冷却塔是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔

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，从一系统中吸收热量并排放至大气中，从而降低塔内循环水的温度，制造冷却水可循环使用的设备。

原理

通用术语“冷却塔”是用来描述直接（开路）和间接（闭路）散热设备。虽然大多数想出一个“冷却塔作为一个开放的直接接触散热装置”，间接冷却塔，有时被称为“闭合电路的冷却塔”的是但也是一个冷却塔。

一个直接的，或开路冷却塔是一个密封结构内部的手段，通过将循环水以喷雾方式，喷淋到玻璃纤维的填料上。填料提供了更大的接触面，通过水与空气的接触，达到换热效果。再有风机带动塔内气流循环，将与水换热后的热气流带出，从而达到冷却。填充可能包括多个，主要是垂直，湿面赖以传播的水（填充）或横向飞溅要素创造了许多具有较大的地表面积小水滴级联几个层次薄膜（飞溅）。

间接或闭路冷却塔并不涉及对空气和液体，通常是水或乙二醇混合物直接接触被冷却。不同的是开放式冷却塔，冷却塔的间接拥有两个独立的流体电路。一个是外部电路中的水是在第二赛道，这是管束外循环（非公开线圈）的连接到的热流体进程被冷却并在闭路返回。空气是通过循环绘制在整个热管外级联水，提供类似的蒸发冷却冷却塔开放。在运作的热流从内部流体电路，通过线圈管墙，外部电路，然后由空气和水的一些蒸发加热，到大气中。间接冷却塔的行动，因此非常相似，打开冷却塔有一个例外。这一过程被冷却液在一个“封闭”回路中，不直接暴露在大气或外部的循环水。

在逆流冷却塔空中旅行向上通过填充或管束，对面水向下运动。在横流冷却塔空气水平移动通过填补水向下移动。

冷却塔还有一个特点，其中航空移动手段的机械通风冷却塔依靠电力驱动的风扇，以吸引或强行塔空气。自然通风冷却塔使用的排气烟囱的高增长提供空气浮力草案。风扇辅助自然通风冷却塔采用机械草案，以增加浮力的影响。许多早期的冷却塔靠的风向产生的空气草案。

如果冷却水从冷却塔回到重用，一些水必须添加到更换或构成，流动的那部分蒸发。由于蒸发包括纯净水，溶解的矿物质和其他固体循环水的浓度往往会增加，除非一些溶解，如打击固体控制手段下，提供。一些水也丧失了与正在开展的废气（漂移）飞沫，但是这通常是减少到一个非常小的数额安装挡板样装置，称为漂流排除，收集液滴。弥补的金额必须等于蒸发，吹下来，总漂移，如风力井喷和其他水渗漏损失，保持一个稳定的水位。

构造

冷却塔一般主要由填料（亦称散热材）、配水系统、通风设备、空气分配装置（如：入风口百叶窗、导风装置、风筒）、挡水器（或收水器）、集水槽（或集水池）等部分构成，上述结构的不同组 合可以构造成不同型式的冷却塔。

闭式冷却塔，或称密闭式冷却塔，也称封闭式冷却塔，简称闭塔。

闭式冷却塔源于蒸发冷却器，而实际上乃是一种将水冷式冷却器和常规冷却塔的性能相结合的热交换器，也是一种界于水冷器与空冷器之间的热交换器，所以还有厂家称之为“蒸发空冷器”。现在这类冷却设备的形式较多，其共同的特征是在间壁式换热器外喷淋水并且强制通风，热从间壁式换热器内的被冷却流体中经壁面传给壁面外的喷淋水，再通过喷淋水与空气的强制对流传给空气，而喷淋水向空气的传热，主要是由喷淋水蒸发的潜热和喷淋水与空气的显热交换组成的。由于被冷却流体在间壁式换热器内与外界工艺设备间闭式循环流动，为区别于被冷却流体直接与空气接触的一般冷却塔，故有“闭塔”之称，而相对应地将一般冷却塔称为“开塔”。

闭式冷却塔可用于蒸馏塔、冷冻机的制冷剂冷凝和甘油冷凝等工艺蒸气的冷凝，也可用于汽轮机、蒸汽喷射式冷冻机、蒸发罐和废蒸汽冷凝器等设备中的水蒸汽的冷凝，还可作为空压机水冷器、发动机套管水冷器、变压器油冷器和压缩机排气冷却等冷却器用途。

