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闭式冷却塔作为一种间接接触式冷却塔,是蒸发冷却技术的具体应用,相对于开式冷却塔而言,其传统的填料被换热盘管取代。闭式冷却塔源于工业用蒸发式冷却器,由于其换热机理与工业用蒸发式冷却器相同,都是利用效率最高的蒸发冷却这一方式,服务对象也类似,因此本质上说,蒸发式冷却器/闭式冷却塔只是同一种类型设备的两种不同叫法而已。
闭式冷却塔的工作原理
闭式冷却塔在运行时,塔内存在三种流体:管内介质(通常为冷却水)、空气、喷淋水,这三种流体以不同方式运行,发挥各自的作用。闭式冷却塔的换热过程是典型的“气液两相流”,里面涉及传热、传质和流动,过程复杂,影响因素众多。其换热过程可分成两个阶段:一是管内介质与喷淋水的对流和传导换热;二是由于喷淋水膜边界层饱和水蒸气分压力与空气水蒸气分压力之差而带动的的蒸发潜热传质换热。
工艺冷却水在盘管中循环流动,冷却水的热量传递给盘管,盘管外壁被喷淋水包裹,与水和空气形成饱和湿热蒸汽,风机在引进新鲜空气的同时也抽走了塔内的热量,在这期间,多余的水分被风机下的收水器挡会集水槽等待再次循环喷淋;喷淋水在循环换热的过程中被填料和风机引进的风降低温度,风与水同向流动称为复合流闭式冷却塔,风与水反向流动则称为逆流闭式冷却塔。
在这个过程中,空气的主要作用是将蒸发的水蒸汽带走,更新水膜表面湿空气,提高空气的不饱和程度,从而加速蒸发。若空气温度低于水膜温度,它还可起到冷却水膜作用。空气与喷淋水逆向流动,当从水膜表面吹过时,夹带一部分小水滴,为减少吹散损失,在塔体顶部配备有挡水板,以尽量把空气中夹带的水滴分离下来。