夏 莉 楊衛(wèi)波,2

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橫流式冷卻塔的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用中的關(guān)鍵問題

夏 莉1楊衛(wèi)波1,2

（1.揚(yáng)州大學(xué)水利與能源動(dòng)力工程學(xué)院 揚(yáng)州 225127；2.無錫海洋冷卻設(shè)備儀征有限公司 揚(yáng)州 211408）

冷卻塔作為一種散熱設(shè)備，可以將多余的熱量排放至大氣中，是空調(diào)系統(tǒng)不可缺少的一部分。橫流式冷卻塔是冷卻塔的一種形式，因?yàn)槠涔?jié)水、空氣阻力小等優(yōu)勢(shì)而受到關(guān)注。簡(jiǎn)述了橫流式冷卻塔的原理及特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了橫流塔的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及其應(yīng)用中的關(guān)鍵問題，并且提出了改進(jìn)措施。

橫流式冷卻塔；國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；關(guān)鍵問題

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快以及人們生活水平的提高，能源的需求量逐年上升。作為建筑能耗大戶的空調(diào)能耗已達(dá)建筑總能耗的60%[1]。冷卻塔作為空調(diào)系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分，對(duì)其換熱效率高低的研究往往會(huì)被忽略，從而給空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效果的評(píng)價(jià)帶來影響。同時(shí)，冷卻塔作為空調(diào)系統(tǒng)的冷凝換熱設(shè)備，盡管其能耗在空調(diào)系統(tǒng)總能耗中僅占2%左右[2]，但其冷卻水消耗量是很大的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一座1000 MW的大型火電廠耗水量相當(dāng)于一個(gè)中等城市的用水量，而一臺(tái)20萬千瓦的機(jī)組附屬設(shè)備的冷卻水用量為968～1290 m3/h[3]。因此，為了進(jìn)一步降低能耗，同時(shí)提高水的利用率，對(duì)冷卻塔的研究是很有必要的。

按照塔內(nèi)水氣的流動(dòng)方式，通常將冷卻塔分為逆流塔和橫流塔。逆流塔的空氣從下而上流動(dòng)，水則由上而下，兩者逆向流動(dòng)。該類型塔的冷卻效率相對(duì)較高，但是通風(fēng)阻力偏大。而橫流塔的空氣水平流動(dòng)，水流從上而下，兩者流向正交。此類型的塔雖然冷卻效率欠佳，可塔體內(nèi)的大空間有利于空氣、水等介質(zhì)的充分熱質(zhì)交換，并且通風(fēng)阻力小。目前對(duì)逆流塔的研究比較成熟，而橫流塔近幾年才受到關(guān)注，因此，如何充分利用該塔的結(jié)構(gòu)來提高其冷卻效率值得我們?nèi)ヌ骄俊?/p>

1 橫流式冷卻塔的工作原理及特點(diǎn)

1.1 工作原理

橫流式冷卻塔按照空氣與工藝流體是否直接接觸可以分為開式橫流塔和閉式橫流塔。圖1（a）給出了閉式橫流塔結(jié)構(gòu)示意圖，其由風(fēng)機(jī)、擋水板、布水器、填料、集水槽等組成，具體可分為水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)兩部分，其中水系統(tǒng)包括內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)水系統(tǒng)。內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)中冷卻水在盤管內(nèi)流動(dòng)與盤管外的噴淋水以及空氣進(jìn)行熱濕交換，從而實(shí)現(xiàn)冷卻水降溫的目的。外循環(huán)水系統(tǒng)通過噴淋水泵將水由塔上部的噴淋裝置噴灑流過換熱盤管，與管內(nèi)流體進(jìn)行熱交換后落入塔體下部的集水槽，然后由水泵送回塔上部的噴淋裝置再次循環(huán)。風(fēng)（空氣）系統(tǒng)中空氣從冷卻塔側(cè)面的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入塔內(nèi)，橫向流過換熱盤管，與噴淋水及換熱盤管內(nèi)流體在塔體內(nèi)進(jìn)行熱濕交換，帶走它們的余熱、余濕，然后通過擋水板，經(jīng)塔上部的風(fēng)機(jī)排出塔體[4-6]。開式橫流塔如圖1（b）所示，換熱盤管用填料替代，冷卻水不是在盤管內(nèi)流動(dòng)，而是通過塔上部的布水器均勻噴灑到填料上，與空氣進(jìn)行直接接觸換熱，冷卻后的流體落入集水槽。開式橫流塔因?yàn)槔鋮s水與空氣直接熱濕交換，所以冷卻效果好于閉式塔，但是由于冷卻水完全暴露，水質(zhì)得不到保障，可能會(huì)對(duì)冷卻設(shè)備產(chǎn)生腐蝕等。

