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。
中文名
冷却塔
外文名
The cooling tower
作    用
降低水温
涉及学科
热力学、流体学

目录

简介

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 [2]  。

分类

按通风方式分为：①自然通风冷却塔；②机械通风冷却塔；③混合通风冷却塔 [3] 
按水和空气的接触方式分：①湿式冷却塔；②干式冷却塔；③干湿式冷却塔。
按热水和空气的流动方向分：①逆流式冷却塔；②横流（直交流）式冷却塔；③混流式冷却塔
按应用领域分：①工业型冷却塔；②空调型冷却塔。
按噪声级别分：①普通型冷却塔；②低噪型冷却塔；③超低噪型冷却塔；④超静音型冷却塔。
按形状分：①圆形冷却塔：②方型冷却塔。
按水和空气是否直接接触分：①开式冷却塔：②闭式冷却塔（也称封闭式冷却塔、密闭式冷却塔）。
其他型式冷却塔，如喷流式冷却塔、无风机冷却塔等。

应用

冷却塔主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域，应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。具体划分，如下：
A、空气室温调节类：空调设备、冷库、冷藏室、冷冻、冷暖空调等；
B、制造业及加工类：食品业、药业、金属铸造、塑胶业、橡胶业、纺织业、钢铁厂、化学品业、石化制品类等；
C、机械运转降温类：发电机、汽轮机、空压机、油压机、引擎等；
D、其他类行业
冷却塔的作用是将携带废热的冷却水在塔体内部与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。

常用术语

一些有用的术语，通常在冷却塔工业中使用：

漂移

水正在开展的与废气冷却塔飞沫。漂移液滴具有与进入塔水的杂质浓度相同。漂移速度通常采用挡板减少类似的设备，所谓的漂流排除，通过空中旅行后必须离开填充和塔喷雾区。

井喷

-吹的风冷却塔，水滴，一般在进气口开口。水也可能会丢失，在风的情况下，通过溅或喷雾。例如风帘，百叶，飞溅偏转和水分流调节装置来限制这些损失。

烟羽

饱和的气流离开废气冷却塔。羽流是可见的水蒸汽，它包含了凉爽空气接触凝结，好像在大冷天人呼吸的雾。

饱和空气

在某些情况下，冷却塔可能会产生喷雾或结冰的危害及其周围地区。请注意，水的蒸发冷却过程是“纯粹的”水，在相反的是漂移的飞沫或水的比例非常小吹的进气口内。

噪音

- 声音能量冷却塔排放，并听取了（记录）在给定的距离和方向。声音是对所产生的影响，水质下降的空气受到球迷的运动，该运动在风扇叶片结构，电机，变速箱和传动带。

危害

冷却塔长时间使用，会滋生细菌，其中典型的细菌是“军团菌”，这种细菌会造成传染病，每个冷却塔周围800米内都会受到影响。城市的冷却塔是城市污染的一种主要来源。军团菌经空气传播。空调系统的水箱是军团菌的理想繁殖地方，可经管道遍布整座建筑物。因此长期在空调室内的人，应特别小心。

特点

逆流塔

1、水在塔内填料中，水自上而下，空气自下而上，两者流向相反一种冷却塔。
2、逆流冷却塔热力性能好、分三个冷却段：
①布水器到填料顶这一空间，此段的水温较高，所以仍可将热量传给空气。
②填料水与空气热交换段。
③填料至集水池空间淋水段，水在此段被冷却称之为“尾效”。在我国北方水温可下降1-2℃。综上所述，逆流塔比横流塔在相同的情况下，填料体积小20%左右，逆流塔热交换过程更合理冷效高。
3、配水系统不易堵塞、淋水填料保持清洁不易老化、湿气回流小、防冻化冰措施更容易。多台可组合设计，冬季以所需的水温水量可合并单台运行或全部停开风机。4、施工安装检修容易、费用低，常用在空调和工业大、中型冷却循环水中。

横流塔

1、水在塔内填料中，水自上而下，空气自塔外水平流向塔内两者流向呈垂直正交一种冷却塔。常用在噪声要求严格的居民区内，是空调界使用较多的冷却循环塔。优点：节能、水压低、风阻小、亦配置低速电机、无滴水噪声和风动噪声，填料和配水系统检修方便。
2、可随建筑形状随意构筑基础多台放置，根据所需的水温分别启动单台或多台冷却塔。
3、应注意的是：框架要多40%热交换时要有较多的填料体积，填料易老化、配水孔易堵塞、防结冰不好、湿气回流大。横流塔的优点正是逆流塔的缺点。

