冷卻水系統(tǒng)
冷卻水系統(tǒng)通常有兩種：直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
1、 在直流冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水僅僅通過(guò)換熱設(shè)備一次，用過(guò)后水就被排放掉。
2、 循環(huán)冷卻地水系統(tǒng)又分封閉式和敞開(kāi)式兩種：
在循環(huán)過(guò)程中，冷卻水不暴露于空氣中，所以水量損失很少。水中各種礦物質(zhì)和離子含量一般不發(fā)生變化，而水的再冷卻是在另一臺(tái)換熱設(shè)備中用其他冷卻介質(zhì)來(lái)進(jìn)行冷卻的。
在敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水用過(guò)后也不是立即排放掉，而是收回循環(huán)再用。水的再冷卻是通過(guò)冷卻塔來(lái)進(jìn)行的，因此冷卻水在循環(huán)過(guò)程中要與空氣接觸，部分水在通過(guò)冷卻塔時(shí)還會(huì)不斷被蒸發(fā)損失掉，因而水中各種礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增加。為了維持各種礦物質(zhì)和離子含量穩(wěn)定在某一個(gè)定值上，必須對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充一定量的冷卻水，通常稱作補(bǔ)充水；并排出一定量的濃縮水，通稱排污水。
這種敞開(kāi)式循環(huán)冷水系統(tǒng)要損失一部分水，但與直流冷卻水系統(tǒng)相比，可以節(jié)約大量的冷卻水，且排污水也相應(yīng)減少。
二、 冷卻塔
敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中主要設(shè)備之一是冷卻塔。冷卻塔用來(lái)冷卻換熱器中排出的熱水。在冷卻塔中，熱水從塔頂向下噴淋成水滴狀，空氣則由下向上與水滴或水膜逆向流動(dòng)，或水平方向交流流動(dòng)，在氣水接觸過(guò)程中，進(jìn)行熱交換，使水溫降低。
在冷卻塔內(nèi)，熱水與空氣之間發(fā)生兩種傳熱作用，一是蒸發(fā)傳熱，二是接觸傳熱。蒸發(fā)傳熱是當(dāng)水在其表面溫度時(shí)的飽和蒸汽壓大于空氣中水蒸氣分壓時(shí)，水滴表面的水分子克服液態(tài)水分子之間的吸引力而汽化逸入空氣中，并帶走氣化潛熱，使液態(tài)水的溫度下降。每蒸發(fā)1kg水，要帶走約2.43x106J的熱量，蒸發(fā)傳熱帶走的熱量約占冷卻塔中傳熱量的75%~80%。接觸傳熱是當(dāng)空氣的濕球溫度低于水溫時(shí)，熱量從水傳向空氣，使空氣溫度提高而水溫度降低，帶走的熱量是顯熱，約占冷卻中傳熱量的20%~25%。
填料通常為聚乙烯材料壓制成波紋板式或T波式。
三、 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
冷卻水由循環(huán)泵送往系統(tǒng)中各換熱器，以冷卻工藝熱介質(zhì)，冷卻水本身溫度升高，變成熱水，此循環(huán)水量為R的熱水被送往冷卻塔頂部，由布水管道噴淋到塔內(nèi)填料上�？諝鈩t由塔底百頁(yè)窗空隙中進(jìn)入塔內(nèi)，并被塔頂風(fēng)扇抽吸上升，與落下的水滴和填料上的水膜相遇進(jìn)行熱交換，水滴和水膜則在下降進(jìn)程中逐漸變冷，當(dāng)?shù)竭_(dá)冷卻水池時(shí)，水溫正好下降到符合冷卻水的要求。空氣塔內(nèi)上升過(guò)程中則逐漸變熱，最后由塔頂逸出，同時(shí)帶走水蒸氣。這部分水的損失稱為蒸發(fā)損失E。熱水由塔頂向下噴濺時(shí)，由于外界風(fēng)吹和風(fēng)扇抽吸的影響，循環(huán)水會(huì)有一定的飛濺損失和隨空氣帶出的霧沫夾帶損失。這些損失掉的水，統(tǒng)稱為風(fēng)吹損失D。為了維持循環(huán)水中一定的離子濃度，必須不斷向系統(tǒng)中加入補(bǔ)充水量M和向系統(tǒng)外而排出一定的污水。這部分水量稱為排污損失B。
在敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)，系統(tǒng)中的水會(huì)愈來(lái)愈少，而水中各種礦物質(zhì)和離子含量就會(huì)愈來(lái)愈濃。為了使水中含鹽量維持在一定的濃度，必須補(bǔ)入新鮮水，排出濃縮水。通常在操作時(shí)，用濃縮倍數(shù)來(lái)控制水中含鹽的濃度。設(shè)以K表示濃縮倍數(shù)，則K的含意就是指循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度與補(bǔ)充水中某物質(zhì)的濃度之比。
用來(lái)計(jì)算濃縮倍數(shù)的物質(zhì)，要求它們的濃度除了隨濃縮過(guò)程而增加外，不受其他外界條件，如加熱、沉淀、投加藥劑等的干擾。通常選用的物質(zhì)有CI-、SiO2、K+等物質(zhì)或總?cè)芙夤腆w。
循環(huán)水系統(tǒng)在操作運(yùn)行時(shí)，不斷加入補(bǔ)充水和排出濃縮水，因此循環(huán)水中的離子濃度隨著運(yùn)行時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生變化。其變化的規(guī)律將根據(jù)補(bǔ)充水量和排污水量的大小而異，但最終會(huì)趨于一個(gè)定值。