圖1 開式與閉式橫流塔結(jié)構(gòu)圖

1.2 特點(diǎn)[6,7]

（1）由于采用橫流式的冷卻方式，空氣與噴淋水流動(dòng)方向正交，相比于逆流式的空氣流動(dòng)對(duì)噴淋水的帶動(dòng)力較小，因此可以降低噴淋水的漂水率；

（2）橫流式冷卻塔因?yàn)轱L(fēng)從側(cè)面進(jìn)入塔體，橫向流過盤管使得空氣的阻力降低，與傳統(tǒng)的逆流塔相比可以減少盤管的使用量；

（3）橫流式冷卻塔因?yàn)橐峁┳銐虻目臻g給空氣和盤管、填料、噴淋水進(jìn)行熱濕交換，所以塔內(nèi)部空間較大，便于維修；

（4）橫流式冷卻塔內(nèi)空氣與流體流動(dòng)方向正交，換熱效果比兩者逆向流動(dòng)差，且在橫向風(fēng)的作用下，流體會(huì)偏向塔內(nèi)部；

（5）橫流式冷卻塔從側(cè)面可清楚看到填料，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)因?yàn)轱L(fēng)沙、太陽曝曬等原因使填料損壞；

（6）橫流式冷卻塔因空氣流向的限制，只能從單或兩面進(jìn)風(fēng)，逆流塔則可以四面進(jìn)風(fēng)。

2 橫流式冷卻塔的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

早在1999年M D Su利用有限體積法FVM，NSTR軟件模擬橫流風(fēng)下冷卻塔內(nèi)及周圍流體的流動(dòng)和溫度分布，解釋了橫流風(fēng)下干冷塔熱動(dòng)力性能下降的主要原因，橫流風(fēng)下塔周的氣流類似一個(gè)圓柱體，使得散熱器側(cè)面切向速度很大并且壓力低，因此沒有空氣通過散熱器帶走熱量[6]。2006年Z Zhai通過風(fēng)洞試驗(yàn)和CFD模擬兩種方法針對(duì)側(cè)風(fēng)在自然通風(fēng)情況下對(duì)干式冷卻塔冷卻效率的影響進(jìn)行研究并優(yōu)化。研究表明，冷卻塔側(cè)邊的氣流會(huì)阻礙冷空氣進(jìn)入塔體從而影響冷卻效率，而在塔體側(cè)面布置防風(fēng)墻，通過迫使空氣流入塔體可以極大的恢復(fù)冷卻效率[7]。S P Fisenko模擬了一個(gè)橫流式冷卻塔的運(yùn)行，該模型包括一個(gè)冷卻塔的空氣動(dòng)力學(xué)和蒸發(fā)冷卻速率之間的正反饋。結(jié)果顯示影響橫流塔熱效率的主要參數(shù)是平均液滴半徑，尤其是在風(fēng)量較低時(shí)，也計(jì)算了最終液滴溫度的變化范圍，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)冷卻塔的熱效率不取決于塔周圍空氣的濕度[8]。Minsung Kim通過模擬橫流式空冷板式換熱器的運(yùn)行，比較了雙波紋管和單波紋管板式換熱器的傳熱性能。得出的結(jié)論為雙波紋管板式換熱器的熱傳遞性能比單波紋管高50%，但是同時(shí)雙波紋管需消耗額外30%的壓降[9]。P J Grobbelaar用CFD模擬了自然通風(fēng)下填料的各向異性，用來研究橫逆流結(jié)構(gòu)下填料的阻力，發(fā)現(xiàn)填料的配置對(duì)填料性能有很大的影響。并且通過搭建試驗(yàn)臺(tái)研究了水氣比在不同結(jié)構(gòu)下的適用性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)Gw/Ga較大時(shí)橫流式結(jié)構(gòu)較適合，相反則適合逆流式[10]。Joao C Pozzobon為了研究一個(gè)新型的水回收系統(tǒng)在橫流式冷卻塔中的應(yīng)用特性，搭建了一個(gè)小型的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)得出通過添加非結(jié)構(gòu)化的多孔介質(zhì)作為表面增強(qiáng)劑可以強(qiáng)化換熱，同時(shí)帶翅的銅管加上多孔材料可以使回收率高達(dá)10～11%[11]。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