无填料冷却塔

采用独特的喷雾喷嘴安装在冷却塔底上部进风处，有喷雾自旋无电机送风和塔顶排风两种方式。将热水经喷嘴内旋片时产生内旋流形成细微雾状化喷出，使雾状存 在、向上喷顺流亦下落逆流两个冷却时效。雾化均匀无中空现象，冷却效果稳定、电能消耗低、漂水率0.01%，不用填料、造价低寿命长，符合 GB7190.1-1997国家标准。使用范围冶金、食品、化工、高浊、高温、防腐冷却塔。

封闭式冷却塔

1. 封闭式冷却塔是传统冷却塔的一种变形和发展。它实际上是一种蒸发式冷却塔，冷却器和湿式冷却塔的组合，它是卧式的蒸发式冷却塔，工艺流体在管内流过，空气 在管外流过，两者互不接触。塔底蓄水池内的水由循环泵抽取后，送往管外均匀地喷淋下来。与工艺式流体热水或制冷剂和管外空气并不接触，成为一种封闭式冷却 塔，通过喷淋水增强传热传质的效果。
2.封闭式冷却塔适用于对循环水质要求较高的各种冷却系统，在电力、化工、钢铁、食品和许多工业部门有应用前景。另一方面，与空冷式热交换器相比，蒸发式冷却塔利用管下侧水的蒸发潜热，使空气侧传热传质显著增强，也具有明显的优点。
密闭式冷却塔（也叫蒸发式空冷器）将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。由于是闭式循环，其能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。外界气温较低时，可以停掉喷淋水系统，起到节水效果。推着国家节能减排政策的实施和水资源的日益匮乏，密闭式冷却塔在钢铁冶金、电力电子、机械加工、空调系统等行业得到了广泛的应用。北方地区冬季气温通常在零度以下，密闭式冷却塔的运行防冻问题日益突出，如果解决的不好，可能冻坏换热管或冷却塔其他部件。根据不同的工艺特点，密闭式冷却塔有的冬季全天运行，有的部分时间段运行，有的几乎不用。但都需要考虑防冻问题。
如果在冬季密闭式冷却塔不需要运行，停机时，须将喷淋水和内部循环水排空。封闭式冷却塔，又称闭式冷却塔，蒸发冷却器。

无填料喷雾冷却塔

产品简介： 噪声低、节能、节水、冷效稳定、维修量少。
产品详情：
1、节能降温效果好；
2、冷效稳定；
3、工作水压低、节能高效；
4、噪音低；
5、飘水量小，节水效果显著；
6、维修量少，减少生产成本；
7、新型喷雾推进通风冷却塔整体采用积木式的模块化结构，而且塔身内部的进、出风道在塔体下部隔离，简化了塔身结构，减轻了塔体重量，同时便于运输和拼装。
WGFB冷却塔的结构：
1、WGFB无填料喷雾冷却塔采用高效低压离心雾化装置（喷头压力：0.035MPa）作为冷却元件取[代了传统的填料塔的填料和布水装置，使整塔几乎成为一个空塔，结构大大简化。
2、WGFB无填料喷雾冷却塔在取消填料和布水装置后，将雾化装置安装在进风道上方，水的喷射方向与轴流风机抽吸的冷风同向，同时水有上升和下降两个过程，冷却也有顺流冷却和逆流冷却两个过程。
3、GFN无填料喷雾冷却塔是通过雾化装置将水喷成雾状，使空气和水的微小粒状均匀接触，而填料塔是通过布水喷头将水分布在填料上以膜状与冷风接触。
4、GFN塔因填料取消，使塔体载荷大大减小，勿需更多支承梁板，土建结构简化，节约土建投资 [2]  。

