马明　毛开清　谷峰　彭庆永

摘 要：冷却塔的作用是将携带的冷却水在冷却塔内与空气进行热湿交换，空气带着冷却水的废热送入大气散发，使冷却水水温下降，将宝贵的水资源循环利用。传统冷却塔主要依靠电力来驱动风扇，产生大量的电费，而这部分费用在企业成本支出中比例占比较大，给企业造成了很大的压力。文章所阐述的水矢量技术是一种新型的科研技术，其在冷却塔上的工业应用，刷新了传统式的冷却行业模式。对于业界冷却塔的设计应用具有很好的参考意义。关键词：水矢量;冷却塔;节水中图分类号：TU279.7+41  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）02-142-03

Abstract： The function of the cooling tower is to exchange heat and humidity with the air in the cooling tower. The air with the waste heat of the cooling water is sent to the atmosphere for emission， which makes the cooling water temperature drop and recycles the valuable water resources. The traditional cooling tower mainly relies on the power to drive the fan， which results in a large amount of electricity charges， which account for a large proportion of the cost of the enterprise， causing great pressure on the enterprise. The water vector technology described in this paper is a new type of scientific research technology. Its industrial application on the cooling tower refreshes the traditional cooling industry mode. It has a good reference for the design and application of cooling tower in the industry.Keywords： Water vector; Cooling tower; Water savingCLC NO.： TU279.7+41   Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）02-142-03

引言

傳统冷却塔多采用机械通风的方式对循环水进行冷却降温，根据流量的大小，配置不同规格的电机。冷却塔的冷却系统不管实际流量大小如何，风机都需要电机驱动旋转，以达到循环水降温的目的。同时，传统的冷却塔为保证冷却系统能够起到足够冷却，会在常规指标的基础上放大15%左右的余量，无形中增加了电能的耗量，不仅造成能源的浪费，还给企业增加了成本。

1 冷却塔系统概述

1.1 冷却塔原理及构造

冷却塔主要以水作为循环介质进行冷却，它是从水系统中吸收热量排至空气中，以达到降低水温的一种装置。利用水与空气流动接触后冷热交换产生蒸汽，再由蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等来散去工业上或制冷设备中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，保证整套系统的正常运行，装置一般为桶状或方形状。

冷却塔主要由塔体、集水盆、配水系统、淋水填料、风机及电机等部分构成。不同组合可以构造成不同型式的冷却塔。冷却塔塔体外型（如图1所示）线条设计多样化，设计原则应简洁、美观大方，保证与建筑物相协调。

1.2 水力驱动风机冷却塔系统

水力驱动风机冷却塔（如图2所示）是利用水轮机取代传统冷却塔电机作为冷却塔风机动力，使冷却塔风机由电机驱动改为水力驱动。冷却塔不需要用电，可以为企业节省费用支出，且冷却塔噪音相比原来的也要低很多。

水力驱动冷却塔采用涡轮增压水轮技术，水轮机轴与风机直接相连接，取消了中间减速器、传动轴等的连接。利用冷却塔设备原有的循环冷却系统中的水泵提升水循环推动风机散热，水力驱动风扇转动，实现节电效果。水力驱动冷却塔不仅改变了传统冷却塔用电机驱动风机的冷却降温方式，而且设计上不需要机械减速装置和电机，大大降低了冷却塔的震动和噪声，减少对环境的污染，实现了"零"电能消耗。

2 水矢量冷却塔设计应用

2.1 水矢量冷却塔与水动力冷却塔区别

无电水动力冷却塔的喷流是与水力的轴线相重合的，产生的推力也是沿轴线向前，因此水动力冷却塔的推力是水柱状向前，提供的是水柱的动能。水轮机虽然比传统的电力风机冷却塔要有很多优势，但其对水压要求较高，水压较低则不能带动水轮机转动，风叶也无法转动;或风机转速低，风量小，降温效果不理想;水压严重不足时，需增加水泵加大水力，势必要增加水泵电机，增加的水泵电机附加耗电费用不亚于传统冷却塔的耗电量，不能起到真正意义上的节电效果。

矢量技术，即可以转动的向量技术（如图3所示）。在一定压力、温度下，通过推力偏转、改变其角度，产生不同方向的矢量力，从而获得辅加的控制力矩，提升更强大的动力。水矢量冷却塔可在不改变任何原设计工况下工作，水压≥0.06MPa即可，无需给冷却循环水泵附加扬程。

2.2 水矢量冷却塔应用分析

2.2.1 压降：水压低，能耗低

水矢量技术可在不改变任何原设计工况下工作，水压≥0.06MPa即可，无需给冷却循环水泵附加扬程。其创新的技术：塔顶冷凝冷却装置回收雾化凝结水;上围热焓雾化喷室+Ⅱ维风叶散热;下围布水填料热水与冷风换热降温。水轮机则对水压要求较高，水压较低则不能带动水轮机转动，风叶也无法转动;或风机转速低，风量小，降温效果不理想。

2.2.2 温降：三次换热冷却过程---冷效比高

水与塔内的负压空气通过填料对流换热，达到第一次冷却效果;水矢量驱动喷头高速悬浮旋转，高温水发生相变，产生热焓雾化，散热充分、热交换迅速，达到二次冷却过程;热焓雾化蒸汽上升遇冷凝装置发生相变而凝结，达到三次冷却过程。

温控传感系统（如图4所示）随时传输水温运行信号，随时计算掌控冷却系统运行工况。

2.2.3 免电

水动力矢量技术高速驱动机芯+热焓雾化喷头装置（如图5所示），为冷凝冷却设备的核心部件，不用电，以水矢量驱动两级风叶、同时带动雾化喷头高速悬浮旋转。对冷却水质无特殊要求（海水除外）。

2.2.4 省水

水矢量冷却塔设备取消了传统的位于塔项的引风机，上、中、下结构根据流体动力学设计原理，塔项装有性能卓越的冷凝水回收装置。热焓雾化室水汽遇塔项的冷凝装置凝结为水，冷凝水下落遇到源源不断上升的水汽发生二次、三次……N凝结过程，最大限度地减少了蒸汽飘水。

超低噪音：无电机噪音，无电机传输震动噪音，无减速器传输摩擦噪音，优异的矢量热焓雾化技术，喷头将水雾化，大大降低了淋水噪音，噪声排放量<50dB。

2.3 水矢量冷却塔与电动冷却塔经济效益对比

要求问题，确保不增加水泵功率电耗。与常规冷却塔相比具有不可比拟的优势（如表1所示）。

3 结束语

冷却塔的冷却循环水中大多数含有钙、镁离子及酸式碳酸盐。这些成份会经常产生水垢，影响冷却塔的换热效果。管子及填料会因为严重结垢而堵塞，使冷却塔失去换热效果作用。有数据研究表明水垢对冷却塔换热影响巨大，随着结垢的加深会造成能源费用的浪费，增加企业的运营成本。保持冷却塔冷却管路通畅，减少沉积物积累，可以很好的提高效率、节约能源、延长设备的使用寿命，同时节省了企业生产时间和維护费用。

水矢量冷却塔除了能够很好地解决循环水结垢的问题，保障冷却塔良好冷却。而且还具有高效、环保、安全、无腐蚀的特点，能够保证冷却塔的长期使用。本文所述的水矢量技术在冷却塔的工业应用分析对于业界循环水冷却系统的实践应用具有一定的参考意义。

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