王威等人通過搭建自然通風(fēng)橫流和逆流濕式冷卻塔，對(duì)比兩塔的性能，闡述橫流塔發(fā)展受限是由于冷卻效率比逆流式差，需要的填料體積大，但它通氣阻力較小，提出使用散熱性能較高的薄膜型淋水填料可解決部分橫流塔的問題[5]。顏健對(duì)橫流閉式冷卻塔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，通過實(shí)驗(yàn)得到影響塔性能的幾個(gè)主要因素，并分析這些參數(shù)對(duì)冷卻塔性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)得出噴淋水量、工藝流體的流速以及空氣流速過大或過小都會(huì)降低冷卻塔的性能[12]。方明霞等人以橫流式冷卻塔綜合性能最優(yōu)為目標(biāo)，結(jié)合橫流式冷卻塔的熱力計(jì)算特性，對(duì)其熱力性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并以此為計(jì)算依據(jù)，編制了橫流塔優(yōu)化計(jì)算軟件[13]。何瑞賢簡(jiǎn)單的從幾個(gè)方面分別闡述了逆流式和橫流式兩種冷卻塔的優(yōu)缺點(diǎn)，并且進(jìn)行了比較，得到了逆流塔的優(yōu)點(diǎn)明顯多于橫流式的[14]。Changhong Zhan利用數(shù)值研究的方法比較了逆流和橫流間接蒸發(fā)換熱器的冷卻特性，通過濕球效率和EER值來判斷兩種形式冷卻性能的優(yōu)劣。結(jié)果顯示兩種結(jié)構(gòu)冷卻能力的不同取決于熱交換器結(jié)構(gòu)、進(jìn)口空氣狀態(tài)和質(zhì)量流速[15]。Xiantai Wen對(duì)一種橫流式的熱源塔進(jìn)行研究，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M分析了空氣流速、溫度和流體速度、溫度四個(gè)運(yùn)行參數(shù)對(duì)熱傳遞系數(shù)的影響。研究表明空氣流速和流體速度對(duì)熱傳遞系數(shù)有較大的影響，其他兩個(gè)影響較小[16]。劉磊通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來研究開發(fā)冷卻塔測(cè)試系統(tǒng)，研究表明大氣參數(shù)的變化對(duì)冷卻塔負(fù)荷率的影響不明顯，然而氣水比的變化對(duì)于冷卻塔冷卻能力的影響較大，同時(shí)得到了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最佳氣水比為0.55[17]。Jing-Jing Jiang對(duì)橫流閉式冷卻塔進(jìn)行了數(shù)值分析，發(fā)現(xiàn)橫流CWCT內(nèi)部的熱質(zhì)傳遞驅(qū)動(dòng)力是均勻的并且橫流CWCT的性能比逆流模式的好。通過搭建小的橫流CWCT單元，來研究各參數(shù)對(duì)熱質(zhì)傳遞系數(shù)和冷卻效率的影響，結(jié)果表明工藝流體溫度，空氣、噴淋水和工藝流體流動(dòng)速率的影響較大[18]。李寧瑾提出橫流閉式冷卻塔的基本微分方程及其差分解法與分段積分解法，并通過設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例對(duì)影響橫流閉式冷卻塔冷卻能力的諸因素進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)橫、逆流閉式冷卻塔進(jìn)行比較。研究表明雙層結(jié)構(gòu)適用于逆流塔，多層結(jié)構(gòu)適合橫流塔[19]。通過實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了這種計(jì)算模型與方法具有較高的計(jì)算精度，適用于各種設(shè)計(jì)計(jì)算與試驗(yàn)資料整理的實(shí)際應(yīng)用[20]。王亮等人根據(jù)Merkel的冷卻塔傳熱傳質(zhì)理論，推導(dǎo)出適應(yīng)于橫流式冷卻塔的傳熱模型，通過理論模型正交試驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)因子相關(guān)性分析，研究了橫流式冷卻塔傳熱性能的影響因素。對(duì)橫流塔傳熱性能的影響程度最大的是冷卻塔進(jìn)水溫度，其次是室外濕球溫度[21]。Shifang Huang編制了以PVC為填料的橫流熱源塔程序，用乙二醇作為循環(huán)流體，通過熱質(zhì)傳遞能力和熱效率來判斷熱源塔的性能。得出了熱質(zhì)傳遞系數(shù)受空氣參數(shù)的影響較大；并且增加氣體流動(dòng)通量、降低溶液流動(dòng)通量是提高熱效率最有效的方 法[22]。

