冷卻塔是一種開放式結構，可從工業設備和工藝中使用的水（或其他流體）中帶走熱量。冷卻塔有不同的設計、類型、形狀和尺寸。然而，基本的工作過程是相同的，都是基于蒸發冷卻。水的熱量通過蒸發過程傳遞到空氣中，從而降低了水的溫度。 （冷卻水塔有時稱為蒸發冷凝器或液體冷卻器。）

蒸發冷卻取決于濕球溫度，這是水在工廠、過程或系統中可以冷卻到的最低溫度。水蒸發到空氣中所需的傳熱速率表明冷卻塔的性能如何。進塔空氣的濕球溫度是冷卻水塔效率的主要指標。美國機械工程師協會 (ASME) 和冷卻技術協會 (CTI) 這兩個向會員提供技術和教育服務的貿易協會，建議根據進入的濕球溫度確定冷卻塔的尺寸并進行測試。 （用球表測量濕球溫度。）

冷卻塔簡史

希臘、羅馬和中東的古人使用多孔水罐和池塘來利用蒸發概念解暑。直到 1800 年代和工業時代的到來，才發明了通過蒸發水來冷卻空氣的機械設備。 1819 年的一項英國專利是用于冷卻液體的蒸發冷卻器的首批專利之一。早期的冷卻水塔與蒸汽機冷凝器的發明相吻合，蒸汽機冷凝器需要冷水才能運行。 1899 年的美國專利描述了一種水冷塔，用于冷卻“大量冷凝水……連續使用相同的水……具有獨特的效率和經濟性”。

到 20 世紀初，美國已經為眾多發明申請了專利，這些發明被稱為“濕箱、沙漠冷卻器、滴水冷卻器，然后是沼澤冷卻器”。這些直接冷卻器中最早的是用濕麻布包裹的木框，并使用風扇將空氣強制送入待冷卻區域。一項 1906 年的專利描述了一種水冷塔裝置，該裝置具有噴嘴、噴霧器和水道，可以“在塔的整個水平橫截面上以均勻的方式重復分配水”。隨著循環泵和集成電機和風扇單元的結合，以及新材料和塑料的發明，該技術演變為現代設計。

二、冷卻塔應用：比想象中更普遍

工業冷卻塔。散熱是任何工業廠房中的常見過程。工業循環水冷卻塔幾乎用于所有重工業，包括鋼鐵廠、食品和飲料制造、石油和天然氣精煉、紙漿和造紙廠、化學加工和水泥廠。他們還為在發電過程中產生多余熱量的發電廠提供冷卻水，為其熱交換系統提供穩定的液體供應。在發電廠中，采用煙囪設計的冷卻塔以水蒸氣羽流的形式散發多余的熱量，同時將冷凝水蒸氣釋放到大氣中。

作為大型商業、醫療和工業 HVAC（供暖、通風和空調）系統的一部分，冷卻塔對于新建辦公樓、機場、會議中心、醫院、高層建筑、酒店和制造設施。標準配置。 HVAC 冷卻塔會影響舒適度，進而影響建筑物內人員的健康和工作效率。因為它們是大型結構（比典型的 HVAC 裝置大）并且需要大量空間，所以它們位于屋頂的外部或建筑物地面的偏遠位置。

三、蒸發冷卻水塔的基本工作原理

在蒸發冷卻水塔中，熱水通過塔頂泵送或噴淋，冷卻空氣在塔頂與塔匯流處（這是從大氣中抽取的新鮮空氣）。空氣迫使水蒸發，蒸發帶走了水中的熱量。當水達到較低的溫度時，冷卻水從底部流出并返回或循環回到機器或過程。水再次從工業或機械過程中收集熱量，并再循環到冷卻水塔的頂部。

雖然想法是將水進行再循環，以便再次使用，但由于蒸發、排污（通過去除固溶體或沉積物來去除水）、漂移甚至泄漏，在系統中，過程中會發生失水。為了補償這種損失并提高用水效率，在運行過程中添加“補充水”。