一、逆流塔

1、水在塔内填料中，水自上而下空气自下而上，两者流向相反一种冷却塔。

2、逆流冷却塔热力性能好、分三个冷却段：

①布水器到填料顶这一空间，此段的水温较高，所以仍可将热量传给空气。

②填料水与空气热交换段。

③填料至集水池空间淋水段，水在此段被冷却称之为“尾效”。在我国北方水温可下降1-2℃。综上所述，逆流塔比横流塔在相同的情况下，填料体积小20%左右，逆流塔热交换过程更合理冷效高。

3、配水系统不易堵塞、淋水填料保持清洁不易老化、湿气回流小、防冻化冰措施更容易。多台可组合设计，冬季以所需的水温水量可合并单台运行或全部停开风机。

4、施工安装检修容易、费用低，常用在空调和工业大、中型冷却循环水中。

二、横流塔

l、水在塔内填料中，水自上而下，空气自塔外水平流向塔内两者流向呈垂直正交一种冷却塔。常用在噪声要求严格的居民区内，是空调界使用较多的冷却循环塔。优点：节能、水压低、风阻小、亦配置低速电机、无滴水噪声和风动噪声，填料和配水系统检修方便。

2、可随建筑形状随意构筑基础多台放置，根据所需的水温分别启动单台或多台冷却塔。

3、应注意的是：框架要多40%热交换时要有较多的填料体积，填料易老化、配水孔易堵塞、防结冰不好、湿气回流大。横流塔的优点正是逆流塔的缺点。

三、喷雾通风无填料冷却塔

采用独特的喷雾喷嘴安装在冷却塔底上部进风处，有喷雾自旋无电机送风和塔顶排风两种方式。将热水经喷嘴内旋片时产生内旋流形成细微雾状化喷出，使雾状存 在、向上喷顺流亦下落逆流两个冷却时效。雾化均匀无中空现象，冷却效果稳定、电能消耗低、漂水率0.01%，不用填料、造价低寿命长，符合 GB7190.1-1997国家标准。使用范围冶金、食品、化工、高浊、高温、防腐冷却塔。

四、封闭式冷却塔

1. 封闭式冷却塔是传统冷却塔的一种变形和发展。它是一种蒸发式冷却塔，冷却器和湿式冷却塔的组合，它是卧式的蒸发式冷却塔，工艺流体在管内流过，空气在管外流过，两者互不接触。塔底蓄水池内的水由循环泵抽取后，送往管外均匀地喷淋下来。与工艺式流体热水或制冷剂和管外空气并不接触，成为一种封闭式冷却塔，通过喷淋水增强传热传质的效果。

2.封闭式冷却塔适用于对循环水质要求较高的各种冷却系统，在电力、化工、钢铁、食品和许多工业部门有应用前景。另一方面，与空冷式热交换器相比，蒸发式冷却塔利用管下侧水的蒸发潜热，使空气侧传热传质显著增强，也具有明显的优点。

密闭式冷却塔（也叫蒸发式空冷器）将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。由于是闭式循环，其能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。外界气温较低时，可以停掉喷淋水系统，起到节水效果。推着国家节能减排政策的实施和水资源的日益匮乏，近几年密闭式冷却塔在钢铁冶金、电力电子、机械加工、空调系统等行业得到了广泛的应用。北方地区冬季气温通常在零度以下，密闭式冷却塔的运行防冻问题日益突出，如果解决的不好，可能冻坏换热管或冷却塔其他部件。根据不同的工艺特点，密闭式冷却塔有的冬季全天运行，有的部分时间段运行，有的几乎不用。但都需要考虑防冻问题。

如果在冬季密闭式冷却塔不需要运行，停机时，须将喷淋水和内部循环水排空。

封闭式冷却塔，又称闭式冷却塔，蒸发冷却器。

五、无填料喷雾冷却塔

产品简介： 噪声低、节能、节水、冷效稳定、维修量少。

1、节能降温效果好2、冷效稳定3、工作水压低、节能高效4、噪音低5、飘水量小，节水效果显著6、维修量少，减少生产成本7、新型喷雾推进通风冷却塔整体采用积木式的模块化结构，而且塔身内部的进、出风道在塔体下部隔离，简化了塔身结构，减轻了塔体重量，同时便于运输和拼装。

