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一、 冷却塔基本工作原理
1．1 冷却塔中的散热关系
在湿式冷却塔中，热水的温度高，流过水表面的空气的温度低，
水将热量传给空气，由空气带走，散到大气中去，水向空气散热有三种形式①接触散热、②蒸发散热、③辐射散热。冷却塔主要靠前两种散热，辐射散热量很小，可勿略不计。 1．2 蒸发散热原理
蒸发散热通过物质交换， 即通过水分子不断扩散到空 气中来完成。水分子有着不 同的能量，平均能量有水温 决定，在水表面附近一部分 动能大的水分子克服邻近水 分子的吸引力逃出水面而成 为水蒸气，由于能量大的水 分子逃离，水面附近的水体 图1.冷却塔水蒸发过程工作原理图填料（胶片）PvPdPa填料水薄膜饱和空气层Pv 湿空气Pd P〃v —水面薄饱和层的蒸汽压力 Pa Pv —湿空气中的水蒸汽分压力 Pa 能量变小，因此，水温降低，这就是蒸发散热，一般认为蒸发的水分子首先在水表面形成一层薄的饱和空气层，其温度和水面温度相同，然后水蒸气从饱和层向大气中扩散的快慢取决于饱和层的水蒸气压力和大气的水蒸气压力差，即道尔顿（Dolton）定律，可用图1表示此过程。
1．3 冷却水塔的工作原理
实际上冷却水塔工作原理就是上述水蒸发热质交换的运用，即将热水喷洒在散热材表面与通过之移动空气相接触，此际热水与冷空气之间产生湿热之热交换作用，同时部分的热水被蒸发，也即蒸发水汽
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中其蒸发潜热被排放至空气中，最后经冷却后的水落入水槽内，然后再回到所需设备利用、循环，具体见图2。 根据热力学定律，热水经过 冷却塔时，放出之热量相等空气 由入口至出口时所吸收之热量。 填料热水入口0 L ，t1空气出口1G ，H ，T22L×（t2-t1）=G×（h2－h1） L/G=（h2－h1）/（t2-t1）=e/R 其质量之传递可以下列公式表示： G×eg=ka（EI—eg）dv ------ （1） eg：空气总质量热焓
k： 冷却塔单位面积之热惯流率系数 a： 常数
空气入口121G ，H ，T21冷水出口，L ，T 图2.冷却塔工作原理示意图 EI：在一定水温时饱和空气热焓 cal/kg（BTU/Ib）
L：循环水量 T2：热水温度 T1：冷水温度 G：风量 H2：出风口空气热焓 H1：入风口空气热焓 L/G：水/气比 E： 空气热焓差 R： 水温度差 LPM（GPM） ℃（°F） ℃（°F） kg/min（1b/min） kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry air） kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry air） kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry air） ℃（°F） 1．4 冷却塔有效容积（m3、ft3）
图3为冷却塔冷却过程曲线图，上端之曲线为水的运转线，起始热水温度A点至冷水温度B点为止；下端以斜线C-D为空气运转线，C点位置在相当于入风口湿球温度之热焓处，水与空气比（L/G）等于空气运转线C-D之斜率，D点表示出风口空气温度，斜率C-D之投
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影长度为冷却温度差，F点表示出风口空气之湿球温度。
t1dt积分值 为冷却过程中产生之热传递单位数，t2(h'-h)其值等于图3中之ABCD四点构成面积，此值等于冷却塔之特性值，其
∫
值随水与空气之比率而变化。 kaV/L=（L/G）n×C kaV/L：冷却塔特性质 空气焓值.KCAL/kgh'(空气在入塔水温下的饱和焓）AL/G：水/空气比 C：试验常数 N：试验常数 Ka：填料容积 散质系数 V：填料体积
空气出饱和曲线焓推动力h(空气出塔时的焓）F空气实际温度曲线h1'(空气于出塔水温下的饱和焓）D△H空气工作曲线BC出塔水温L/Gh1(空气入塔的焓）E空气入塔温度空气出塔湿球空气出塔温度tw2T1A,逼近t2tw1T2R,冷幅入塔水温t1温度℃图3：冷却塔曲线图 二、 冷却塔性能参数
2．1 冷却效能
部分人有一个错误的概念，就是以冷幅作为冷却水塔效能的标准，并
以着来选择合适的散热量，其实冷幅是冷却水塔运作的反映与效能是没有直接之关系。
热量是循环系统内所产生的负荷，它的单位为千卡/小时（Kcal/HR）
计算公式如下：
热量=循环水流量×冷幅×比热系数
热量负荷和冷却水塔的效能是没有直接关系，所以无论冷却水塔的体
积大小，当热量负荷和循环水流量不变而运作下，在理论上冷幅都是固定的。
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若一座冷却水塔能适合以下之条件而运作： i）出水温度为32℃及37℃ ii）循环水流量为 200L/S iii）环境湿球温度为 27℃ iv）逼近=32-27=5℃ v）冷幅=37-32=5℃
计算其热量应为3600000Kcal/HR
此冷却水塔也能适合以下之条件有效地运作： i）出水温度为33℃及43℃ ii）循环水流量为 200L/S iii）环境湿球温度为 23℃ iv）逼近=33-23=10℃ v）冷幅=43-33=10℃
计算其热量应为7200000Kcal/HR
从上述举例可显示出相同冷却水塔可在不同热量下运作，而热量的差
别示极大，所以不能单靠冷幅来衡量冷却水塔的效能。
前文提及冷却水塔的散热量直接受环境湿球温度影响，而以上两列因
环境湿球温度有差别，导致逼近不同，所以同一冷却水塔能在以上两条件下运作如常，证明冷却水塔的效能是直接与逼近有密切关系而不能单以冷幅计算。 2．2 蒸发耗损量
当冷却回水和空气接触而产生作用，把其水温降时，部分水蒸发会引
起冷却回水之损耗，而其损耗量和入塔空气的湿球温度及流量有关，以数学表达式作如下说明：
令：进水温度为 T1℃，出水温度为T2℃，湿球温度为Tw，则
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