雨水、溶雪能够流出;
c、冷却塔在停机一段时间后重新运转,此时必须检查马达绝缘是否正常?然后再参考操做前准备事项之说明进行操作。

04、维修注意事项

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05、循环水水质之要求(附水质限定值)

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