横流式冷却塔是一种通过空气与水的热质交换实现冷却的设备,其核心结构与运行机制具有显著技术优势,在工业及民用领域应用广泛。该设备采用水平进气、垂直落水的气流组织方式,冷却水从塔顶均匀喷淋至填料层,形成大面积水膜,空气则从塔体两侧水平进入,与水流形成垂直交叉流动。这种设计使热交换效率显著提升,冷却水温度降幅可达5-10℃。其填料层采用双向点波片结构,通过表面凸点增强水膜均匀性,较传统填料热交换面积提升30%以上,同时通风阻力降低25%,有效减少风机能耗。
1、塔体结构(Tower Structure)
功能:支撑整个冷却塔的骨架和外壳。
组成:
框架:通常由镀锌钢、不锈钢或玻璃钢(FRP)制成,提供结构强度。
外壳/面板:由玻璃钢(FRP)或金属材料制成,起到围护、防风、防雨和美观的作用。FRP面板具有优异的耐腐蚀性和长寿命。
2、进风系统(Air Inlet System)
功能:引导环境空气均匀、低阻力地进入塔内。
组成:
进风格栅(Air Inlet Louver):位于塔体两侧。其主要作用是:
导流:使空气均匀分布进入填料区。
防溅水:防止塔内水滴被气流大量带出(减少飘水损失)。
防异物:阻挡树叶、杂物进入。
进风百叶窗:有时与格栅集成,可调节进风量(较少见)。
3、配水系统/布水系统(Distribution/Water Distribution System)
功能:将从冷凝器或工艺设备返回的热水均匀地喷洒到填料的整个表面,形成水膜或水滴,为热交换做准备。
组成(重力式配水常见):
配水槽(Distribution Troughs):位于填料上方,通常为PVC或FRP材质,热水通过管道流入槽中。
溅水喷头/溅水碟(Spray Nozzles/Splash Bars):安装在配水槽底部或下方,将水流打散成细小水滴或水膜,确保在整个填料宽度上分布均匀。这是横流塔的关键部件。
4、热交换填料(Fill Media/Packing)
功能:增大水与空气的接触面积和接触时间,是实现热交换的核心区域。热水在填料表面形成水膜,空气横向穿过时,部分水蒸发吸热,从而降低水温。
类型:
点滴式填料(Splash Type):由多层溅水条(如PVC条)交错排列组成,水流逐层跌落并被打散成水滴。阻力小,不易堵塞,适合水质较差的场合。
薄膜式填料(Film Type):由波纹状PVC薄板粘结而成,水流在板表面形成连续水膜。换热效率更高,但对水质要求较高,易结垢堵塞。
材质:通常为改性PVC,具有良好的亲水性、阻燃性和耐腐蚀性。
5、风机系统(Fan System)
功能:提供动力,强制空气穿过填料,增强通风效果(机械通风式冷却塔)。
组成:
风机(Fan):通常是轴流式风机,由多个叶片组成,产生大风量、低风压的气流。
电机(Motor):驱动风机旋转。通常为户外型、防水防潮的电机。
传动装置(Drive Mechanism):
直联式:电机直接安装在风机主轴上,结构简单,效率高,维护少(现代主流)。
皮带传动式:电机通过皮带和皮带轮驱动风机,可调节风量,但需定期检查皮带张紧度和更换。
风筒(Fan Cowl):导流罩,安装在风机外围,引导气流向上排出,提高风机效率。
6、收水器/除水器(Drift Eliminator)
功能:安装在填料上方、风机下方。捕获随气流带出的微小水滴(飘滴),降低飘水损失(通常可降至0.001%-0.01%),并防止水雾对周围环境造成影响。
材质与结构:由PVC制成的多折向通道板,气流通过曲折通道时,水滴因惯性碰撞板壁而被捕获,汇流后落回塔内。
7、集水盘/水池(Cold Water Basin/Sump)
功能:收集经过冷却后下落的冷水,并暂时储存,供循环水泵重新抽送至系统。
特点:
通常位于塔体底部。
内部设有过滤网或格栅,防止杂物进入水泵。
设有排污口,用于定期排放浓缩水和沉积物。
设有溢流口,防止水位过高。
材质多为镀锌钢、不锈钢或FRP。
8、补水系统(Make-up Water System)
功能:补充因蒸发、飘水和排污而损失的水量,维持集水盘水位稳定。
组成:
补水管:连接城市供水或软化水系统。
浮球阀(Float Valve):最常见的方式,根据水位自动开启或关闭补水。
电动阀+液位计:更精确的控制方式,常用于自动化系统。
9、控制系统(Control System)
功能:监控和调节冷却塔的运行。
组成:
控制箱:包含断路器、接触器、热继电器等电气元件。
传感器:如温度传感器(进出水)、液位开关。
控制器:可能是简单的启停控制,或复杂的PLC/变频器,用于根据水温自动启停风机或调节风机转速(变频控制),实现节能运行。