本科毕业设计（论文）外文翻译译文
学生姓名： 院 （系）： 专业班级： 指导教师： 完成日期： 2014年 5月26日
冷 却 塔
如果冷却塔设备被用来向建筑空调提供冷却水，在这个过程中冷却水吸收的热能必须释放掉。释放蒸汽压缩过程产生的热能的两个最常用的方法是直接用空气冷却和用冷却塔。在冷却塔内，水在被不断循环蒸发中与周围空气进行热量交换。这种冷却水能够被用来吸收释放冷却设备冷凝器的热能。暖通空调应用中使用最广的冷却塔是机械通风冷却塔（如图4.2.13）。机械通风塔用一个或多个风机推动空气在塔内的流动，用一个换热器或填料层使循环水与空气充分接触，用一个水箱来收集物质循环水，和一个配水系统来确保水分散在塔的填料层中。
图4.2.14表示循环水和空气在逆流式冷却塔内相互作用的关系。蒸发冷却过程即水和空气充分接触，包括了同时进行的热质的交换。理想状态下，水通过配水系统形成飞溅或分裂成较小的水滴，增加了热交换中水的换热面积。通常用湿球来表示塔的大小和工作情况。它被定义为出塔冷却水和进塔空气湿球温度之间的差值。理论上，水在塔内循环可以到达湿球温度，但在实际工作中是不可能实现的。
图4.2.14逆流式冷却塔空气与水温度的关系
制冷设备与冷却塔组成的工作范围是由冷凝器热负荷和冷却水流程决定的，而并不是由冷却塔的容量决定的。冷却塔的工作范围用进出冷却塔的水温差表示。冷却塔的运行动力是其周围的湿球温度。平均湿球温度越低，冷却截越容易达到其设计运行参数。暖通空调应用的典型温度为6℃(10℉)。因此，要相同的热负荷条件下，炎热干燥气候中的冷却塔要比炎热潮湿环境中的冷却塔小得多。
正是因为冷却塔可以通过多种途径释放热量，这就允许设计者不考虑一些通常的问题，因而被广泛采用。机械通风冷却塔的主要优点是能把水冷却到周围3－6℃（5－10℉）的湿球温度，这就意谓着冷却塔能提供较低温度的冷凝水，改善（降低）了工作压头，从而提高制冷设备的工作效率。
冷却塔的设计
冷却塔的设计《ASHRAE系统和设备手册》（1996）提供了10多种冷却塔的设
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计方案。其中三种基本的冷却塔设计方案被常应用于暖通空调。根据于空气和水的流程方向和风机的安装位置，又可分为逆流诱导通风型、顺流诱导通风型和逆流强制通风型三种冷却塔。
冷却塔的通常组成部分是热交换设备或是填料层，它们安装在配水系统下方和风道中。最常见的填料层有微粒状和膜状两种。微粒填充通过把水分裂成较小的水珠，使水的可用换热面积趋于最大，并在空气流中保持较长一段时间。水是通过连续设置的微粒填料层被处理的。膜状填料层是通过迫使水流过薄填料层来达到上述的效果的。这些薄填料层被覆盖在密集分布的薄片上，以有利于水的垂直通过。如果冷却塔的空间受到限制，在一定热负荷条件下，通常选用膜状填料层会更加简便。微粒填料层对空气和水的比例问题表现得不够灵敏，而且在水质较差的环境中具有较好的运行性能，会使微粒填料层的沉淀物增多，这又是一个问题。
逆流诱导通风型冷却塔
逆流诱导通风型冷却塔内的空气被设置在塔顶的一个或多个风机抽出。空气通过塔底的基板进入冷却塔，然后与从塔顶基板进入的水进行接触。因此，在这个结构中，流体的流动方向是相反的（水由上往下流动，空气由下往上流动），图4.2.15表示了这个布局。在某些方面这个机械中，随着水通过逆流的空气，温度得到下降。同时，空气被加热加湿。进入气流的小水滴在挡水板处被阻挡下来，并流回到水箱中。空气和一些残留的小水滴通过风机从塔顶排出。然后水箱收集的冷却水被抽回冷凝器。
图4.2.15逆流诱导通风型冷却塔
由于空气均匀地分布在冷却塔的填料层里，通常逆流式冷却塔的运行要比顺流式冷却塔好得多。虽然这种前者要比后者高，需要较高的冷凝水泵压头，但有较高的排气速度，可以减速少废气在塔内的循环而出现的问题。
