完整版冷却塔的工作原理汇总.docx

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完整版冷却塔的工作原理汇总

冷却塔的工作原理

工程资料2008-01-0203:

42:

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冷却塔的分类

一、按通风方式分有自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风

冷却塔。

二、按热水和空气的接触方式分有湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿

式冷却塔。

三、按热水和空气的流动方向分有逆流式冷却塔、横流（交流）式

冷却塔、混流式冷却塔。

四、按用途分一般空调用冷却塔、工业用冷却塔、高温型冷却塔。

五、按噪声级别分为普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷却

塔、超静音型冷却塔。

六、其他如喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。

冷却塔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。

其工作的基本原理是：

干燥（低焓值）的空气经过风机的抽动后，自进风网处进入冷却塔内；

饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热（高焓值）的

水自播水系统洒入塔内。

当水滴和空气接触时，一方面由于空气与不的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的

作用下产生蒸发现象，带到目前为走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。

冷却塔的工作过程：

以圆形逆流式冷却塔的工作过程为例：

热水自主机房通过水泵以一

定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形

成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴

入底盆内，经出水管流入主机。

一般情况下，进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气，水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，当风机运行时，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸气分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。

从以上分析可以看出，蒸发降温与空气的温度（通常说

的干球温度）低于或高于水温无关，只要水分子能不断地向空气中蒸发，水温就会降低。

但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。

当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。

蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温

保持不变。

由此可以看出，与水接触的空气越干燥，蒸发就越容易进行，水温就容易降低。

冷却塔的安装参考

一、环境选择

1、应避免装于防水通道、易反射音量的高墙，应装于屋顶或空气流通的地方。

2、两台或以上冷却塔并用时，应注意塔身间距。

3、不应安装在四面有外墙或密不透风的地方，并应注意塔身

与外墙间距。

4、应避免安装有煤烟及灰尘较多的地方，防上面堵塞胶片。

5、应远离厨房及锅炉房等到较热的地方。

二、安装要点

1、基础应水平不能倾斜，冷却塔中心线垂直于不平面，否则

影响布不及电机工作。

2、对于仃5t以上的冷却出入水管应调协支座。

3、当两台或以上菜用水泵时，应在不盆之间加一平衡水管。

4、循环出入水接驳，宜用避震喉连接。

5、冷却塔斯社风机叶片应与塔壁间隙一致，决不允许两面三

刀侧间隙相差太大发现问题及时解决。

6、电机及减速器要定期检察院修，减速器应检查油位。

三、启动检查

1、所有螺丝是否紧塔内是否有杂物。

2、风扇及淋水系统转动是否顺畅。

3、检查电源与马达电压是否一致。

4、皮带组合安装是否正确。

5、开启补水阀将水盆及水管完全注满，水位低于满水喉25mm

6、起动时，先于水泵、后开风机，检查风向、及风量，及时

调整直至达到要求为止。

