论析冷却塔结构及特点

王远洋 罗振强 李吉家 马桂霞 张学军

摘要：冷却塔（The cooling tower）是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置;其冷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。冷却塔是集空气动力学、热力学、流体学、化学、生物化学、材料学、静、动态结构力学，加工技术等多种学科为一体的综合产物。水质为多变量的函数，冷却更是多因素，多变量与多效应综合的过程。本文对横流式冷却塔结构进行了介绍，通过分析冷却塔的特点，从而达到优化设计的目的。

关键词：冷却塔;结构;设计

横流式冷却塔是一种可将水冷却的装置。采用两侧进风，靠顶部的风机，使空气经由塔两侧的填料，与热水进行介质交换，湿热空气再排向塔外。水流从塔上部垂直落下，空气水平流动通过淋水填料，气流与水流正交的冷却塔。

1.冷却塔的种类

1）开式冷却塔的冷却原理就是，通过将循环水以喷雾方式，喷淋到玻璃纤维的填料上，通过水与空气的接触，达到换热，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。

此种冷却方式，首期的投入比较的少，但是运营成本较高（水耗、电耗）。

2）闭式冷却塔的冷却原理是，简单来说是两个循环：一个内循环、一个外循环。没有填料，主核心部分为紫铜管表冷器。

①内循环：与对象设备对接，构成一个封闭式的循环系统（循环介质为软水）。为对象设备进行冷却，将对象设备中的热量带出到冷却机组。

②外循环：在冷却塔中，为冷却塔本身进行降温。不与内循环水相接触，只是通过冷却塔内的紫铜管表冷器进行换热散热。在此种冷却方式下，通过自动控制，根据水温设置电机的运行。

两个循环，在春夏两季环境温度高的情况下，需要两个循环同时运行。秋冬两季环境温度不高，大部分情况下只需一个内循环。

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”。

2、冷却塔的结构

2.1冷却塔塔体（F.R.P）

F.R.P材质一般称为纤维强化树脂，在国内被称为玻璃钢;乃是将玻璃纤维涂浸树脂为一层，再由数层玻璃纤维涂浸树脂所组成。F.R.P包含了玻璃纤维的强固性，有足够的结构强度来抵抗高风速以及强震，即使遭受外力侵袭破损，仍然可以很容易的在工地现场修复。

所有的F.R.P材料都有外部胶壳，胶壳中均含有紫外线抑制剂，以保证塔体以及水盘的结构的完整不受紫外线的侵袭、破坏。胶壳的外表的非常的平滑、光亮美观，且具有耐久性，不需作外表的维护、保养工作。

2.2冷却塔设计

本冷却塔是方形横流，横流抽吸式设计。轴流式的风机于水塔的顶端，也就是出风口处，瓶状风口外形设计，免除了必需考虑风向来决定水塔摆放位置的限制。瓶状外形及抽吸式风机设计，能有效提高风量以及降低电机的电力消耗。

2.3冷却塔水盘（E.R.P）

水盘与塔体一样是以F.R.P材料制造，碗状设计能使盘维持最少的水量，而不致使空气吸进系统，水盘中装有排水口以方便水盘清洗作业，所有的配管接头都装设在方便配管工作的位置。

2.4冷却塔支架

HKY型的水塔支架是采用F.R.P材料与冷却塔一体成型，具有不生锈、耐化学性侵蚀的特性，至于大型HKY型则采用热浸镀锌钢管制成的支架，亦有良好的防锈功能。

2.5散热材（P.V.C.蜂巢型）

冷卻塔散热材是采用硬质P.V.C.布，以热压成型或真空成型所制成，其特殊的成型设计，能使空气与水的接触面达到最大，使热交换率也达到最大。散热材的P.V.C.布材质，耐腐蚀以及生物性的侵蚀，如冷却塔能保持水质洁净，则散热材可保长期使用。P.V.C.布的耐热温度为，瞬间耐温50℃，长期使用耐温45℃。

2.6散水系统

布水系统：方形横流式冷却塔采用固定管式布水系统，配用三溅式喷嘴布水，具有配水均匀、低水压、不淤塞等特点，将水流均匀分散后布洒到填料上，确保热交换的充分进行。

3、冷却塔的结构特征

1）塔体：型线合理，气流平稳，材质优良，色彩鲜艳，表面胶衣树脂内含有抗紫外线剂，耐老化，强度高，重量轻，耐腐蚀。下塔体按订货要求，可配有溢水、排污、自动给水管，可由此处直接吸水，省去冷却池，上面装有防噪消声垫，有效降低了滴水声。

2）填料：采用改性聚氯乙烯波片，横向增加了凸筋，水的再分配能力强，阻力小，热力性能好，耐高温70度、低温50度，阻燃性好。

3）旋转布水器及布水管：装有不锈钢球轴承，运转灵活可靠，水头低，布水均匀，采用铝合金或制成的布水管，管上安装收水板，克服了飘水现象。

4）风机：由清华大学工程力学系根据系列冷却塔参数设计的低噪声、高效率风机，铝合金板翼型或叶片、噪声小、效率高。

5）电机：由清华大学电机系在Y型系列安装尺寸的基础上，为冷却塔设计的低噪声节能电机、密封防水性能好、耐高温、效率高、噪声小。

6）减速装置：采用了涤纶纤维增强氯丁橡胶动力带传动，耐高温、效率高，遇水不伸展，克服了打滑现象，噪声很小。

7）吸声设施：超低噪声型冷却塔在进风口外增加了带吸声材料的屏蔽，并在上下两部装有吸声栅，以达到最大的降噪效果。在上塔体出风口安装了带吸声材料的喇叭口屏蔽及吸声栅，降低了风机及电机传出来的噪声。

8）进风窗：装有百叶片，减少飘水，气流阻力小，特别适合北方地区及全年都需要使用冷却塔的单位。