密閉式冷卻塔，簡稱閉式冷卻塔，（也叫蒸發(fā)式空冷器，封閉式冷卻塔）將管式換熱器置于塔內，通過流通的空氣、噴淋水與循環(huán)水的熱交換保證降溫效果。由于是閉式循環(huán)，其能夠保證水質不受污染，很好的保護了主設備的高效運行，提高了使用壽命。外界氣溫較低時，可以停掉噴淋水系統(tǒng)，起到節(jié)水效果。推著國家節(jié)能減排政策的實施和水資源的日益匱乏，近幾年密閉式冷卻塔在冶金、航空、電力、化工、機械、石油、食品、塑料、橡膠等等行業(yè)得到了廣泛的應用。
密閉式冷卻塔技術的發(fā)展及現(xiàn)狀
在開放式冷卻塔中，冷卻水與空氣直接接觸，所以使用過一段時間后，冷卻水會有污垢現(xiàn)象產(chǎn)生，不易清洗，進而管路堵塞，設備傳熱效果下降。密閉冷水塔則可避免這一情況，管內之工作流體不與空氣直接接觸，保持了工作流體的清潔。
密閉式冷卻塔源于蒸發(fā)冷卻器，始于上個世紀中期，隨著化工、冶金、電子工業(yè)的發(fā)展，才逐漸開始被應用。對于蒸發(fā)冷卻技術，早在公元前250年，古埃及人就己經(jīng)懂得利用水分蒸發(fā)進行供冷。上個世紀，世界各國對蒸發(fā)冷卻技術也進行過多方面的研究，到了70年代，能源危機的出現(xiàn)使得蒸發(fā)冷卻技術的應用逐步得到重視。在80年代，當發(fā)現(xiàn)對人類生存構成巨大威脅的災難性氣候都和空調制冷行業(yè)有關以后，蒸發(fā)式冷卻技術等利用自然條件取得冷量的被動式供冷技術得到了迅速發(fā)展。美國人ASHRAE為此成立了名為“蒸發(fā)冷卻”的技術委員會，旨在提倡應用蒸發(fā)冷卻技術，收集并出版蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的應用、安裝、運行與維護數(shù)據(jù)，發(fā)布規(guī)范、標準，肯定并獎勵對蒸發(fā)冷卻的研究，以此來推廣蒸發(fā)冷卻設備在全世界的應用。
Parker和Treyball基于忽略蒸發(fā)到冷卻空氣中的水量，假設在常溫下將飽和空氣的焓看作溫度的線性函數(shù)，從蒸發(fā)式冷卻器的管內介質傳熱、傳質性能出發(fā)，闡述了蒸發(fā)式冷卻器的傳熱、傳質機理，并通過實驗得到了傳熱膜系數(shù)的關聯(lián)式。
Mazushina對蒸發(fā)冷卻器的熱力計算，提出可假定管外噴淋水溫度恒定或者認為噴淋水膜溫度變化的計算方法，并在編著的熱交換器手冊中詳細地介紹了一套換熱器的設計計算方法。
Webb將冷卻塔、蒸發(fā)式冷凝器和蒸發(fā)式冷卻器三者的理論模型統(tǒng)一起來，水膜的傳熱系數(shù)和通過水膜傳遞給空氣的傳質系數(shù)分別用不同的系數(shù)表示。隨后，Webb和Villacres用三個運算法則和計算模型來描述和分析了冷卻塔、流體冷卻器和蒸發(fā)式冷凝器。
Peterson采用數(shù)值模擬的方法來分析間接蒸發(fā)冷卻，但數(shù)值模擬與實驗測試數(shù)據(jù)的比較表明模型對一些運行條件下系統(tǒng)能量的節(jié)約和系統(tǒng)特性的準確預測存在一定的缺陷。在這種條件下，Peterson推薦使用試驗數(shù)據(jù)得來的相關系數(shù)來獲得必要的設計與特性依據(jù)。