顺流式诱导通风型冷却塔
和逆流式冷却塔一样，顺流式冷却塔的风机也安装在冷却塔的塔顶（如图4.2.16）。空气从塔侧或塔底基板进入塔内，水平通过填料层。水从塔顶注入塔内的填
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料层中，在热交换器中与顺流的空气进行换热冷却（空气水平流动，水向下流动）。然后冷却水被收集到水箱中，并抽回到制设备的冷凝器。顺流式冷却塔改善了空气流动，因而要求的塔高相对较低，因此与逆流式冷却塔相比，顺流式冷却塔所需的冷凝器水泵压头较低。随着塔的高度的降低，有利于废气从塔顶到塔侧或塔底的循环，将影响到冷却塔的工作效率。
逆流式强制通风冷却塔
逆流式强制通风冷却塔的风机安装在塔底空气吸入口或靠近吸入口的位置（如图4.2.17）。和其他冷却塔相同，水也是向下通过塔的填料层，通过直接与大气进行换热而被冷却。与逆流诱导通风冷却塔的换热相似。对设备来讲，与诱导通风型相比，风机的振动也较小。同时由于风机排出的空气直接通过水箱，对水进行了进一步冷却，所以它又存在额外蒸发冷却的优点。但这种冷却塔也存在一些不足之处。首先，空气不均匀地通过填料层，降低了冷却塔的效率。其次，由于风机吸入口的风速较高，存在废气再循环的可能性，这将降低冷却塔的效率。这种冷却塔适用于中小型制冷系统。
材料
冷却塔为了能满足长期在潮湿环境中运行，需要一种满足要求的标准结构材料。除了湿环境以外，循环水在蒸发过程中，会使水具有较高的无机盐浓度。制造冷却塔各部件的材料要具有最好的耐腐蚀性和较低廉的价格。木材是过去冷却塔常用的材料。红木和冷杉通常通过化学防腐剂的处理后，被常用于制造冷却塔部件。像铬酸砷铜或铬酸铜的化学材料有助于防止真菌腐蚀和白蚁的破坏。
图4.2.16顺流式诱导通风型冷却塔
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图4.2.17逆流式强制通风冷却塔
中小型冷却塔的结构通常使用镀锌钢板。金属部件一般用黄铜或青铜制成。像驱动轴、有棱角的金属部件可由302号或304号不锈钢制成。铸造铁可在基础部件、电动机外壳和风机壳裤找到。在一些特殊部件上常采用带有塑料涂层的材料。
许多制造商在冷却塔的结构、管道、风机叶片、容器、档板的嵌入物和连接部件用玻璃纤维加强塑料（FRP）制成。填充材料、排风设备和挡板由聚乙烯氯化物（PVC）制成。填料层外壳和流体流通口通常要注入聚丙烯和丁二烯丙烯酸苯合成的材料。 混凝土通常用于直立式冷却塔水盆或水池。磁砖、砖一般应用于对美观方面有特殊要求的冷却塔。
性能
冷却塔的主要任务是释放制冷设备产生的热负荷。这种热能释放可以由一个完善系统完成。它可以把制冷设备的总压缩功和像风机和冷凝水泵产生的冷却塔负荷降到最低。在设计者完成整个冷却塔分析之前，包括冷却塔的选择范围、水和空气的比例、塔的形式、填充类型和结构、配水系统等必须被确定。表4.2.6收录了一些常用设计标准和冷却塔正常工作范围。
大多数暖通空调应用要求冷却塔使用冷却塔制造商提供的“零散的结构”部件。制造商代理人往往宣称他们的产品和适用标准都相当好。当根据表4.2.6要求，制定出设计程序方案后，就可以联系一个或多个冷却塔代理人，选择他们供应的合适的冷却塔。
制冷设备的控制方案 大多数冷却塔在通常的运行中受到负荷和周围环境湿球温度变化带来的影响。对一个典型的冷却塔，风机所用的电能相当于制冷压缩机所用电能的10%，冷凝水泵耗电量大约是压缩机的2－5%。当耗能量降到最小时，能够控制冷却塔向冷凝器提供足够的冷却水，是一较为理想的操作方案。大概大多数为暖通空调负荷提供冷却塔系统控制方案，通常把排出的混合水的温度维持在27℃(80℉)。风机的交替工作是达到这
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