WGFB冷却塔的结构：

1、WGFB无填料喷雾冷却塔采用高效低压离心雾化装置（喷头压力：0.035MPa）作为冷却元件取[代了传统的填料塔的填料和布水装置，使整塔几乎成为一个空塔，结构大大简化。

2、WGFB无填料喷雾冷却塔在取消填料和布水装置后，将雾化装置安装在进风道上方，水的喷射方向与轴流风机抽吸的冷风同向，同时水有上升和下降两个过程，冷却也有顺流冷却和逆流冷却两个过程。

3、GFN无填料喷雾冷却塔是通过雾化装置将水喷成雾状，使空气和水的微小粒状均匀接触，而填料塔是通过布水喷头将水分布在填料上以膜状与冷风接触。

4、GFN塔因填料取消，使塔体载荷大大减小，勿需更多支承梁板，土建结构简化，节约土建投资。

冷却塔风机的节能及安全控制分析

1 风机节能控制器的分析

提出风机节能控制管理的目的，是实现风机运行闭环自动控制。根据生产的需要预先设定供水温度，由气候气象环境对水温的影响、系统换热条件的改变对水温的影响，用温感探头的实测值及时反应出来，最终通过调控降温设备的能耗来稳定供水温度，实现自控节能。

通常认为，“变频调速技术”是完成上述过程的理想方法。但变频调速技术在循环水冷却塔风机控制上的运用存在如下局限性和缺陷：

①“变频调速技术”可以做到很高的控温精度，但这在循环冷却水系统却不很重要。

②变频器自身的能量损耗（平均运行效率不足90%）影响节能效果。

③变速运行造成风扇叶片攻角改变（迎风角），风机脱离工作点运行使效率降低。

④电机脱离额定转速的低速运行，以及转速、扭矩、功耗之间的非线性关系，也使电机的运行效率大为降低。

⑤变频调速系统价格较为昂贵（每千瓦1000元左右），新建工程和老设备改造都需较大投入。

⑥设计上还必需考虑变频调速器运行在某些特定转速时的破坏性共振问题，和变频调速器产生强电磁污染对其它仪表的干扰等问题。

2 风机安全监控器分析

提出风机安全监控管理的目的，是为了自动检测出振动、油温、油位的变化数值，并进行显示和记录，同时对检测值超限的风机进行报警和停机，以求达到风机安全平稳运行的目的，减少甚至杜绝风机损坏事故的发生。根据现场管理的实际情况，确定了“风机振动”、“滑油油温”、“减速箱油位”3个参数是保证风机安全最重要的运行参数[3]。又确定了“测量范围”、“测量精度”、“巡检时间”等共15项设计参数进行研发制作。该系统于1993年9月在循环水场得到首次试用，命名为“KR-939风机安全监控器”。

该系统运用了多参数组合探头技术、数字指令编码技术和计算机网络管理技术。三参数组合探头安装于风机减速箱泊尺固定座上，其探杆直接插入滑油中，将减速箱内的油温、泊位及设备振动值直接转换为电信号，并远传至控制室内的风机安全监控器。每台安全监控器可以用一条四芯电缆挂接8只组合探头，对8台风机的运行参数进行实时监控，同时完成数字显示。超限报警、超限停机等多相功能。经过了多次的试验和改型设计，目前已经成功运用于设备生产现场，各项参数达到了预定的设计要求。

3 实现计算机联网控制分析

上面介绍的两种测控系统，可以通过一条四芯通讯电缆（RS-422标准串行接口）与1台管理计算机连接，计算机可以是通用型PC机或工控机。当配备相应的组态化监控管理软件（DCS-900软件）

可与多台KR-933、KR-939监控器实现联网控制。与计算机联网后的风机监控器增加了如下功能：

①同时监控网内所有控制器的测量参数，实现综合管理。

②修改网内各控制器的设定参数。

③根据各控制器运行参数变化实现系统优化管理。

④进行历史数据及图形的记录，帮助分析，方便查询。

4 风机管理研究的效果分析

4.1 风机运行节电效果明显

以安装了KR-933的第二循环水场为例，使用KR-933节能控制器的节能效果。 最初现场试用KR-933节能控制器的第三循环水场，在1993年风机负荷较重的6，7，8，9这4个月内，耗电量与1991，1992年同期相比，节电量178533kW·h，若以0.45元/(kW·h)计算，这4个月共节约用电费7.92万元；而第三循环水场安装节能控制器的费用只有4.36万元，可见投入的费用只需设备运行几个月就能收回。

