循环水冷却构筑物 电子教案

1、水处理工程技术教案知识点循环冷却水构筑物学时2学时教学内容循环水冷却构筑物的类型、构造组成、选择教学重点冷却池教学难点特点冷却塔选用参考资料水处理工程技术，张宝军主编，重庆大学出版社出版水污染控制工程，胡亨魁主编，武汉理工大学出版社。水处理工程运行与管理，朱亮、张文妍编，化学工业出版社。污水处理工程设计，徐新阳、于锋主编，化学工业出版社。给水厂处理设施设计计算，崔玉川等编，化学工业出版社。水处理构筑物设计与计算，尹士君、李亚峰等编著，化学工业出版社。一、冷却构筑物类型及构造组成冷却构筑物大体分为以下三类：水面冷却池、喷水冷却池和冷却塔。 水面冷却池利用天然池塘或水库，冷却过程在水面上进行，效率

2、低。喷水冷却池是在天然或人工池塘上加装喷水设备，以增大水和空气间的接触面。冷却塔是人工建造的，水通过塔内的淋水装置时，可形成小水滴或水膜，以增大水和空气的接触面积，提高冷却效果。 冷却塔形式较多，构造也较复杂。按循环水供水系统中的循环水与空气是否直接接触，冷却塔又分为敞开式(湿式)、密闭式(干式)和混合式(干湿式)三种。湿式冷却塔是指热水和空气直接接触、传热和传质同时进行的敞开式循环供水系统，图3.4.4为敞开式循环冷却系统流程图。图3.4.4为敞开式循环冷却系统流程图1-换热器；2-冷却塔；3-集水池；4-循环水泵；5-补充水；6-排污水；7-投加处理药剂干式冷却塔是指水和空气不直接接触，冷

3、却介质为空气，空气冷却是在空气器中实现的，所以只单纯传热如图3.4.5(a)；干湿式冷却塔是指热水和空气进行干式冷却后再进行湿式冷却的构筑物如图3.4.5(b)。湿式冷却塔是最常用的冷却塔。 图3.4.5 干式和干湿式冷却塔（a）干式冷却塔 （b）干湿式冷却塔 （1）水面冷却池水面冷却是利用水体的自然水面，水体水面一般有两种:：一是水面面积有限的水体，包括括水深小于3m的浅水冷却池和水深大于4m的深水冷却池；二是水面面积很大的水体或水面面积相对于冷却水量是很大的水体，如河道、海湾等。在图3.4.6的冷却池中，高温水由排水口排入湖内，在缓慢流向下游取水口的过程中，由于水面和空气接触，借自然对流蒸

4、发作用使水冷却。湖中水流可分为主流区、回流区和死水区。为提高冷却效果，应扩大主流区，减小回水区，消灭死水区。图3.4.6 冷却池水流分布冷却池一般最小水深为1.5m。水越深，冷热水分层越好(形成完好的温差异重流)，有利于热水在表面散热，同时也便于取到底层冷水回用。取水口排水口在平面、断面的布置、形式和尺寸以及水流行程历时，应根据原地实测地形进行模型试验确定，在近似估算冷却池表面积时，水力负荷为0.010.1m3/( m2h)。冷却池的设计计算可参考有关书籍。（2）喷水冷却池喷水冷却池(图3.4.7)是利用喷嘴喷水进行冷却的敞开式冷却池，在池上布置配水管系统，管上装有喷嘴。压力水经喷嘴(喷嘴前压

5、力为4969kPa)向上喷出，形成均匀散开的小水滴，然后降落池中。在水滴向上喷射又降落的过程中，有足够的时间与周围空气接触，改善蒸发与传导的散热条件。影响喷水池冷却效果的因素是：喷嘴形式和布置方式、水压、风速、风向、气象条件等。喷水池配水管间距为33.5m，同一支管上喷嘴间距为1.52.2m；池水水探1.01.5m，保护高度0.30.5m，估算面积时水力负荷为0.7l.2m3(m2h)。图3.4.7 喷水池示意（3）湿式冷却塔湿式冷却塔的类型在冷却塔内，热水从上向下喷散成水滴或水膜，空气由下而上(逆流式)或水平方向(横流式)在塔内流动，在流动过程中，水与空气间进行传热和传质，水温随之下降。湿式