7、停止时，先停风机后停水泵。

四、运行检查

1、保持水塔内清洁，定期做水质处理。

2、运行约60h后，须重新检查皮带拉力确保正常。

3、齿轮减速箱油位及运行150h后须更换润滑油。

五、横流式冷却塔安装使用说明

1、按厂家所提供基础图，首先测量基础预埋否正确，基础是

否水平坚固，否则，须进行相应的处理或暂停安装。

2、基础校验处理完好后，结合下铁框及铁件编号，在基础上

完成下铁框的安装，不铁框各柱脚可能安装在预埋钢板中央，调校下铁

框上面使其尽可能位于同一水平面。

3、安装水盆、水缸组合水盆组合整体比下铁框大15mm

4、做好水盆、水缸的防漏工作，程序见安装说明。

5、将下铁框脚板与相应基础板调校后焊牢，同时务必做好防

火安全。

6、按照上铁框安装图及铁件编号完成上铁框安装。

7、调校上铁框使各框面水平，各立柱垂直铁框组合长、宽、

高、对角线符合给定尺寸，然后收紧所有螺丝。

8按照填料及其它配件，最后安装风机、电机，并仔细调校

直至达到设计要求。

冷却塔的落水噪声及其防治措施

近年来，冷却塔噪声对周围环境的影响已越来的引起人们的重视，

开始出现了整治冷却塔噪声污染的呼声，妥善处理好冷却塔噪声对周围

环境的影响问题正逐步成为全社会的共识。

1、冷却塔落水噪声的检测

在距进风口底缘即一般倒t形塔基的水池边沿5m处，测高点1.2m[1]，测得的一些自然通风冷却塔的实测噪声及其频谱见图1。

2、冷却塔落水噪声的声源特性

声源属性：

噪声源为落水区下的巨大圆形水面，为塔内冷却落

水对池水.的大面积连续的液体间撞击产生的稳态水噪声；是机械噪声、

空气动力噪声、电磁噪声之外的一种特殊噪声。

落水撞击瞬时速度：

7-8m/s[2]

500）this.style.width=500;"border=0>

声源声级：

80db（a）左右

频谱：

音频分布呈高频（1000-16000hz）及中频（500—

1000hz）成分为主的峰形曲线；峰值位于4000hz左右。

声速：

c=340vm/s。

波长：

匸c/f;1.36m（250hz）〜o.02（1000hz）,以0.085、

（4000hz）为主。

3、冷却塔落水噪声的影响范围

3.1声波的距离衰减规律

落水噪声随距离的衰减特性符合半球面波在传播过程中随着

能量分布的扩大而衰减的规律，其点声源”的距离衰减规律为距离每增

加一倍声能衰减6db。

用公式表达即为[3]:

11—12=20lg（r2/r1）

式中：

l1,l2――离声源边缘由近及远二个测点的声级值，db;

r2/r1——远、近二个测点分别到声源边缘的距离之比。

当r2/r1=2时，lg（r2/r1）=0.3010,于是11—12二20lg

（r2/r1）=6db。

落水噪声的声源为内置的一片圆形水面，腔体内声波通过进风

口向外传播，所以可将进风口视为声源边缘，其庞大特殊的弧面出声口

使附近区域”内的声波并不立即按点声源”的距离衰减规律衰减，在这

个由近及远的附近区域”内存在着一个按面声源”（声波不衰减）及至线声源”（距离每增加一倍声能衰减3db）的距离衰减规律的过渡区域，只有当受声点（测点）外移至可将冷却塔的环形进风口视为一个点”以

外的后方，声波才开始按点声源”的距离衰减规律衰减。

于是，在

点声源”以外的范围内，只要知道某测点的声级，便可根据上式求

得任一点的声级。

3.2冷却塔为点声源”的起始位置

根据已有距离衰减实测资料，分析各起始位置d（视进风口为

声源边缘）的规律可知，视冷却塔为点声源”的起始位置d可用下式估

算：

d=a1/2/4

式中：

a冷却塔面积，m2

以目前我国常见范围的2000m2（仪化电厂）一9000m2（吴径电厂）的冷却塔为例，其点声源”起始位置d点（以进风口底缘为起点），分别为11.18m及23.72m由此可见，设在离塔（以进风口底缘为起点）25m以外的噪声测点基本上都可将所有的冷却塔视为点声源”。

3.3冷却塔噪声影响范围的评估

冷却塔噪声声级的绝对值在工业噪声中虽然并不算很大，而且其声能同样随着距离每增加一倍而衰减6db（点声源”，但由于其声

源庞大，它的衰减起始距离较远（25m，翻三番便已到了200m相对于25m处也才降了18db，所以其影响范围远大于一般性工业噪声。

仍以2000-9000m2的冷却塔为例，在25m处（点声源”以外测点、以进风口底缘为起点）实测所得声级分别为71.7及77.ldb（a），如按点

声源”的距离衰减规律即距离每增加一倍声能衰减6db计，则50m处的

声级应分别为65.7及71.ldb（a）;100m处的声级应分别为59.7及65.ldb（a）；200m处的声级应分别为53.7及59.ldb（a），220、处的声级用公式推算则应分别为52.9及58.3db（a）。