4.2 保证风机安全运行

根据现场经验，处于完好状态下的风机，其油温、油位、振动曲线的特征如下：

①油温曲线：从开、停机时刻起逐渐升、降，约1h左右变成一条近似直线的平滑曲线。

②泊位曲线：无论是否开机，都应近似一条水平的直线。

③振动曲线：开机状态下，围绕一条虚拟的直线作上下窄幅振荡的不规则曲线。

5 不足之处分析

5.1 大型风机不适合应用KR-933节能控制器

对于大功率少机组风机的循环水场，由于每开停1台风机，都会对水温产生很大的影响。因而，应用KR-933风机节能控制器无法正常稳定控制水温。如第六循环水场共有3台直径8.53m、功率160kW的风机，假设安装风机节能控制器，在设定温度速率允差。温度允差、执行周期等参数时，必然产生极大的矛盾，很难选择出适当的参数值，最终也达不到节能降耗的目的。这种情况下的风机管理，比较适合采用自动变频调速系统进行控制管理。目前也正在进行这方面的准备工作。

5.2 KR-939安全控制系统的油位测量技术还有待改进

目前KR-939安全监控器仍存在不足，其主要问题是油位监测，由于受恶劣条件的影响，较容易出现热丝结垢、滑油含水造成断丝故障。若探头检修不及时，还需要进行人工上塔巡检实测。

加强风机的科学现代化管理，还应在现有的基础上不断改进。

冷却塔之补给水量计算说明

1、循环水量在冷却塔运转当中，因下列因素逐渐损失：

A 当热水与冷空气在塔体内产生热交换过程中，部份水量会变成气体蒸发出去；

B 由于冷空气系借助机械动力（马达与风车）抽送，在高风速状况下，部份水量会被抽送出去；

C 由于冷却水重复循环，水中之固体浓度日渐增加，影响水质，易生藻苔，因此必须部份排放，另行以新鲜的水补充之。

2、补给水量计算说明：

A 蒸发损失水量（E）

E = Q/600 = （T1-T2）*L /600

E 代表蒸发水量 (kg/h) ； Q代表热负荷(Kcal/h)；

600代表水的蒸发潜热(Kcal/h)； T1代表入水温度(℃)；

T2代表出水温度(℃)； L代表循环水量(kg/h)

B飞溅损失水量（C）

冷却塔之飞溅损失量依冷却塔设计型式、风速等因素决定之。一般正常情况下，其值约等于循环水量的0.1~0.2%左右。C定期排放水量损失（D）

定期排放水量损失须视水质或水中固体浓度等因素决定之。一般 约为循环水量之0.3%左右。

D补给水量（M）

水塔循环水之补给总水量等于 M=E + C + D

冷却塔用于空调时，温度差设计在5℃，此时冷却塔所须之补给水量约为循环水量的2%左右。

维修注意事项

故 障

原 因

对 策

冷却水温度 
升高

1循环水量过多； 
2风量不均； 
3热空气再循环现象产生 
4风量不足； 
5散热片阻塞； 
6散水管阻塞； 
7入风口网阻塞；

1调节水量至设计标准； 
2改善通风环境； 
3改善通风环境； 
4调整风叶片角度（额定电流内） 
5清除散热片阻塞之处； 
6清除尘垢及藻类； 
7清除入风口网阻塞之处。

冷却水量过少

1散水孔阻塞； 
2过滤网堵塞； 
3水位过低； 
4循环泵浦选择错误；

1清除尘垢及藻类； 
2取出过滤网清洗干净； 
3调整浮球阀至运转水位； 
4更换与设计水量相符之泵浦；

异常噪音及 
振动

1风叶触到风胴内壁； 
2风叶安装不当； 
3风车不平衡； 
4减速机内润滑油过少； 
5轴承故障；

1调整风叶长度； 
2重新栓紧螺帽； 
3校正风叶角度； 
4补充油量至规定油面； 
5更换轴承或轴封；

马达超载

1压降过低； 
2风叶角度不适当； 
3风量过大； 
4马达故障；

1检查电源； 
2调整风叶角度； 
3调整风叶角度； 
4更换或送修；

水滴过量飞溅

1散水管回转过快（LBC） 
2散水槽水位过高溢出； 
3散热片阻塞； 
4挡水板失效； 
5循环水量过多；

1调整散水管角度； 
2更改散水孔孔径数量； 
3清除散热片阻塞之处； 
4重新更换挡水板； 
5减小循环水量；

其它注意事项

循环水水质之要求（附水质限定值）

项 目

补 给 水

循 环 水

PH（25℃）

6~8

6~8

导电率(uv/CM)