6、冷却塔类型见表3.4.1与图3.4.8。表3.4.1 湿式冷却塔分类 注：表中湿式冷却塔类型（a）（h）见图3.4.8图3.4.8 各种类型湿式冷却塔示意1-配水系统；2-淋水填料；3-百叶窗；4-集水池；5-空气分配区；6-风机；7-风筒；8-除水器湿式冷却塔的构造组成冷却塔一般由配水系统、淋水填料、通风及空气分配装置、除水器、集水池、塔体等组成图3.4.9(a)为抽风式逆流冷却塔的工艺构造图。热水经进水管10流入塔内，先流进配水管系1，再经支管上的喷嘴均匀地喷到下部的淋水填料2上，水在这里以水滴或膜的形式向下运动。冷空气从下部经进风口5进入塔内，热水与冷空气在淋水填料中逆流条件下进行传热和

7、传质过程以降低水温，吸收了热量的湿热空气则是由风机6经风筒7抽出塔外，随气流挟带的一些小水滴经除水器8分离后回到塔内，冷水便流入下部集水池4中。抽风式横流冷却塔(图3.4.9(b)。热水从上部经配水系统1洒下，冷空气由侧面经进风百叶窗2水平流入塔内，水和空气的流动方向互相垂直，由淋水填料3中进行传热和传质过程，冷水则流到下部集水池中而湿热空气经除水器4流到中部空间，再由顶部风机抽出塔外。冷却塔的设计计算参考有关书籍。 图3.4.9（a）抽风式逆流冷却塔工艺构造1-配水系统；2-淋水填料；3-挡风墙；4-集水池；5-进风口；6-风筒；8-除水器；9-化冰管；10-进水管图3.4.9（b）抽风式横

8、流冷却塔工艺构造1-配水系统；2-进风百叶窗；3-淋水填料；4-除水器；5-支架；6-围护结构a.配水系统配水系统的作用是将热水均匀分配到冷却塔的整个淋水面积上。如分配不均，会使淋水装置内部水流分布不均，从而在水流密集部分通过阻力增大，空气流量减少热负荷集中，冷效则降低；而在水量过少的部位，大量空气未充分利用而逸出塔外，降低了冷却塔的运行经济指标。配水系统应在一定水量变化范围内(80110)配水均勾，对塔内气流阻力较小，并且便于维修管理。配水系统有管式、槽式和池式三种。管式配水系统又分为固定式配水系统(如图3.4.10)和由旋转布水器(如图3.4.12)组成的旋转管配水系统两种。水通过配水管上

9、的小孔或喷嘴(图3.4.11)均匀喷出分布在整个淋水面积上、旋转布水器是由旋转轴和若干条配水管组成的配水装置，它利用从配水管孔口喷出的水流反作用力，推动配水管绕旋转轴旋转，达到配水均匀的目的。槽式配水系统由配水总槽、配水槽1和溅水喷嘴2组成(图3.4.13)。热水经总、支槽，再经反射型喷嘴溅散成分散小水滴，均匀洒在填料上。该系统维护管理方便，但槽断面大，通风阻力大，槽内易沉积污物；它多用于大型塔或水质较差或供水余压较低的系统。图3.4.10 配水管系布置（a）树枝状布置（b）环状布置1-配水干管；2-配水支管；3-喷嘴；4-环形管图3.4.11 喷嘴形式（b）：1-中心孔；2-螺旋槽；3-芯片

10、；4-壳体；5-导锥（c）：1-螺旋喷嘴；2-喷嘴孔直下的靶子图3.4.12旋转布水器图3.4.13槽式配税水系统的组成1-配水槽；2-喷嘴图3.4.14 池式配水系统（a）平面；（b）纵向图3.4.14为池式配水系统，热水经流量控制阀由进水管经消能箱分布于配水池中，池底开小孔或装管嘴。该系统配水均匀，供水压力低，维护方便，但因受太阳辐射，易生藻类。它适用于横流塔。 b.淋水填料淋水填料的作用是将配水系统溅落的水滴，经多次溅散成为微细小水滴或水膜增大水和空气的接触面积，延长接触时间从而保证空气和水的良好热、质交换作用。水的冷却过程主要是在淋水填料中进行的，所以是冷却塔的关键部位。 淋水填料应有