四、冷卻塔的主要部件

冷卻塔的各部件或部分必須維護：

填料。該熱組件是可用于將熱量從熱水傳遞到冷空氣的主要區域。填充物通常是蜂窩狀或波紋狀，以最大限度地增加水的表面積，通常由 PVC（聚氯乙烯）或 PP（聚丙烯）材料甚至不銹鋼制成。

配水甲板（或濕甲板）。該組件通常是一組噴嘴，可在填充材料冷卻時均勻噴水以潤濕填充材料，從而最大限度地提高熱傳遞。

入口和出口。這些分別是冷空氣進入塔和熱空氣離開塔的點。進氣口可以在色譜柱的側面（橫流設計）或靠近色譜柱底部（逆流設計）。

進氣百葉窗。它們使進入填料的氣流均勻，并將水保持在塔內。

漂移消除器。將它們放在填充物旁邊，以捕獲氣流中的水滴，否則這些水滴會以蒸汽的形式散失到環境中。

冷水盆。它位于塔底，填料下方，收集塔中的冷卻水，并作為主體結構的基礎。

機械零件和儀器。風扇、泵和電機驅動機構（例如變速箱、驅動軸）移動空氣并提供所需的氣流。可以安裝傳感器、傳感器連接器和電纜來檢測振動和高頻齒輪和軸承故障。還需要儀表來測量熱水和冷水溫度以及測量補給水流量和排污率。所有這些組件都會影響能源效率和所需的維護量。

套管或外殼。這就是外殼，它可以由經過化學處理的木材、鋁、熱浸鍍鋅鋼、陶瓷或增強塑料（例如，用于增強塑料或其他樹脂的玻璃纖維材料）制成。當水在冷卻塔中循環時，外殼包含水并為塔風扇系統和其他內部組件提供結構支撐。該結構可能需要抵抗振動、高風荷載和腐蝕。

五、冷卻塔設計和定制的考慮因素

冷卻水塔是根據空氣在塔內的流動方式（氣流方向（逆流或橫流）和通風類型而定的） （機械或自然））進行分類。設備也制造成圓形或瓶形、雙曲面（發電廠的特征）和矩形。每種設計都有相對的優點和缺點，最終的設計選擇取決于許多因素，包括用戶要求和應用、經濟性，甚至冷卻塔將建造的位置和天氣條件。 （蒸發冷卻的效率受外界溫度、相對濕度和風速的影響。）

自然通風塔設計有煙囪，依靠塔內（冷）空氣與塔內（冷）空氣之間的壓力和溫度塔內氣差。空氣上升的高煙囪無需塔式風扇即可提供上升氣流。自然通風塔最好放置在空曠的地方，因為它們的性能取決于風向和風速。這種設計很少用于 HVAC 冷卻塔。雙曲面設計的核電塔和大型燃煤電廠都是自然吃水設計，以滿足更大的水容量要求。

機械通風塔使用電風扇強制空氣通過結構，并且可以使用橫流（氣流垂直于水流）或逆流（氣流與水流相反）設計.因為逆流塔比空氣水平流動的橫流塔更緊湊，所以逆流塔可以用更小的占地面積建造。由于塔內空氣循環需要機械部件，因此機械通風塔的運行成本更高，但更容易放置在建筑物上或建筑物附近，因此它們可用于 HVAC 和制冷應用。

圓塔或瓶塔是工業過程中流行的設計，因為它具有最多的冷卻空間和最小的面積。這些塔具有多種容量，可以在工廠建造或現場安裝。矩形冷卻塔在空調設備中很常見。

還有用戶定義的設計考慮因素，例如安全、降噪、腐蝕和耐化學性。例如：

由于持續潮濕的冷卻環境，木塔很容易發生火災和腐爛。經過化學處理的木材是不受歡迎的，因為它會帶來一定的環境和健康風險。

塔由纖維增強聚酯和熱浸鍍鋅鋼制成，堅固到足以抵抗腐爛和生銹，并經得起多年的運行。預制鋼材運輸起來很重，建造成本高，而且需要高技能工人。塑料作為冷卻塔的結構材料，強度高，但重量輕，比鋼更容易定制和運輸。

