摘要：在一些火力發(fā)電廠和化工廠中，采用冷卻塔來(lái)冷卻循環(huán)水。在冷卻塔中，被冷卻的熱水與送入的空氣直接接觸，冷卻的方式主要是部分熱水蒸發(fā)帶走熱水中的能量，即所謂蒸發(fā)冷卻。這種冷卻方式很容易使熱水冷卻到接近甚至低于空氣的干球溫度。
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圖7-11是冷卻塔的示意圖。熱水由塔的上部引入，通過(guò)噴咀噴成霧狀，然后沿填料層下流。空氣由塔的底部進(jìn)入，在浮升力或引風(fēng)機(jī)的作用下向上流動(dòng)，與熱水接觸并進(jìn)行熱量和質(zhì)量的傳遞。當(dāng)空氣流到塔的頂部時(shí)，已接近于飽和狀態(tài)，然后由頂部出口排出。已被冷卻的水積存在塔底冷卻水池中，由水管排出。
??? 在冷卻塔中，熱水和空氣之間進(jìn)行著復(fù)雜的能量和質(zhì)量傳遞過(guò)程。當(dāng)水溫高于空氣溫度時(shí)，傳熱和蒸發(fā)過(guò)程都使能量由熱水傳向空氣，它們之間有較大的能流密度。即使在水溫稍低于空氣溫度時(shí)，熱量雖然由空氣傳向水，但水分的蒸發(fā)將更多的能量帶給空氣，使水溫繼續(xù)降低。這個(gè)過(guò)程一直進(jìn)行到空氣達(dá)到飽和，并且與水處于平衡時(shí)為止。上述過(guò)程進(jìn)行的情況與水和空氣間的接觸面積、接觸時(shí)間等因素有密切的關(guān)系。在冷卻塔中將熱水霧化，并裝有填料，就是為了使水和空氣有更大的接觸表面和較長(zhǎng)的接觸時(shí)間。詳細(xì)地研究冷卻塔內(nèi)的過(guò)程，提出合理的設(shè)計(jì)方案，涉及傳熱、傳質(zhì)和流體力學(xué)的知識(shí)，不是僅由本課程能夠完成的任務(wù)。下面我們只針對(duì)冷卻塔的工作過(guò)程，列出它的能量和質(zhì)量平衡方程式。
??? 如果忽略熱水通過(guò)塔的外壁向四周大氣的散熱，以及宏觀動(dòng)能和重力位能的變化，圖7-11所示冷卻塔的能量平衡方程式為
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質(zhì)量平衡方程式為????
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式中： 
和hw1為進(jìn)口熱水的流量和焓； 
和hw2為出口冷水的流量和焓； 
為干空氣流量；h3和d3為進(jìn)口空氣的焓和含濕量；h4和d4為出口空氣的焓和含濕量。
??? 由上面兩式可以得出
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按照上式，在已知熱水和大氣的狀態(tài)、給定冷水參數(shù)以及選定了空氣出口參數(shù)以后，就可以計(jì)算出需要的空氣流量。理論上，冷卻水溫度雖然可以達(dá)到空氣的濕球溫度，但這樣將要求過(guò)大的冷卻塔尺寸。實(shí)際上，一般設(shè)計(jì)選取的冷卻水溫度較空氣的濕球溫度高8℃左右。
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