馮浪

我國(guó)水資源儲(chǔ)量豐富，但是人均資源量卻相對(duì)較少，只能達(dá)到世界平均水量的1/3或者更少。北方部分缺水地區(qū)的缺水情況嚴(yán)重，水資源短缺依然成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)人民生活水平提高的重要制約性因素。大型工業(yè)企業(yè)在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的過程中，需要使用濕式冷卻塔，這種冷卻方式造成了水資源的大量消耗。改善冷卻塔的用水環(huán)境是目前企業(yè)研究與發(fā)展的重大問題。同時(shí)，濕式冷卻塔一方面會(huì)造成水體消耗，另外一個(gè)方面是會(huì)造成水體污染。加強(qiáng)對(duì)濕式冷卻塔的環(huán)保節(jié)約設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

一、環(huán)保節(jié)水型冷卻塔概況

濕式冷卻塔應(yīng)用在傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中具有其明顯的優(yōu)勢(shì)，濕式冷卻塔造價(jià)相對(duì)低廉，換熱效能較高以及降溫極限符合工業(yè)生產(chǎn)需要，這些都造成了濕式冷卻塔被廣泛應(yīng)用在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。但是，濕式冷卻塔同樣具有缺陷，在進(jìn)行蒸發(fā)換熱的過程中，水蒸發(fā)會(huì)造成大量熱量的流逝，實(shí)現(xiàn)降溫，但是同時(shí)造成了水體流逝。濕式冷卻塔的水體流失是實(shí)現(xiàn)降溫的前提條件，這對(duì)于我國(guó)存在的水資源不足情況，呈現(xiàn)出矛盾性。干式冷卻塔的水體流失為零，但是干式冷卻塔的降低效率相對(duì)更低，而且造價(jià)較高，不適用于工業(yè)生產(chǎn)。

通過綜合上述中的兩種冷卻塔特點(diǎn)，本文分析環(huán)保節(jié)約的冷卻塔，這種冷卻塔主要保留的是干濕式冷卻塔的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)和利用水資源的冷卻循環(huán)。本文中探討的環(huán)保節(jié)水型冷卻塔主要是在濕式逆流式的冷卻塔特征基礎(chǔ)上對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。形成了收水器干式換熱器的設(shè)計(jì)。這種情況冷卻塔在塔的一側(cè)設(shè)計(jì)的額空氣引風(fēng)道。并在這基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了換熱器的預(yù)設(shè)降溫。這樣做就能有效的保留水分同時(shí)降低溫度。

二、環(huán)境保護(hù)與節(jié)水型冷卻塔的換熱與氣動(dòng)分析

根據(jù)上述內(nèi)容的結(jié)構(gòu)分析，環(huán)保型的冷卻塔在收水器和下部分的設(shè)計(jì)上明顯有了改進(jìn)。這部分在整個(gè)結(jié)構(gòu)當(dāng)中可以被作為是濕段，換熱器則可以被看作為干段，基于這種情況，兩個(gè)部門共同組成了冷卻器的整個(gè)系統(tǒng)，其中體積流量情況分別用GI、GZ表示。在此基礎(chǔ)上，在實(shí)現(xiàn)風(fēng)筒與系統(tǒng)之間的連接。風(fēng)機(jī)向系統(tǒng)提高工全壓。

這個(gè)過程中，濕段的空氣阻力主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：系統(tǒng)風(fēng)口受阻情況、導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)的受阻情況、氣流轉(zhuǎn)彎的風(fēng)阻情況以及、淋水裝置承受力阻情況以及水裝置的承受力阻情況等。而空氣換熱器的換熱計(jì)算主要采用： NTU法對(duì)換熱器進(jìn)行分微元層計(jì)算。需要指出的是，冷卻塔整體總空氣阻力及總空氣流量應(yīng)當(dāng)與所采用風(fēng)機(jī)的性能曲線相匹配，因此新型塔塔內(nèi)換熱及阻力計(jì)算需要對(duì)各部分進(jìn)行禍合匹配、迭代計(jì)算。系列計(jì)算結(jié)果分析表明：新型塔尤其適合年平均氣溫較低的地區(qū)，因?yàn)楦汕驕囟仍降停瑩Q熱器的冷卻效果越好；且冷卻塔的截面尺寸越小，整體匹配后換熱器可承擔(dān)的冷卻負(fù)荷越大，從而節(jié)水率越大。