11、较大的接触表面积和较小的通风阻力，表面亲水性能良好，质轻耐久，价廉易得，安装维护方便：按照其中水被淋洒成的冷却表面形式，可分为点滴式、薄膜式、点滴薄膜式二种类型。点滴式淋水填料由水平式倾斜布置的板条组成，如图3.4.15所示。图3.4.15点滴式淋水装置1-水膜；2-大水滴；3-小水滴 （a）弧形板条（b）十字形板条图3.4.16（1）薄膜式淋水装置散热的情况（2）斜交错（斜波）淋水填料图3.4.16（3）梯形波填料（4）折波填料图3.4.16（4）折波填料图3.4.17（1）蜂窝淋水填料图3.4.17（2）水泥格网淋水填料图3.4.18 弧形除水器薄膜式淋水填料常用的有：斜交错斜坡形、梯形、

12、波形和塑料折波形等几种，如图3.4.16所示。点滴薄膜式淋水填料常用的有水泥格网和蜂窝；淋水填料，如图3.4.17所示。在选择淋水填料时，应根据热力、阻力特性、塔型、负荷、材料性能、水质、造价、施工检修等因素来综合考虑。60o大中斜波、折波、梯型波填料在大、中型逆流式自然或机械通风塔中应用较广，但要防止堵塞和污垢。水泥格网填料自重大，施工较复杂，但价廉，强度高，耐久，不易堵塞，适应较差水质，在大、中型逆流钢筋混凝土塔中应用较多。大、中型横流塔多采用30。斜波、弧波或折波等填料。小型冷却塔则采用中波斜交错或折波填料。c.通风及空气分配装置在风筒式自然通风冷却塔中，稳定的空气流量由高大的风筒所产生

13、的抽力形式。机械通风冷却塔则由轴流式风机供给空气。在逆流塔中，空气分配装置包括进风和导风装置；在横流塔中仅指进风门。d.其它装置除水器(或收水器)的任务，是分离回收经过淋水填料层热、质交换后的湿热空气中的一部分水分，以减少水量损失，同时改善塔周围环境。图3.4.18为一弧形除水器。塔体主要起封闭和围护作用。冷却塔的设计计算可参考有关书籍。二、冷却构筑物的选择冷却构筑物的类型很多，应考虑工厂对冷却水温的要求，当地气象条件、地形特点、补充水的水质及价格、建筑材料等因素，通过技术经济比较选择。各种构筑物的优缺点及适用条件见表3.4.2。表3.4.2 各种构筑物的优缺点及适用条件 名称优点缺点适用条件

14、冷却池1.取水方便，运行简单2.利用已有的河、湖、水库或洼地l.受太阳辐射热影响，夏季水温高2.易淤积，清理较困难3.会对环境带来热污染影响1.冷却水量大2.所在地B有可利用的河、湖、水库3.夏季对冷却水的水温要求不甚严格喷水池1.结构简单、取材方便2.造价较冷却塔低3.可就地取材1.占地面积较大2.风吹损失大3.有水雾，冬季在附近建筑物上结冰霜1.要有足够大的开阔场地2. 冷却水量较小3.有可利用的洼地或水池开放式冷却塔1.设备简单，维护方便2.造价较低，用材易得1.冷却效果受风速、风向影响2.冬季形成水雾3.宽度受限制4.风吹损失较大5.占地面积比较大l.气候干燥，具有稳定较大风速的地区2.建筑场地开阔3.冷却水量较小 喷水式100m3/h 点滴式500m3/h4.对冷却后水温要求不太严格风筒式冷却塔1.冷却效果稳定2.冷却效果受风的影响小，风吹损失小3.运行费用低