*节 循环冷却水处理概况

一、冷却系统的类型

1、直流系统

早期工厂的冷却水系统采取直流系统。

冷却水从水源流经热交换器后又回流到水源处。

优点是

快速有效：水源处的水温较低；

灵活性：可在zui小的传热面条件下冷却。表现为腐蚀、污垢和微生物繁殖，但相对较小；

系统内由水引起的问题主要取决于原水的性质。由于水在系统内没有浓缩，一般不会发生明显的物理和化学变化，

冷却水系统内水的流量和温度的变化、加上水的性质各不相同（河水、湖水常含有大量悬浮物和沉积物，且随季节变化；水中常含铁和结垢的盐类），使得系统的管理工作更加复杂。   来源：自清洗过滤器 北京齐天圣马环保设备有限公司



、密闭式循环冷却水系统

1） 定义

水密闭循环，并交替冷却和加热，而不与空气接触。

在密闭系统中，冷却水携带的热量通常通过水-水换热器传给敞开式循环水系统中的循环水，热量再从水中散发到大气中去。

2） 组成

*密闭的循环水系统；用于对水冷却或去除水中的热量的冷却器或热交换器。

3） 密闭系统在工业上的应用

（1）冷却气体管路的气体来冷却燃汽轮机或变压器冷却用的油冷却器；

（2）柴油发动机和气体发动机；

（3）制冷机；

（4）以控制可靠的工艺过程的温度为目的：

原子反应堆的辅助冷却器；炼铁高炉的炉体、风口等的冷却等。

4） 密闭系统的优点

（1）水温易控制；

（2）水质问题的控制简单化：补充水量少；

（3）补充水仅用于补偿水泵填料的泄露水量或因检修而排放的水量；

（4）水的蒸发很少；

（5）结垢程度较轻：一般用软化水或去离子水。

（6）腐蚀问题不严重：氧不是处于饱和状态。

3、敞开式循环冷却水系统                      来源：自清洗过滤器 北京齐天圣马环保设备有限公司

1） 定义

冷却水通过热交换器后，水温提高成为热水，热水经冷却塔曝气与空气接触，由于水的

蒸发散热和接触散热使水温降低，冷却后的水再循环利用。又称为冷却塔系统。

2） 水冷却原理

通过水与空气接触，由以下三个过程共同作用的结果。来源：自清洗过滤器 北京齐天圣马环保设备有限公司

（1）水的蒸发散热

a. 水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间，加强水的蒸发，使水汽从水中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。

b. 为了加快蒸发散热：

一方面应增加热水与湿空气之间的接触面积，以提供水分字逸出的机会；另一方面提高水气界面上的空气流动速度，以保持蒸发的推动力不变。

（2）水的接触传热

借传导和对流传热，称为接触传热。

水面与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中去，水温得到降低。温差愈大，传热效果愈好。

（3）水的辐射传热

不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。

辐射传热只是在大面积的冷却池内才起作用。在其它类型的冷却设备中，辐射传热可以忽略不计。

3） 冷却设备的种类与结构

在循环冷却水系统中，用来降低水温的构筑物或设备成为冷却构筑物或冷却设备。按其热水与空气接触方式的不同，可分为：

（1）水面冷却构筑物

工业上*种循环冷却方法，又称凉水池。

过程：需要冷却的水流入池内，通过自然蒸发、辐射和对流传热逐渐将水冷却到适当再用的温度。

靠蒸发散热约占总散热量的55%，因而比冷却塔要小些（蒸发散热占80%）。

冷却过程缓慢，效率低，温差小。且需要很大的贮水池。                  来源：自清洗过滤器 北京齐天圣马环保设备有限公司

（2）喷水池

池内装有水管、喷嘴或电动喷水组件，由喷嘴把水喷到大气中，从而增加了蒸发量，即使在较小的水池也能加速冷却。

设在建筑场地开阔处的水池的冷却效果要好些。

水的消耗大，约为循环水量的1.0-5.0%。

易带入周围的杂质。

（3）冷却塔                         来源：自清洗过滤器 北京齐天圣马环保设备有限公司

是一个塔型建筑，水气热交换在塔内进行，可以人工控制空气流量来加强空气与水的对流作用来提高冷却效果。

占地面积小、冷却效果好。

包括自然通风式和机械通风式。

冷却塔包括通风筒、配水系统、淋水装置、通风设备、收水器、集水池等部分。

4） 冷却塔效率的衡量指标

（1）冷却幅高（也称湿球温差）

冷却水温和空气湿球温度的差值 T2-τ。τ代表该地热水冷却所能达到的极限值。

T2-τ越小，效能越高。

（2）冷却幅宽

冷却塔的回水和出水温度的差值，T1-T2。

（3）淋水密度

指冷却塔单位面积上的热水喷洒负荷，m3/（m2h）。淋水密度与冷却幅宽、水的比热的乘积称为冷却构筑物单位面积的热负荷，W/（m2（kcal/（m2h））。

5） 敞开式冷却水的水工况               来源：自清洗过滤器 北京齐天圣马环保设备有限公司

冷却过程中的三种损失:    M = E + D + B

M、E、D、B分别代表补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污量（包括泄漏损失）。

由              Q = R （ tw2 - tw1 ） x = E （ I - tm ） R

式中：X-- 冷却塔中水温降低1℃时因蒸发而散失的热量与总散失热量的比值；

I -- 为循环水平均温度下蒸汽的热焓值（25℃时饱和蒸汽为608 kcal/kg）；

tm -- 为进出口的平均水温。

则有：E=x△t/（i-tm）=0.17 x△t

式中： X在夏季为1.0，冬季0.5，春秋0.75。

（1）蒸发损失E           E = a （R-B）, a = e （t2-t1）

（2）风吹损失D           D = （0.2%-0.5%） R

（3）排污损失B           B+W=E/（K-1）

（4）渗漏损失F          不可忽略的因素。

（5）离子浓度的改变

D（Vc）=McMdt – Bcdt

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C = MCM/B + （c0 – MCM/B） EXP[-B（t-t0）/V]

（6）浓缩倍数

指循环水中某物质的浓度和补充水中某物质的浓度之比。一般还可以以某种有代表性的可溶性离子或物质。

K = S循 / S补

M = E K / （K-1）

（7）循环水中盐类的浓缩

补充水在系统中的停留时间为：T=V/M

由于M比V要小得多，足以使补充水中任何量的化学组分显示潜在的结垢和腐蚀倾向。

V容积的水循环一次所需的时间为：a=V/R

则补充水在系统中逗留时间内循环的次数为：N=T/a=（V/M）/（V/R）=R/M

第二节 冷却水的腐蚀控制                      
一、冷却水中金属腐蚀的机理

由以上的金属腐蚀机理可知，造成金属腐蚀的是金属的阳极溶解反应。因此，金属的腐蚀破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而阴极区是不腐蚀的。

孤立的金属腐蚀时，在金属表面上同时以相等速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合。互相耦合的反应称为共轭反应，而相应的腐蚀体系则称为共轭体系。在共扼体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应速度相等。此时，阳极反应释放

出的电子恰好为阴极反应所消耗，金属表面没有电荷的积累，故其电极电位也不随时间而变化。

从以上的讨论中可以看到，在腐蚀控制中，只要控制腐蚀过程中的阳极反应和阴极反应两者中的任意—个电极反应的速度，则另一个电极反应的速度也会随之而受到控制，从面使整个腐蚀过程的速度受到控制。