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冷却水塔的功能以及型式介绍

一、冷却水塔的功能及基本原理

所谓冷却水塔顾名思义即是应用于散热冷却为目的之塔状洒水系统;以一般常见于楼顶之中小型空调用冷却水塔而言,其结构不外乎一圆型或方形壳体,而壳体内由上而下分别为一抽风马达及带动之抽风扇,挡水板,撒(散)水器,散热材(填充材),入风口,最底下为水槽、进出水管及抽水马达,其功能为将空调主机所吸收或产生之热能经由冷却水的传送在冷却水塔中藉由水与空气的直接接触将热能排放至大气中。由于水具有高潜热(蒸发热)热能,加上取得容易,而空气具有吸湿能力,在这种有利条件下,冷却水塔成为散热最有效且最便宜的工具。

冷却水塔内挡水板主要用于阻挡细小水滴的散失,当热水透过洒水喷嘴均允喷洒在冷却水塔内之填料上端,藉由重力向下方流动,由于空气的反向流动会造成较小液滴随空气流往上带走,为了减少冷却水的损失,须于水塔洒水喷嘴上方设置挡水版装置,小液滴遇到挡水装置受到阻挡而附着于档水版上,等档水版上之液滴累积至较大时,当其重力高于空气流带动之阻抗反向力时,水滴便会向下掉落于填料上。

二、冷却水塔形式分类简介

冷却水塔形式种类相当多,依空气驱动型式大致可分为机械力驱动型(Mechanical draft)及自然对流型(Nature Draft);依空气与水的相对流路方向,冷却水塔基本上又可分为反向流式(俗称逆流式或反流式)及交流式(俗称横流式或交流式);依冷却水环路又可在分为密死循环路型冷却水塔或称为密闭式冷却水塔,另一种即为开放环路型冷却水塔或称为开放式冷却水塔,其中密死循环路型冷却水塔又称为蒸发型冷却水塔。有关各型冷却水塔之特点将叙述如下。

三、机械驱动空气型(Mechanical Draft)冷却水塔

特色是藉由一机械动力(一般即为马达风扇)驱使空气流动,与水塔内冷却水或热交换器进行热质传递,藉以降低冷却水温度。依风扇位置可分为抽风式及吹入式两种,所谓吹入式是用风扇将空气吹入壳体内侧与壳内冷却水进行热质传交换作业,通常由壳的下方吹入,吸收水蒸气之湿空气则由上方吹出,此型依风扇之型式可分为离心式及轴流式,图2所示即为离心式风扇,离心式者其特色为具有较高之风压,可运用于较高阻抗设计之热交换散热填料。一般常见于蒸发型冷却水塔。图3所示为轴流吹入式冷却水塔之一例,亦有用双层风叶型者以增加轴流风扇之风压。

吹入式冷却水塔是透过风扇将外气吹入塔内,因此塔内空气为正压(大于一大气压),密度亦较高于大气压力下之空气密度,因此空气之热交换系数略高,这是吹入式冷却水塔的优点。通常吹入式冷却水塔之塔的周边气密度(封闭度)要求较高,原因是避免塔内空气无法完全由顶端吹出,造成空气未能完全与冷却水充分接触进行热质传递;其次吹入式受风扇叶片影响其空气动能于入口端局部较大,局部风速亦会较高,而末端(出风口端)之出口空气流分散,出风速度较为平稳,局部出风动力不若抽风式者高,因此相对而言出风回流的情形较多,此为吹入式冷却水塔的缺点。

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