控制分析

1、风机节能控制器的分析
提出风机节能控制管理的目的，是实现风机运行闭环自动控制。根据生产的需要预先设定供水温度，由气候气象环境对水温的影响、系统换热条件的改变对水温的影响，用温感探头的实测值及时反应出来，最终通过调控降温设备的能耗来稳定供水温度，实现自控节能。
通常认为，“变频调速技术”是完成上述过程的理想方法。但变频调速技术在循环水冷却塔风机控制上的运用存在如下局限性和缺陷：
①“变频调速技术”可以做到很高的控温精度，但这在循环冷却水系统却不很重要。
②变频器自身的能量损耗（平均运行效率不足90%）影响节能效果。
③变速运行造成风扇叶片攻角改变（迎风角），风机脱离工作点运行使效率降低。
④电机脱离额定转速的低速运行，以及转速、扭矩、功耗之间的非线性关系，也使电机的运行效率大为降低。
⑤变频调速系统价格较为昂贵（每千瓦1000元左右），新建工程和老设备改造都需较大投入。
⑥设计上还必需考虑变频调速器运行在某些特定转速时的破坏性共振问题，和变频调速器产生强电磁污染对其它仪表的干扰等问题。
2、风机安全监控器分析
提出风机安全监控管理的目的，是为了自动检测出振动、油温、油位的变化数值，并进行显示和记录，同时对检测值超限的风机进行报警和停机，以求达到风机安全平稳运行的目的，减少甚至杜绝风机损坏事故的发生。根据现场管理的实际情况，确定了“风机振动”、“滑油油温”、“减速箱油位”3个参数是保证风机安全最重要的运行参数[3]。又确定了“测量范围”、“测量精度”、“巡检时间”等共15项设计参数进行研发制作。该系统于1993年9月在循环水场得到首次试用，命名为“KR-939风机安全监控器”。
该系统运用了多参数组合探头技术、数字指令编码技术和计算机网络管理技术。三参数组合探头安装于风机减速箱泊尺固定座上，其探杆直接插入滑油中，将减速箱内的油温、泊位及设备振动值直接转换为电信号，并远传至控制室内的风机安全监控器。每台安全监控器可以用一条四芯电缆挂接8只组合探头，对8台风机的运行参数进行实时监控，同时完成数字显示。超限报警、超限停机等多相功能。经过了多次的试验和改型设计，已经成功运用于设备生产现场，各项参数达到了预定的设计要求。
3、实现计算机联网控制分析
上面介绍的两种测控系统，可以通过一条四芯通讯电缆（RS-422标准串行接口）与1台管理计算机连接，计算机可以是通用型PC机或工控机。当配备相应的组态化监控管理软件（DCS-900软件），即可与多台KR-933、KR-939监控器实现联网控制。与计算机联网后的风机监控器增加了如下功能：
①同时监控网内所有控制器的测量参数，实现综合管理。
②修改网内各控制器的设定参数。
③根据各控制器运行参数变化实现系统优化管理。
④进行历史数据及图形的记录，帮助分析，方便查询。
4、风机管理研究的效果分析
4.保证风机安全运行
根据现场经验，处于完好状态下的风机，其油温、油位、振动曲线的特征如下：
①油温曲线：从开、停机时刻起逐渐升、降，约1h左右变成一条近似直线的平滑曲线。
②泊位曲线：无论是否开机，都应近似一条水平的直线。
③振动曲线：开机状态下，围绕一条虚拟的直线作上下窄幅振荡的不规则曲线。
5、不足之处分析
5.1 大型风机不适合应用KR-933节能控制器
对于大功率少机组风机的循环水场，由于每开停1台风机，都会对水温产生很大的影响。因而，应用KR-933风机节能控制器无法正常稳定控制水温。如第六循环水场共有3台直径8.53m、功率160kW的风机，假设安装风机节能控制器，在设定温度速率允差。温度允差、执行周期等参数时，必然产生极大的矛盾，很难选择出适当的参数值，最终也达不到节能降耗的目的。这种情况下的风机管理，比较适合采用自动变频调速系统进行控制管理。也正在进行这方面的准备工作。
5.2 KR-939安全控制系统的油位测量技术还有待改进
KR-939安全监控器仍存在不足，其主要问题是油位监测，由于受恶劣条件的影响，较容易出现热丝结垢、滑油含水造成断丝故障。若探头检修不及时，还需要进行人工上塔巡检实测。
加强风机的科学现代化管理，还应在现有的基础上不断改进。