3 應(yīng)用中的關(guān)鍵問題

盡管前人對(duì)橫流式冷卻塔進(jìn)行了一定的研究，但由于其結(jié)構(gòu)的特殊性與換熱過程的復(fù)雜性，仍有很多影響其冷卻換熱效率的關(guān)鍵問題有待解決，具體包括塔體結(jié)構(gòu)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)對(duì)其冷卻效率的影響。

3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

（1）換熱盤管類型

干工況下使用帶翅盤管可以增加管外空氣與管內(nèi)流體的換熱面積，也促進(jìn)了換熱流體的湍流，因此強(qiáng)化了空氣與流體之間的換熱效率，傳熱系數(shù)比光管高[3]。目前工程上用的較多的類型是翅片管（如圖2所示），但此類管子所需空間面積大，同時(shí)翅片造成的空氣阻力也大。相比較波紋管（如圖3所示）所占面積小，阻力也小，但初投資成本較高。在濕工況下翅片管對(duì)噴淋水與管內(nèi)流體的換熱影響較小，相反翅片會(huì)阻礙兩流體間的換熱，并且增加了成本，所以在濕工況下光管更合適。

圖2 翅片管

圖3 波紋管

（2）盤管基管形狀與管材

圓型是目前常用的管型，加工方便、成本低。當(dāng)流速較低時(shí)圓管中心流體幾乎無流動(dòng)狀態(tài)，使傳熱系數(shù)偏低。橢圓管的傳熱面積比相同濕周的圓管大80%，管內(nèi)流速可提高至50%以上，緊湊性高，在相同容積內(nèi)可布置更多管束[24]。扭曲管型（如圖4所示）可使管外水膜的湍流程度增加，水膜在管外表面的滑移和更新速度更快，造成水膜厚度的減小和傳熱系數(shù)的增加，相對(duì)于圓管增加約36～61%[25,26]。盤管采用金屬管材具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)，有利于導(dǎo)熱，但考慮到銅、鋁等導(dǎo)熱系數(shù)較大的金屬都是貴金屬，使用此類型的管材會(huì)導(dǎo)致設(shè)備投入成本過大，所以考慮到成本以及盤管強(qiáng)度可以選用鋼管作為盤管基管材料[1]。