冷卻塔可能會很吵。在可能特別關注噪音的社區或建筑物中（例如學校、醫院），可能需要冷卻塔的聲學工程。

6.冷卻塔安全和維護注意事項

溫暖潮濕的環境是微生物和生物膜的滋生地，可能導致冷卻設備出現運行和機械問題以及人類健康問題。冷卻塔和蒸發式冷凝器使用風扇使空氣通過循環水系統并將大量水蒸氣引入環境，需要經常維護和清潔、添加殺菌劑并檢查有害軍團菌（與肺炎相關）（例如軍團菌）的生長' 疾病）并符合某些城市和國家法規。補充水源（例如地下水、地表水）的水質保證測試是冷卻塔安全運行的另一個考慮因素。

根據 1990 年的《清潔空氣法》修正案，環境保護署 (EPA) 制定了法規，以減少工業過程冷卻塔對健康產生影響的空氣有毒物質排放。

對于建筑材料和填料的易燃性，有適用于現場安裝和工廠組裝冷卻塔的消防安全標準 (NFPA 214)。

七、如何選擇冷卻塔廠家

很多公司制造或銷售冷卻塔設備。大多數是小公司，可能只有不到十家大型全球制造商。公司在其產品的關鍵特性上展開競爭，冷卻塔的關鍵特性是干濕特性、能效和成本，包括使用壽命/維護成本。

好的廠家和正規的廠家是有區別的。合適的制造商可以滿足最終客戶的需求。要選擇制造商，客戶應該知道制造商是否將其冷卻塔作為公司銷售的完全設計的裝置提供，或者是否與合作伙伴 OEM（原始設備制造商）合作。評估公司是否可以直接向客戶及其設施提供更換或備件產品，以及是否提供良好的維護和質量保證服務（產品和/或零件保修）以及可靠的機械零件選擇。查找冷卻塔制造商的一種簡單方法是訪問本頁頂部的公司名錄。

冷卻水塔設備經過適當的設計和維護后，冷卻水塔設備應能使用20年，并按規定的水溫和流量向工廠、工藝或系統供水率，并保持整個冷卻過程和能源效率的最佳運行。您可以直接聯系冷卻塔設計師，他們可以確保您在 IQS 目錄中找到適合您的系統。

八。冷卻塔的類型

空調冷卻塔提供空調，是玻璃纖維結構，為醫院、學校和一些辦公室等大型建筑物降溫。

陶瓷冷卻塔的外觀相當吸引人，但通常比其他冷卻塔貴。

冷卻器冷卻塔是去除廢熱的一種額外方法，廢熱是許多需要使用空氣和液體冷卻器系統的過程的副產品。

閉環冷卻塔是一種空氣不與冷卻水或其他流體直接接觸的冷卻塔。

冷卻塔的設計決定了成本、性能和效率。

冷卻塔制造商是一家制造冷卻流體設備的公司。

冷卻塔系統（有時稱為散熱器）通過去除流體中的熱量來冷卻水和其他流體。

逆流冷卻塔包含相反的空氣和水流。氣流向上移動，水流向下移動。

橫流式冷卻塔包含垂直氣流和水流。氣流是水平的，水是垂直向下流動的。

消毒冷卻塔用于飲用水和廢水處理設施，以幫助消除水中的細菌、化學物質和其他雜質。

蒸發冷卻塔是一種吸熱裝置，它利用少量工作流體（通常是水）的蒸發將熱量傳遞到運動的氣流中，以冷卻其余的水流到接近濕球空氣溫度的溫度，即設計的溫度測量值反映了冷卻塔中所需的水蒸氣含量。

玻璃鋼冷卻塔具有優良的耐候性，因此可以在惡劣的環境條件下使用。這些冷卻塔還具有良好的耐腐蝕性，這在水處理等應用中仍然具有優勢，因為在這些應用中，冷卻塔會暴露在化學品中。