三、計(jì)算設(shè)計(jì)分析

本文在進(jìn)行環(huán)保節(jié)水型冷卻塔設(shè)計(jì)分析過程中主要結(jié)合了我國(guó)北方的氣候條件，在進(jìn)行設(shè)備的搭配過程中主要采用的是有助于保持水分以及換熱器等情況。另外，就是在不同的環(huán)境當(dāng)中，空氣干球會(huì)出現(xiàn)溫度差變化，設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)當(dāng)將這個(gè)內(nèi)容放在計(jì)算內(nèi)容當(dāng)中。根據(jù)具體情況分析，環(huán)境干球溫服的變化主要與換熱器以及填料層相關(guān)。干球出現(xiàn)的溫度變化，主要與換熱器溫降關(guān)聯(lián)在一起。且環(huán)境干球的溫度會(huì)隨著環(huán)境溫度以及水降溫情況遞減。

我國(guó)的北方城市如內(nèi)蒙古等嚴(yán)重缺水，年平均氣溫低，每年絕大多數(shù)時(shí)間都在15℃以下，而且非常長(zhǎng)的時(shí)間是在零度以下，有時(shí)甚至零下30多度，這樣的氣候非常有利于新型冷卻塔的應(yīng)用。由于當(dāng)環(huán)境溫度很低時(shí)，普通濕塔在填料層下端進(jìn)風(fēng)口處會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰問題。

由于環(huán)保節(jié)水型冷卻塔本身的溫度降低呈現(xiàn)逐漸遞增的情況，冷卻塔的出口空氣當(dāng)中空氣濕度也會(huì)逐漸降低，當(dāng)空氣相對(duì)濕度達(dá)到一定程度之后，這種逐漸降低的過程中又會(huì)趨緩，并呈現(xiàn)逐漸增加的情況。造成冷卻塔出口空氣相對(duì)變化的主要原因是出口空氣當(dāng)中存在一部分的水蒸氣，這部分水蒸氣主要是受到循環(huán)部分的水蒸發(fā)所致的。另外一部分的水蒸氣則是存在于空氣當(dāng)中的。在進(jìn)行具體的計(jì)算過程中環(huán)境空氣具有相對(duì)濕度穩(wěn)定的特征，這種情況下，入口的空氣中會(huì)造成水蒸氣的總量減少，相對(duì)的循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)總量就會(huì)增加。

總之，采用結(jié)合了干濕式冷卻塔優(yōu)勢(shì)特征的環(huán)保節(jié)水型冷卻塔具有兩者共同的有點(diǎn)，但是同時(shí)卻能很好的減弱兩者的不足。濕式冷卻塔在進(jìn)行熱交換過程中，工作效率較高，同時(shí)造價(jià)低廉。另外一方面，干式冷卻塔具有無水蒸發(fā)特征，但是存在著造價(jià)高等劣勢(shì)。環(huán)保節(jié)約型的冷卻塔將這些問題都一一克服，因此，在節(jié)水以及環(huán)保性能上效果俱佳。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，節(jié)約環(huán)保型的冷卻塔設(shè)計(jì)主要目的是為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的濕式冷卻塔水資源節(jié)約和保護(hù)。本文通過計(jì)算研究表明，上文中的設(shè)計(jì)內(nèi)容缺失具有節(jié)約環(huán)保的作用，能夠有效的降低水體污染以及水資源的節(jié)約。同時(shí)，還會(huì)實(shí)現(xiàn)冷卻塔出口的空氣濕度以及露點(diǎn)溫度的降低。尤其是在降低水污染方面，效果明顯。對(duì)于北方地區(qū)而言，節(jié)水與環(huán)境保護(hù)意義重大。

（作者單位：553513貴州省盤縣老廠鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心）