圖4 扭曲管

（3）填料

當(dāng)無填料時(shí)，閉式冷卻塔將管內(nèi)水的熱量全都傳給空氣，填料作為表面增強(qiáng)劑可以強(qiáng)化換熱，使得噴淋水在填料表面形成一層水膜，強(qiáng)化了空氣與噴淋水之間的換熱，因此填料的使用可以節(jié)省盤管，從而降低造價(jià)。但是填料也不是越多越好，如果盤管使用太少會(huì)使得冷卻水的流速過大，導(dǎo)致冷卻水泵能耗的增加[27]。此外多孔介質(zhì)的使用還能夠提高噴淋水的回收效率[28]。填料布置方式如圖5所示。

圖5 填料布置方式

（4）盤管布置方式

順排布置（見圖6）時(shí)冷卻水流速較大，因?yàn)楣軆?nèi)對(duì)流換熱系數(shù)比叉排大，但是順排時(shí)流道相對(duì)平直，在流速較低時(shí)會(huì)在管尾部形成滯流區(qū)，從而影響換熱。叉排布置（見圖7）時(shí)，流體在彎曲通道中流動(dòng)，增強(qiáng)了流體的擾動(dòng)性，并且叉排布置為兩程。經(jīng)研究叉排布置時(shí)的冷卻水出水溫度比順排低，具有更高的冷卻效率。所以盤管一般采用正三角形叉排布置[5]。

圖6 順排布置

圖7 正三角形叉排布置

（5）噴水方式

目前普遍采用的噴淋方式有噴嘴式和淋水盤式。噴嘴式（見圖8）是在塔頂部按合適的間距布置噴淋管，然后在管子下部裝設(shè)噴嘴，噴淋水在水壓的作用下從噴嘴向四周撒開，形成細(xì)小的水滴下落，該形式的噴淋方式水滴細(xì)小，比表面積較大，且水滴均勻?yàn)⒙?。淋水盤式（見圖9）是將噴淋水送到塔頂部的淋水盤，噴淋水靠自身的重力和水滴間的作用力，從淋水孔自由下落，該類型的噴淋方式減少了水泵的壓力，噴淋水靠自身下落，也導(dǎo)致水滴的直徑較大，塔內(nèi)水滴分布不均勻等問題。

圖8 噴嘴式

圖9 淋水盤

（6）擋水板（吸水器）

如圖10所示，擋水板可以將排出的飽和濕空氣中攜帶的細(xì)小水滴與空氣分離，減少噴淋水的損失，降低漂水率，從而節(jié)約噴淋水的用量。同時(shí)排出的空氣中夾帶的水滴時(shí)間久了也會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)造成腐蝕、生銹等影響，因此擋水板的使用也保證了風(fēng)機(jī)的使用壽命。但不同的擋水板形式，其擋水效果不同、阻力也不一樣。所以，尋求一種擋水效果好、低阻力的擋水板形式對(duì)于提高冷卻換熱效率具有重要意義。

圖10 擋水板

3.2 運(yùn)行參數(shù)

（1）噴淋水量

冷卻塔的性能隨著噴淋水量的增加而提高，當(dāng)噴淋水量超過一定值后性能又逐漸下降。因?yàn)閲娏芩窟^少時(shí)，布水效果差使得盤管局部出現(xiàn)干斑，導(dǎo)致腐蝕盤管；然后隨著噴淋水量的增加，在盤管的外壁逐漸形成均勻且完整的水膜，有利于冷卻水的散熱；可是隨著噴淋水量進(jìn)一步的增加水膜厚度增加，較厚的液膜對(duì)蒸發(fā)式冷凝器外管的傳熱產(chǎn)生抑制作用，并且還會(huì)增加空氣流動(dòng)的阻力，使得冷卻性能下降，因此，噴淋水量過多過少都會(huì)降低冷卻塔的性能[29]，研究表明噴淋水密度為100 kg/(m·h)左右為宜[30]。