Wo Jciech Zalewski提出一種水與空氣以逆流形式來冷卻盤管中流體的數(shù)學模型，并通過運用傳熱和傳質之間的類比來得到傳質系數(shù)。JorgeFacao對一個小型密閉式冷卻塔進行了傳熱傳質測試，擬合傳熱過程關聯(lián)式，得出的熱質傳遞關系式與簡化的理論模型比較吻合。
國內在蒸發(fā)冷卻技術方面的研究也做了一些工作，包括蒸發(fā)冷卻理論的研究、密閉式冷卻塔的性能試驗研究等。
劉乃玲等人以要求換熱面積最小、阻力最小為限制條件，對閉式冷卻塔的管式蒸發(fā)冷卻器的結構優(yōu)化進行了研究，分析了結構參數(shù)對管式蒸發(fā)冷卻器的面積及風機和水泵能耗的影響。
李子鈞等人以各種逆流密閉式冷卻塔換熱模塊為研究對象，分析不同情況下的淋水溫度分布，并提出了一套熱力計算方法。
劉晶分析了密閉式冷卻塔冷卻過程的換熱機制，建立了穩(wěn)態(tài)換熱模型，并根據(jù)解析求解結果編制穩(wěn)態(tài)換熱仿真程序，利用該程序對密閉式冷卻塔內部流體溫度和焓值分布進行模擬計算，將塔內流體的出口參數(shù)的理論計算結果與實測數(shù)據(jù)進行比較，最大誤差在9%以內，證明了該結果的可靠性。
趙芳平研究了密閉式冷卻塔中通過對中央空調冷卻水系統(tǒng)的清洗和水質處理，來提高換熱效率，防止和減少腐蝕，延長空調的使用壽命。
牛潤萍等人主要研究空氣焓值、含濕量、冷卻水溫等的分布情況，通過對閉式冷卻塔內部換熱機理的研究，建立數(shù)學模型而得到解析解來探討對閉式冷卻塔性能的影響規(guī)律。李永安等人則利用所建的小型實驗臺對空調系統(tǒng)用密閉式冷卻塔的各項性能指標進行測試，通過對密閉式冷卻塔的熱工性能模擬以及空氣入口參數(shù)，空氣質量流量，噴淋水量等參數(shù)的研究對冷卻塔性能的影響，得到了冷卻盤管空氣阻力計算式。
劉東興等人，分析了空氣和水的熱、質交換過程，在遵循能量守恒和物質守恒定律基礎上，建立了逆流密閉式冷卻塔淋水填料熱、質交換的數(shù)學模型。利用迭代法，通過計算機程序求解模型，并進行了實驗驗證。研究結果表明：數(shù)學模型計算所得到的計算值與實驗測量值進行比較，偏差在0.25%以內。
游江等人基于CFD軟件和逆流密閉式冷卻塔相關理論，對氣流運動采用標準k-ε湍流模型，填料區(qū)、雨區(qū)和盤管區(qū)采用離散相模型計算，對填料區(qū)的膜狀流動用滴狀流動近似模擬。模擬分析了淋水密度和環(huán)境條件對冷卻塔熱力特性的影響，并分析得到了使冷卻塔性能達到最優(yōu)的無量綱參數(shù)氣水比的取值，得到如下結論：淋水密度和環(huán)境條件對逆流密閉式冷卻塔的換熱效果影響很大。
周文淵等人提出了一種新型結構的密閉型濕式冷卻塔，冷卻水與噴淋水通過銅管換熱，且在冷卻塔中布置塑料管增加空氣和噴淋水的傳質面積，噴淋水和空氣在銅管和塑料管表面進行熱質交換。并且基于一維瞬態(tài)數(shù)學模型，考察了該冷卻塔在不同運行條件下的性能，并與傳統(tǒng)閉式冷卻塔進行比較，得到了關于這種新的密閉型濕式冷卻塔的可行性的結論。
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