四、 敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題
冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無(wú)機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽(yáng)光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的進(jìn)入，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會(huì)產(chǎn)生比直流系統(tǒng)更為嚴(yán)重的沉積物了附著，設(shè)備腐蝕和菌藻微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問(wèn)題。
（一）水垢附著
一般天然水中都溶解有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當(dāng)其濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，或者在經(jīng)過(guò)換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí)，會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：
Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O
冷卻水經(jīng)過(guò)冷卻塔向下噴淋時(shí)，溶解在水中的游離CO2要逸出，這就促使上述反應(yīng)向右方進(jìn)行。
Ca CO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導(dǎo)熱性能很差。不同的水垢，其導(dǎo)熱系數(shù)不同，但一般不超過(guò)1.16W/(m.K)，而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為45/(m.K)，可見(jiàn)水垢形成，必然會(huì)影響換熱器的傳熱效率。
（二）設(shè)備腐蝕
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，大量的設(shè)備是金屬制造的換熱器。對(duì)于碳鋼制成的換熱器，長(zhǎng)期使用循環(huán)冷卻水，會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔，其腐蝕的原因是多種因素造成的。
（1） 冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕
敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分地接觸，因此水中溶解的O2可達(dá)飽和狀態(tài)。當(dāng)碳鋼與溶有O2的冷卻水接觸時(shí)，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導(dǎo)電性，在碳鋼表面會(huì)形成許多腐蝕微電池，微電池的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)分別發(fā)生下列的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)：
在陽(yáng)極區(qū) Fe = Fe2++ 2e
在陰極區(qū) 1/2O2 + H2O +2e = 2OH-
在水中 Fe(OH)2 = Fe(OH)3 Fe2+ +2OH- = Fe(OH)2
這些反應(yīng)，促使微電池中的陽(yáng)極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。
（2） 有害離子引起的腐蝕
循環(huán)冷卻水在濃縮過(guò)程中，除重碳酸鹽濃度倍數(shù)增長(zhǎng)而增加外，其他的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會(huì)增加。當(dāng)CI-和SO4離子濃度增高時(shí)，會(huì)加速碳鋼的腐蝕。CI-和SO4會(huì)使金屬上保護(hù)膜的保護(hù)性能降低，尤其是CI-的離子交換半徑小，穿透性強(qiáng)，容易穿過(guò)膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽(yáng)極過(guò)程的進(jìn)行，使腐蝕加速，所以氯離子是引起點(diǎn)蝕的原因之一。
（3） 微生物引起的腐蝕
微生物的滋生也會(huì)使金屬發(fā)生腐蝕。這是由于微生物排出的粘液與無(wú)機(jī)垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當(dāng)溫度為25~30oC時(shí)，繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽產(chǎn)生H2S，引起碳鋼腐蝕。
上述各種因素對(duì)碳鋼引起的腐蝕常使換熱器管壁被腐蝕穿孔，形成滲漏，或工藝介質(zhì)泄漏入冷卻水中，損失物料，污染水體；或冷卻水滲入工藝介質(zhì)中，使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響�！竞贾葜醒肟照{(diào)清洗公司】