（2）盤管內(nèi)流體速度

盤管內(nèi)流體速度在一定范圍內(nèi)增加有利于提高對(duì)流換熱系數(shù)，而管內(nèi)速度有個(gè)最優(yōu)值，當(dāng)超過這個(gè)速度時(shí)，冷卻塔性能增加的較少。盤管內(nèi)流速較小時(shí)，在盤管內(nèi)上部可能形成空氣流，嚴(yán)重影響冷卻水與管外介質(zhì)的熱質(zhì)交換；當(dāng)盤管內(nèi)流速較大時(shí)，由于流速過快，管外介質(zhì)沒有充足的時(shí)間與冷卻水換熱，并且會(huì)增加循環(huán)水泵的能耗[6]。從換熱和能耗兩部分考慮，管內(nèi)冷卻水的技術(shù)經(jīng)濟(jì)流速為1.5～2.5 m/s[31]。

（3）塔內(nèi)空氣流速

塔內(nèi)空氣流速過小，在干區(qū)沒有足夠的空氣與噴淋水進(jìn)行熱、濕交換，使得空氣帶走的熱量有限，從而降低對(duì)流換熱系數(shù)；當(dāng)塔內(nèi)空氣流速過大時(shí)在濕區(qū)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的飄水現(xiàn)象，影響冷卻塔的性能，對(duì)于翅片管氣流速度過大會(huì)使得在翅片區(qū)產(chǎn)生渦流影響換熱。并且風(fēng)速過大還會(huì)增加風(fēng)機(jī)的能耗，噪聲也會(huì)增加，已有文獻(xiàn)表明，塔內(nèi)空氣流速為2.5 m/s時(shí)冷卻塔的整體性能較 好[14]。

（4）入口空氣濕球溫度

隨著入口空氣濕球溫度的升高，冷卻塔的冷卻效率降低，濕球溫度越高，空氣達(dá)到飽和時(shí)所能容納的蒸發(fā)水汽越多，即含濕量越大，空氣能帶走的熱量越多；相反隨著入口空氣濕球溫度的降低，空氣所能承載的水汽和帶走的熱量較少[6]，冷卻效率降低。

（5）氣水比

氣水比過大，既可能是空氣量過大，也可能是噴淋水量過小。當(dāng)空氣量過大，不僅會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)能耗增大，而且風(fēng)速過大可能會(huì)使得小水滴被帶出塔體，影響風(fēng)機(jī)的性能；當(dāng)噴淋水量過小，沒用充足的水量與空氣完全接觸進(jìn)行換熱，使得冷卻塔熱濕交換效率降低。氣水比過小，可能是空氣量過小，也可能是噴淋水量過大。當(dāng)空氣量過小，導(dǎo)致沒有足夠的空氣與噴淋水進(jìn)行熱濕交換，使得冷卻塔冷卻效率下降；當(dāng)噴淋水量過大，過多的噴淋水會(huì)使得光管表面的液膜過厚，增加傳熱的阻力，降低了冷卻水向外的傳熱能力，同時(shí)噴淋水量的增加會(huì)導(dǎo)致水泵能耗增大。同時(shí)橫流的進(jìn)水流量的分布均勻程度對(duì)傳熱性能也有重要的影響，應(yīng)保證冷卻塔進(jìn)水流量的分布均勻，更有效的利用冷卻塔傳熱面積，提高冷卻塔傳熱性能[26]。

4 改進(jìn)措施

考慮到室外氣溫的季節(jié)性變化及冷卻散熱負(fù)荷的動(dòng)態(tài)改變，為了在提高冷卻散熱效率的同時(shí)進(jìn)一步降低運(yùn)行能耗、減少噴淋水量，應(yīng)對(duì)冷卻塔進(jìn)行相應(yīng)的靈活調(diào)節(jié)。通常夏季室外的空氣溫度較高，可以依靠干濕聯(lián)合的模式，借助較大的噴淋水量和空氣量與冷卻水進(jìn)行熱濕交換來帶走余熱；在過渡季節(jié)室外空氣溫度相對(duì)溫和，少量的噴淋水和空氣就能滿足冷卻量；冬季室外空氣溫度低，干式換熱模式即能滿足冷卻水的換熱要求。因此根據(jù)室外溫度，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)噴淋水量、進(jìn)風(fēng)量、換熱模式以及換熱盤管數(shù)，來控制冷卻量，可以提高冷卻塔的效率，同時(shí)也節(jié)約了能源。具體可以采用以下改進(jìn)措施：