计算说明

1、循环水量在冷却塔运转当中，因下列因素逐渐损失：
A 当热水与冷空气在塔体内产生热交换过程中，部份水量会变成气体蒸发出去；
B 由于冷空气系借助机械动力（马达与风车）抽送，在高风速状况下，部份水量会被抽送出去；
C 由于冷却水重复循环，水中之固体浓度日渐增加，影响水质，易生藻苔，因此必须部份排放，另行以新鲜的水补充之。
2、补给水量计算说明：
A 蒸发损失水量（E）
E = Q/600 = （T1-T2）*L /600
E 代表蒸发水量 (kg/h) ； Q代表热负荷(Kcal/h)；
600代表水的蒸发潜热(Kcal/h)； T1代表入水温度(℃)；
T2代表出水温度(℃)； L代表循环水量(kg/h)
B飞溅损失水量（C）
冷却塔之飞溅损失量依冷却塔设计型式、风速等因素决定之。一般正常情况下，其值约等于循环水量的0.1~0.2%左右。C定期排放水量损失（D）
定期排放水量损失须视水质或水中固体浓度等因素决定之。一般 约为循环水量之0.3%左右。
D补给水量（M）
水塔循环水之补给总水量等于 M=E + C + D
冷却塔用于空调时，温度差设计在5℃，此时冷却塔所须之补给水量约为循环水量的2%左右  。

注意事项

运转时

(1)减速机应经常检查油标油位，润滑油推荐用22～28号双曲线齿轮油或90～120号工业齿轮油，夏季用粘度大的油。第一次运转500小时后将油排空，换新油。
(2)风机、电机、减速机运转前须按相应产品说明书检查，特别是电机接线，应按电机厂提供的接线图接线，有时各方表示不一致，易造成接线错误。符合要求后再启动，启动顺序，由低速到高速。叶片角按样本规定数值安装后，如高速运转电流超过额定值，应停机速与我厂联系。调整风机叶片角度符合要求的标准是：A、在各风机叶片距风筒150mm处的上下缘划线得到上点和下点的高差Δh值，每个叶片的Δh值最大与最小之差不得大于2mm；B、距风筒150mm处叶片上缘的标高值，每个叶片标高值最大与最小之差值不得大于0.002R(R为风机半径)；C、电机的电流在高速运转时等于额定值的0.9～0.95。
(3)如循环水、补充水水质差时应采取水质稳定措施，设旁滤器，必要时尚须采取杀菌灭藻措施。
(4)玻璃钢属燃烧体，因此冷却塔维修时不得动用明火，如动用明火则必须采取相应安全措施，并且必须经过消防、安全部门批准，有专职消防人员、消防设施在场。如需要阻燃型玻璃钢，订货时提出，需增加相应费用。
(5)热力性能、噪声及振动等技术指标，由机械工业部第四设计研究院对设计负责，冷却塔生产厂对产品质量负责。如需机械部四院协助监督质量时，可由用户、冷却塔生产厂与机械部四院三方共同签订技术协议。

其它

循环水水质之要求（附水质限定值）

项 目	补 给 水	循 环 水
PH（25℃）	6~8	6~8
导电率(uv/CM)	200以下	500以下
全硬度(CaCO3) p p m	50以下	200以下
M碱度(CaCO3) p p m	50以下	100以下
氯离子(CL) p p m	50以下	200以下
硫酸离子(SO4) p p m	50以下	200以下
铁(Fe) p p m	0.3以下	1.0以下

选择

热力计算

冷却塔的热力计算目的有两个，第一是已知水负荷及热负荷，在特定的气象条件下，根据冷却要求确定冷却塔所需要的面积；第二是已知冷却塔的各项条件，在特定的水负荷及热负荷和气象条件下计算冷却后的水温。在工程设计中选用成套供应的冷却塔时，是按冷却塔的填料高度、体积、风量及已知条件复核冷却后水温能否满足要求。
冷却塔的计算有很多方法。在实际应用中有些方法虽然精确度较
高，但计算较繁，一般不予采用。机械通风冷却塔计算采用彭军焓差法或图解法较为普遍。在制冷装置中，直接选用机械通风冷却塔时，可根据产品样本中的计算图表计算。
冷库房的作用就是建立一个能使易腐蚀品得到贮藏的低温环境，
以最大限度的保持食品原来的质量。所以要把库房内外影响到库房温度的热量全部取走，以保证库温的稳定。为了保证这一条件，就需要有相应的制冷设备，它所产生的制冷量应和引起库温波动的库内外各大小，以此为根据再选配制冷压缩机和辅助设备等。
冷库房的冷负荷在一年四季中并不是恒定的，其大小受到室外气温，食品冷却加工工艺要求，冷加工产品的数量，以及操作管理方式等诸因素影响。因此，在一般情况下，先计算出各冷间冷负荷的最大值，然后在确定库房冷却设备负荷时，再根据不同情况，对有些冷间的冷负荷乘以不同的系数进行修正。

