一、冷却系统的类型
1、直流系统
早期工厂的冷却水系统采取直流系统。
冷却水从水源流经热交换器后又回流到水源处。
优点是
快速有效:水源处的水温较低;
灵活性:可在zui小的传热面条件下冷却。表现为腐蚀、污垢和微生物繁殖,但相对较小;
系统内由水引起的问题主要取决于原水的性质。由于水在系统内没有浓缩,一般不会发生明显的物理和化学变化,
冷却水系统内水的流量和温度的变化、加上水的性质各不相同(河水、湖水常含有大量悬浮物和沉积物,且随季节变化;水中常含铁和结垢的盐类),使得系统的管理工作更加复杂。
图3-1 直流冷却水系统 图3-2 封闭式循环冷却水系统
2、密闭式循环冷却水系统
1) 定义
水密闭循环,并交替冷却和加热,而不与空气接触。
在密闭系统中,冷却水携带的热量通常通过水-水换热器传给敞开式循环水系统中的循环水,热量再从水中散发到大气中去。
2) 组成
完全密闭的循环水系统;用于对水冷却或去除水中的热量的冷却器或热交换器。
3) 密闭系统在工业上的应用
(1)冷却气体管路的气体来冷却燃汽轮机或变压器冷却用的油冷却器;
(2)柴油发动机和气体发动机;
(3)制冷机;
(4)以控制可靠的工艺过程的温度为目的:
原子反应堆的辅助冷却器;炼铁高炉的炉体、风口等的冷却等。
4) 密闭系统的优点
(1)水温易控制;
(2)水质问题的控制简单化:补充水量少;
(3)补充水仅用于补偿水泵填料的泄露水量或因检修而排放的水量;
(4)水的蒸发很少;
(5)结垢程度较轻:一般用软化水或去离子水。
(6)腐蚀问题不严重:氧不是处于饱和状态。
3、敞开式循环冷却水系统
1) 定义
冷却水通过热交换器后,水温提高成为热水,热水经冷却塔曝气与空气接触,由于水的蒸发散热和接触散热使水温降低,冷却后的水再循环利用。又称为冷却塔系统。
图3-3敞开式循环冷却水系统
1-补充水(M);2-冷却塔;3-冷水池;4-循环水泵;
5-渗漏水(F);6-冷却水;7-冷却用换热器;8-热水(R);
9-排污水(B);10-蒸发损失(E);11-风吹损失(D);12-空气
2) 水冷却原理
通过水与空气接触,由以下三个过程共同作用的结果。
(1)水的蒸发散热
a. 水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜,扩大其与空气的接触面积和延长接触时间,加强水的蒸发,使水汽从水中带走汽化所需的热量,从而使水冷却。
b. 为了加快蒸发散热:
一方面应增加热水与湿空气之间的接触面积,以提供水分字逸出的机会;另一方面提高水气界面上的空气流动速度,以保持蒸发的推动力不变。
(2)水的接触传热
借传导和对流传热,称为接触传热。
水面与较低温度的空气接触,由于温差使热水中的热量传到空气中去,水温得到降低。温差愈大,传热效果愈好。
(3)水的辐射传热
不需要传热介质的作用,而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。
辐射传热只是在大面积的冷却池内才起作用。在其它类型的冷却设备中,辐射传热可以忽略不计。
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