HVAC 冷卻塔將水冷式冷卻器或冷凝器與冷卻塔結合在一起。

雙曲線冷卻塔是指采用雙曲線結構方案的冷卻塔的特定設計和構造樣式，該方案本身產生自然通風并利用蒸發來冷卻水和其他流體。

工業冷卻塔是一種排熱系統，用于通過將過程廢熱從流體排到大氣中來冷卻水和其他工作流體。

機械通風冷卻塔包括：強制通風塔，其中包含強制空氣通過系統的側面風扇，以及誘導通風冷卻塔，其中包含強制空氣通過系統的頂置風扇。機械通風冷卻塔通常用于較小的冷卻塔系統。

自然通風冷卻塔不使用風扇，而是依靠廢氣和自然風的浮力使空氣通過系統。自然通風冷卻塔用于涉及大量水的應用，例如發電廠。

開式冷卻塔是一種冷卻塔，其中水在系統內部分配并與進入的空氣直接接觸。

水冷塔是一種基本的冷卻系統，用于通過與氣流接觸來冷卻水。使用水冷卻塔的應用包括空調和水/廢水。

9.冷卻塔術語

環境溫度 – 使用溫度計測量的 DBT。

軸流風扇 – 具有恒定氣流的風扇。軸流式風扇類型包括螺旋槳式、管道式軸流式和葉片式軸流式。

排污 – 從冷卻塔中排出水，以防止系統中雜質過多堆積。隨著水在冷卻過程中蒸發，雜質濃度增加。

Blow Out – 水因風或飛濺而從冷卻塔中排出。通過使用濾網和其他機制可以減少或消除井噴。

BTU（英國熱量單位）——將一磅水的溫度升高或降低 1 華氏度所需的熱量。

漂移 – 水滴與廢氣一起從冷卻塔中去除。必須控制漂移，因為與從塔中去除的水蒸氣不同，漂移通常含有化學物質、碎屑和其他雜質，會對環境產生不利影響。

除水器 – 冷卻塔中的一種機制，通過捕獲流經除水器的漂移物，同時允許廢氣通過除水器進入大氣，從而防止漂移物離開冷卻塔。

干球溫度 (DBT) – 進入冷卻塔的空氣溫度，以華氏度為單位測量。

夾帶 – 空氣中的水隨著廢水排放被帶入冷卻羽流中。

排氣 – 在冷卻過程中從冷卻塔中排出的空氣。排氣還包含在冷卻過程中蒸發的水蒸氣。

填充——一個迷宮式的填料，提供了一個大大擴展的空氣-水界面，允許空氣加熱和蒸發。薄膜填充物由多個通常垂直的潤濕表面組成，上面鋪有一層薄薄的水，而飛濺填充物由許多水平飛濺元素組成，形成一系列微小的液滴，它們具有很大的組合表面積。

霧化——由于冷卻塔排出的飽和廢氣與塔外較冷的空氣接觸，冷卻塔外的水蒸氣凝結成霧狀。

Induced Draft – 冷卻塔風扇從設備底部吸入空氣并通過冷卻塔頂部排出的過程。

噪音——落水的影響、風扇的空氣運動、風扇葉片在結構內的運動以及冷卻塔產生的聲能，并通過傳動帶、變速箱和電動機的運動記錄下來一個距離和方向。

噴嘴 – 一種使水以噴霧或水流的形式流入冷卻塔的裝置。

羽流 – 來自冷卻塔的廢氣和水蒸氣。當煙霧羽流被引入較冷的空氣中時，會產生霧。

Psygrometer – 一種用于冷卻塔系統的裝置，用于測量系統的濕球溫度。

再循環——先前排出的空氣進入冷卻塔，這些空氣與新鮮空氣一起重新進入系統。

熱容量 – 冷卻塔容量，表示冷卻塔可以處理的液體量（以加侖/分鐘為單位）。

濕球溫度 (WBT) – 冷卻塔中的空氣變得水蒸氣飽和，防止水進一步蒸發的溫度。

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