冷却塔配件

1、冷却塔专用电机功率：0.25kw-30kw。
2、冷却塔专用皮带减速机规格：150T/h-1000T/h。
3、冷却塔专用行星减速机规格：3.0KW-30KW。
4、冷却塔专用铝合金风机规格：600mm-600000mm。
5、冷却塔填料：PVC斜波纹填料规格：125、200、230、250、300。斜波纹方塔填料：1000mmX500MM、1200MMX500MM。
6、点波纹方塔填料：规格：1000mmX500MM、1200MMX500MM。
7、冷却塔专用收水器：材质：聚氯乙烯（PVC）、玻璃钢（FRP）。
8、冷却塔专用挡风板：规格：50T/h-1000T/h。

清洗

因冷却水大多数含有钙、镁离子和酸式碳酸盐。当冷却水流经金属表面时，有碳酸盐的生成。另外，溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀，形成铁锈。由于锈垢的产生，冷却塔换热效果下降。严重时不得不在壳体外喷淋冷却水，结垢严重时会堵塞管子，使换热效果失去作用。研究的数据显示水垢沉积物对热传输的损失影响巨大，随着沉积物的增加会造成能源费用的加大。即使很薄的一层水垢就要增加设备中结垢部分40%以上的运行费用。保持冷却通道中不含矿物沉积物可以很好的提高功效、节约能源、延长设备的使用寿命，同时节约生产时间和费用。
长期以来传统的清洗方式如机械方法（刮、刷）、高压水、化学清洗(酸洗)等在对设备清洗时出现很多问题：不能彻底清除水垢等沉积物，酸液对设备造成腐蚀形成漏洞，残留的酸对材质产生二次腐蚀或垢下腐蚀，最终导致更换设备，此外，清洗废液有毒，需要大量资金进行废水处理。针对上述情况，国内外努力研制对金属腐蚀性小的清洗剂，而研发成功的有福世泰克清洗剂。其具有高效、环保、安全、无腐蚀的特点，不但清洗效果良好而且对设备没有腐蚀，能够保证冷却塔的长期使用。

方法要求

①涂刷底漆：
　　冷却塔表面处理验收合格后，在6小时内涂刷已经调制好的环氧底漆，底漆起着承上启下的作用，与基体有优异的附着力，第一道底漆涂刷前，应用棉纱蘸汽油首先将冷却塔表面擦洗干净，除去冷却塔表面的杂物和浮尘， 底漆要求均匀一致，无流淌、无漏涂、无针孔、无气泡，冷却塔表面漆膜要光滑，薄厚一致。漆膜厚度25～35um。底漆用量80～90克/m2。
　　转弯处、阴阳角要多刷一遍。涂刷时，立面要先上后下、先左后右、先难后易、纵横交错涂刷。待第一道底漆自然固化后，冷却塔表面除出杂物和浮尘，即可用同样的方法涂刷第二道环氧煤鳞片底漆。第二道底漆的厚度35～40um，用量100克/m2左右。
　　混凝土冷却塔表面坑凹不平处、裂缝和漏点应用环氧树脂腻子填补找平，然后在进行涂刷第二道环氧煤玻璃鳞片底漆的涂刷。
　　②涂刷中间漆：
　　待环氧底漆自然固化24小时基本干燥后，经验收合格，即用同样的涂刷方法涂刷环煤玻璃鳞片中间漆，每道涂料用量110～125克/m2，漆膜厚度为45um，并保证无针孔、无流淌、无漏涂，冷却塔表面应平整、均匀、丰满，光泽一致
　　③涂刷面漆：
　　待中间漆彻底干燥，并检验合格后，除去冷却塔表面浮尘，即可涂刷第一道环氧煤玻璃鳞片面漆，用量100～125克/m2，漆膜厚度40～50um；待第一层面漆干燥后，依次涂刷第二道面漆，厚度为80～100um，最后一道面漆是关键的一道工序，涂刷时一定要保证漆液丰满、颜色均一、光滑平整，有一定的光泽，外观美观一致。

分析保护

冷却塔的材料一般以碳钢、不锈钢和铜为主，其中碳钢材质的管板在作为冷却塔使用时，其管板与列管的焊缝经常出现腐蚀泄漏，泄漏物进入冷却水系统会造成污染环境及物料的浪费。
冷却塔在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。
针对冷却塔防腐问题，传统方法以补焊为主，但补焊易使管板内部产生内应力，难以消除，可能造成冷却塔管板焊缝再次渗漏。现西方国家多采用高分子复合材料的方法进行保护  。