闭式冷却塔常见“3”个故障
坑1:盘管材质选型错误,导致闭式冷却塔盘管锈穿漏水;
坑2:介质未添加防冻液,导致冬季设备停运后,介质出现结冰,撑破盘管;
坑3:喷淋水量计算错误,导致耗电成本大大增加。
闭式冷却塔的基本原理闭式冷却塔通过间接换热方式实现冷却,循环介质(如水或乙二醇溶液)在封闭的盘管内流动,通过喷淋水蒸发和空气对流带走热量。
闭式冷却塔的基本原理基于热交换、水蒸发冷却及空气流动作用三个主要过程:
一、热交换过程
1.热量传递介质
● 在闭式冷却塔中,通常使用水作为热量传递介质。被冷却的设备或系统(如工业设备、空调系统的冷凝器等)中的热量首先传递给循环水。
● 循环水在一个封闭的系统中流动,与外界环境没有直接接触,从而保证了水质的稳定性和防止杂质进入系统。
2.热交换器的作用
● 热交换器的主要功能是将设备中的热量高效地传递给循环水。
● 带有设备热量的循环水进入热交换器时,热量会从温度较高的一侧(循环水侧)传递到温度较低的一侧(冷却流体侧)。在闭式冷却塔中,冷却流体通常是空气,但与开式冷却塔不同的是,空气不直接与循环水接触。
二、水蒸发冷却过程
1.冷却盘管与喷淋系统
● 闭式冷却塔中的冷却盘管通常用金属制成,程螺旋状或其他形状,放置在冷却塔的内部。循环水在盘管内流动,与盘管外部的空气进行热量交换。
● 冷却塔配备喷淋系统,喷淋系统将一小部分循环水喷成细小的水滴,这些水滴会在盘管表面形成一层水膜。当空气在冷却塔的风机作用下通过盘管时,水滴会与空气接触。
2.蒸发散热原理
● 喷淋的水滴与空气接触式,水分会蒸发,蒸发过程中会吸收大量的热量,这部分热量来自盘管内循环水的热量。
● 伴随水分的蒸发,盘管内循环水的温度会逐渐降低。冷却后的水在闭式系统中循环,回到被冷却的设备中,再次吸收设备的热量,如此循环往复,达到持续冷却的目的。
三、空气流动过程
1.风机的作用
● 风机主要是促进空气在冷却塔内的流动。风机通常安转在冷却塔的顶部或侧面,通过旋转产生负压,将外界空气吸入冷却塔内部。
● 空气进入冷却塔后,经过冷却盘管和喷淋区域。风机的转速和风量可以根据实际需要进行调节,以控制空气与水之间的热量交换速率。
2.空气与水的热交换方向
● 在冷却塔内,空气与水进行逆流热交换。空气从下往上流动,而水是从上往下流动(盘管内)。这种逆流方式可以使空气和水之间的温差保持相对稳定,从而提高热交换效率。
闭式冷却塔的结构组成盘管:
耐腐蚀材料(如304不锈钢或铜管),内部流通待冷却介质。
喷淋系统:
均匀喷洒冷却水至盘管表面。
风机:
强制空气流动(轴流或离心风机);
水箱:
收集并循环喷淋水;
填料:
增强水与空气接触面积;
闭式冷却塔盘管的常见类型、材质及优缺点一、铜管(紫铜管)
优点:
1.导热性优异:紫铜管导热系数高(380W/m·k),热交换效率显著,适合中高温差场景。
2.耐腐蚀性强:天然耐水、弱酸/碱介质腐蚀,使用寿命长(通常20年以上)。
3.机械性能稳定:壁薄(8-10mm),但强度高,焊接工艺成熟(银基焊条),密封性好。
缺点:
1.成本高:铜价昂贵,初期投资约为不锈钢管的1.5倍。
2.重量较大:同等体积下比不锈钢管重,安装需额外支撑结构。
二、不锈钢管(304/316L)
优点:
1.耐腐蚀性极佳:尤其316L不锈钢可耐受强酸、盐雾等恶劣环境,寿命长达15-20年。
2.承压强度高:可承受高压工况,不易变形。
缺点:
1.导热系数低:导热系数(16W/m·k),需增加盘管面积或风量补偿效率。
2.加工难度大:焊接需氩弧焊工艺,技术要求高,易产生应力腐蚀开裂。
三、碳钢管(镀锌处理)
优点:
1.成本低廉:价格仅为铜管的1/3~1/2,适合预算有限项目。
2.加工方便:易焊接、切割,适合快速安装。
缺点:
1.耐腐蚀性差:需镀锌处理延长寿命,但长期仍易腐蚀(寿命约5-8年)。
2.结垢率高:表面粗糙易结垢,需频繁清洗,降低换热效率。
四、钛合金管
优点:
耐腐蚀性极强(尤其耐氯离子),轻量化,适用于海水冷却、核工业。
缺点:
成本极高(约为不锈钢的5倍),加工难度大。
五、铝合金管
优点:
轻便、导热性较好(约200W/m·k)。
缺点:
机械强度低,易被碱性介质腐蚀。
六、盘管选型关键因素:
1.介质性质:腐蚀性介质优先选择不锈钢或钛合金;洁净介质可选铜管。
2.工作温度:高温环境需避免铜管氧化或不锈钢应力腐蚀。
3.预算与寿命:长期高负荷场景优选铜/不锈钢,短期低成本项目考虑碳钢。
4.维护便捷性:复杂工况推荐易清洗的不锈钢或铜管。