200以下

500以下

全硬度(CaCO3) p p m

50以下

200以下

M碱度(CaCO3) p p m

50以下

100以下

氯离子(CL) p p m

50以下

200以下

硫酸离子(SO4) p p m

50以下

200以下

铁(Fe) p p m

0.3以下

1.0以下

冷却塔的选择

冷却塔的热力计算目的有两个，第一是已知水负荷及热负荷，在特定的气象条件下，根据冷却要求确定冷却塔所需要的面积；第二是已知冷却塔的各项条件，在特定的水负荷及热负荷和气象条件下计算冷却后的水温。在工程设计中选用成套供应的冷却塔时，是按冷却塔的填料高度、体积、风量及已知条件复核冷却后水温能否满足要求。

冷却塔的计算有很多方法。在实际应用中有些方法虽然精确度较高，但计算较繁，一般不予采用。机械通风冷却塔计算采用彭军焓差法或图解法较为普遍。在制冷装置中，直接选用机械通风冷却塔时，可根据产品样本中的计算图表计算。

冷库房的作用就是建立一个能使易腐蚀品得到贮藏的低温环境，

以最大限度的保持食品原来的质量。所以要把库房内外影响到库房温度的热量全部取走，以保证库温的稳定。为了保证这一条件，就需要有相应的制冷设备，它所产生的制冷量应和引起库温波动的库内外各大小，以此为根据再选配制冷压缩机和辅助设备等。

冷库房的冷负荷在一年四季中并不是恒定的，其大小受到室外气温，食品冷却加工工艺要求，冷加工产品的数量，以及操作管理方式等诸因素影响。因此，在一般情况下，先计算出各冷间冷负荷的最大值，然后在确定库房冷却设备负荷时，再根据不同情况，对有些冷间的冷负荷乘以不同的系数进行修正。

冷却塔的清洗

因冷却水大多数含有钙、镁离子和酸式碳酸盐。当冷却水流经金属表面时，有碳酸盐的生成。另外，溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀，形成铁锈。由于锈垢的产生，冷却塔换热效果下降。严重时不得不在壳体外喷淋冷却水，结垢严重时会堵塞管子，使换热效果失去作用。研究的数据显示水垢沉积物对热传输的损失影响巨大，随着沉积物的增加会造成能源费用的加大。即使很薄的一层水垢就要增加设备中结垢部分40%以上的运行费用。保持冷却通道中不含矿物沉积物可以很好的提高功效、节约能源、延长设备的使用寿命，同时节约生产时间和费用。

长期以来传统的清洗方式如机械方法（刮、刷）、高压水、化学清洗(酸洗)等在对设备清洗时出现很多问题：不能彻底清除水垢等沉积物，酸液对设备造成腐蚀形成漏洞，残留的酸对材质产生二次腐蚀或垢下腐蚀，最终导致更换设备，此外，清洗废液有毒，需要大量资金进行废水处理。针对上述情况，国内外努力研制对金属腐蚀性小的清洗剂，而目前研发成功的有福世泰克清洗剂。其具有高效、环保、安全、无腐蚀的特点，不但清洗效果良好而且对设备没有腐蚀，能够保证冷却塔的长期使用。

冷却塔的腐蚀分析及保护

冷却塔的材料一般以碳钢、不锈钢和铜为主，其中碳钢材质的管板在作为冷却塔使用时，其管板与列管的焊缝经常出现腐蚀泄漏，泄漏物进入冷却水系统会造成污染环境及物料的浪费。

冷却塔在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。

针对冷却塔防腐问题，传统方法以补焊为主，但补焊易使管板内部产生内应力，难以消除，可能造成冷却塔管板焊缝再次渗漏。现西方国家多采用高分子复合材料的方法进行保护，其中应用最多的是美嘉华技术产品。其具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能，在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩，特别是良好的隔离双金属腐蚀和耐冲刷性能，从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏，为冷却塔提供一个长久的保护涂层。

高分子材料快速治理冷却塔腐蚀。