这就是噪声影响范围（力度）的大致评估，它包含了目前常见的各类大小塔型范围。

借助此法，我们便可根据10-25m处（各塔与其塔型大小相应的点声

源”起始位置）以远测点实测所得声级，评估各种塔型（单塔）的噪声影响范围（力度）。

但这只是一种理想条件下的简便、粗略的评估方法,在实际厂况环境中，由于受池水水位变化、淋水密度变化、地表地形、障碍物分布、塔群分布、风向风力、气候气温及其它声源的影响，各类

冷却塔噪声的实际分布、衰减规律将会有所出人。

据对吴径电厂9000m2冷却塔的落水噪声进行的实测]4],在距塔220m外的受

声点所测得的噪声值为55.4-58.3db（a）（另一次测试结果为

61.9db（a）,估计受顺风影响），与我们以25m处实测声级为依据推算220m处为58.3db（a）的结果十分吻合。

图2表示冷却塔噪声的影响范围。

从图2中可以看出，由于冷却塔声源庞大，在距进风口10

—25m范围内，噪声级衰减很慢，其中面声源”距离范围内声级衰减的

理论值为零。

但对于尺度很小（1m左右）的一般性声源，由于不存在面声源”及线声源”的衰减形态，所以声源的声级一开始就按点声源”的衰

减速率迅速下降，如图2左侧第一条粗虚线所示。

4、冷却塔噪声治理的基本途径及治理方法

大型冷却塔的噪声属于中高频稳态噪声，声源标称声级”

在80db（a）左右，冷却塔噪声的治理目标原则上应是将受噪声干扰的受声点噪声级控制在相应于当地环境的噪声国家标准以内。

4.1治理途径

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针对噪声的发生机理、传播方式，可以把冷却塔噪声的治理归结为塔内、塔外两条基本途径，塔内以声源的降噪治理为主；塔外则包含有传声途径上的声波阻隔（隔声）、声波吸收（合沿程吸收衰减）以及距离衰减（声能扩散）等三种方式。

其中以声波阻隔辅以声波吸收为塔外治理的主要手段，无论是塔内的声源治理技术还是国外已有应用的塔外声波阻隔技术，在我国的应用还刚起步，因而都缺乏实践应用经验。

下面列表归纳并推荐几种冷却塔噪声的治理技术供工程参考选用，各自

的特点、适用性参见表1。

4.2塔内声源的治理

421降噪原理

采用dy—I型冷却塔落水消能降噪装置［5］。

该装置采用斜面消能减噪声原理一一在冷却塔落水直接撞击水面之前，使落水先在斜面上经无声擦贴、粘滞减速、挑流分离、疏散洒落等消能形式的过渡，取得消减落水冲击噪声的治理效果，是针对塔内声源源头的一项治理技