（1）采用多風(fēng)機(jī)或者變頻風(fēng)機(jī)：為了滿足季節(jié)性調(diào)節(jié)的要求，室外溫度越低則冷卻塔的冷卻量越小，所需要的換熱空氣量也會(huì)降低，此時(shí)可以通過控制風(fēng)機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)或者改變風(fēng)機(jī)的頻率來減小塔的進(jìn)風(fēng)量，這樣既滿足了塔的換熱量又降低了風(fēng)機(jī)的能耗。

（2）采用翅片管加光管結(jié)合：在干冷的情況下翅片管的換熱效果比光管好，所以在布置換熱盤管時(shí)可以選擇翅片管+光管，充分利用空氣來散熱，提高散熱效果，也可以減少盤管的使用量，從而降低成本。

（3）噴淋系統(tǒng)采用變頻水泵：濕工況比干工況的冷卻效果好，當(dāng)室外溫度很高時(shí)對(duì)噴淋水的需求也大，而當(dāng)室溫降低則噴淋水的需求量也減少，因此可以考慮在光管和帶翅管上部分別布置噴淋裝置，根據(jù)冷卻量的需求通過變頻水泵控制噴淋裝置的開啟排數(shù)和噴淋水量。這樣即合理的利用了噴淋水量，也降低了水泵的能耗。

（4）進(jìn)風(fēng)口采用可調(diào)風(fēng)口：在橫流塔的翅片管、光管、填料側(cè)面分別單獨(dú)設(shè)設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，當(dāng)為干工況時(shí)可關(guān)閉填料側(cè)的風(fēng)口，如果冷卻量足夠也可選擇關(guān)閉光管側(cè)的風(fēng)口，這樣大大的減小了風(fēng)阻降低了風(fēng)機(jī)的能耗，并且也保護(hù)了填料的壽命。濕工況下填料可以強(qiáng)化換熱效果，可選擇三個(gè)風(fēng)口全開。

5 結(jié)語

橫流式冷卻塔作為空調(diào)系統(tǒng)重要的一部分，通過合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)控策略，可以充分發(fā)揮其散熱能力，降低其運(yùn)行能耗和水量損耗。通過研究橫流塔的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，獲得塔內(nèi)各流體的經(jīng)濟(jì)流速以及塔的最佳結(jié)構(gòu)，從而可提高塔的冷卻效率，降低初投資。針對(duì)橫流塔跨季節(jié)使用時(shí)冷卻量相差較大，在滿足不同冷卻量的情況下合理調(diào)節(jié)空氣流量、噴水量及水泵與風(fēng)機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)合理利用能源，提高塔的經(jīng)濟(jì)、能源比。

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Research Status of Crossflow Cooling Tower and the Key Problems in its Application

Xia Li1Yang Weibo1,2

( 1.School of Hydraulic & Energy Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou, 225127;2.Wuxi Ocean Cooling Equipment Yizheng Co., Ltd, Yangzhou, 211408 )

As a type of cooling device, cooling tower can discharge excess heat into the atmosphere, and thus is an indispensable part of the air conditioning system. Cross-flow cooling tower has been received more attention because of its water-saving, low air resistance and other advantages. The principle and characteristics of the cross-flow cooling tower are briefly described in this paper, the development status of cross-flow tower and the key problems in its application which affect the cooling efficiency were analyzed. Also some improvement measures are put forward.

cross-flow cooling tower; domestic and foreign development status; key problems

1671-6612（2018）04-372-08

TB65

A

揚(yáng)州市“綠揚(yáng)金鳳計(jì)劃”項(xiàng)目資助（2016CX030），揚(yáng)州市-揚(yáng)州大學(xué)合作基金項(xiàng)目（YZ2016248）

夏 莉（1993-），女，在讀碩士研究生，E-mail：xialiyzu@163.com

楊衛(wèi)波（1975-），男，博士后，教授，E-mail：yangwb2004@163.com

2017-10-22