术。

422形式结构

dy-1型冷却塔落水消能降噪声装置主要由支承构架”及落水消能降噪器’两大部分组成。

支承构架'又可分为漂浮式及固定式二种形式。

落水消能降噪器”以六角蜂窝斜管为主体形式，层高18cm由竖向导人段、无声擦贴斜段、粘滞减速斜段、疏散洒落挑流段等四个功能

段组成。

4.2.3材质选用

漂浮式落水消能降噪装置主要由采用挤拉、注塑或热压成型的

塑料件或玻璃钢件（受力件）构成。

其材质特点是结构轻型、便于搬运、

易于安装、防腐耐用。

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固定式落水消能降噪声装置上部的支承框架及降噪器的材质

选用与漂浮式相同，所不同的是其下部固定的主、次支承梁系是由型钢构成的。

经防腐处理的型钢（q235）具有强度高、刚度好的特点。

424降噪效果

在落差h=6m淋水密度q=8t/（m2h）标准试验工况下，冷却塔模拟落水声源与降噪装置器的声级及频谱测试结果的对比参见图3[5]。

图3表明降噪器削去了落水声源的高频成分。

采用飘浮式落水消能降噪装置，260元/m2固定式落水消能降噪装置，300元/m2

4.3塔外传声途径的声波阻隔

4.3.1降噪原理

声波在传播过程中遇到障碍时，就会发生反射、透射和绕射三

种现象。

声屏障就是在声源与受声点之间插人一个设施，用以隔断并吸收声源到达受声点的直达声波，使部分声波受阻反射，部分声波则经吸

收衰减后通过屏体透射（极小）和屏顶绕射等附加衰减形式到达受声点，

达到减轻受声点的噪声影响、取得降噪效果的目的。

4.3.2形式结构

声屏障的结构可分为地上和地下二部分，地上部分为厚

约20cm的屏蔽声波的巨型、连续板式立面（包括斜撑），其顶部为扇形吸声体或内倾式遮檐；地下部分则为承重、抗倾覆（风荷载）的基础。

屏障的高度及宽度原则上以隔断声源到达受声点的直达声波

为最低限度，一般来说，为提高屏蔽效果，屏障的高度通常不低于进风

口高度的1.3倍；为避免影响进风，屏障离进风口距离通常不小于进风

口高度的2倍。

4.3.3材质选用

声屏障的地上部分即屏蔽层可采用砖墙、薄钢板、铝合金、玻璃钢、聚碳酸脂塑料等耐老化。

抗腐蚀材料；声屏障的地下部分即基础则以混凝土及钢材为主。

4.3.4降噪效果

声波遇到屏障发生的绕射现象会减弱声屏障的隔声作用，而绕射能力与声波的频率有关，所以声屏障的降噪效果与声波的频率即波长的关系很大。

声屏障对于波长短、不易绕射的高频波的屏蔽作用十分显著，可以在屏障后面形成很长的声影区；而对于波长、具有很强绕射能力的低频波的屏蔽作用则十分有限。

当然，也可以通过加高屏障的办法来削弱绕射声波对受声点的影响。

由于声屏障对高频声波产生明显有效

的屏蔽作用，而冷却塔落水噪声的频谱以中高频成分为主，所以采用声

屏障隔断并吸收冷却塔声源到达受声点的直达声波可以取得一定的降

噪效果。

声屏障的降噪效果以声影区中紧挨屏障的局部区域为最好，最高可达25db（a）左右［3］，这对于以厂界测试结果为达标依据的评价

规则很解决问题；然而，声影区以外的降噪声级则由于中频绕射声波的到达而有所反弹，但对于高频波而言，衰减量一般还可达到10-15db

（a）[6]（不含距离衰减部分），然而由于冷却塔落水噪声中尚含有中

频成分，所以其降噪效果会有折扣。

这样，对于厂外受声点来说，为取

得满意的降噪效果，在不影响进风的前提下，尚应通过加大屏障高度调

节之。

435投资及效果的估算

由于缺乏应用实例，故只能以两个工程的初设报价供其它工程

参考估算：

①扬州电厂二座4000m2冷却塔填料层直径为71m进风口高7m二座塔的部分绕塔的隔声墙总长382m墙高9.6m包括设计、安装在内总价为246万元。

其厂界的设计降噪量为19db（a）,即由实

测的74dbu）降为预期的55db（a）[7]。

②吴径电厂9000m2冷却塔填料层直径为107m进风口高10m,距进风口20m的东侧布置总长160m的一字形声屏障，屏高13m总投资额为336万元。

屏障本身的隔声指数高达26.5db（a）（“hp-w.型微穿孔吸声屏障”鉴定证书、上海申降噪量为8.2db（a）,由降噪前现场测试数据中的最大值61.9db（a）降为降噪后的预期目标值53.7db

（a）[4]

〔附摘抄闭式冷却塔工作原理〕：

载热流体在闭式冷却塔换热盘管内及介质冷却设备间循环流动，盘管上方的喷淋水沿排管均匀地喷洒在盘管的表面，在管壁外表面形成均匀的水膜，室外冷空气由塔体下方的进风口进入塔内，与喷淋水呈相反方向流经盘管外的水膜层；通过接触

传热和一部分喷淋水蒸发散热而吸收盘管内水中的热量而传给空气，吸

收热量后的饱和热湿空气由冷却塔顶部的排风机排至大气中，其余的喷

淋水流入塔体下部的集水盘，由循环水泵再输送至喷淋系统。