冷却水塔优化：运行和安全方面,冷却水塔生产商

第 1 部分：复杂性会影响可靠性、操作和效率。

这将分为两部分。在这里，我们描述了冷却水塔的操作和安全方面。下一节将讨论它们的控制和优化。

冷却塔 (CT) 是水-空气热交换器，用于将过程产生的废热排放到大气中。它们的尺寸各不相同，从小型屋顶单元到高度可达 200 米（660 英尺）、直径可达 100 米（330 英尺）的超大型双曲面结构，以及大于 40 米的矩形结构。高度（130 英尺），长度 80 m（260 英尺）。

在正常运行中，它们为工厂的安全服务，但它们的故障可能会因过热而导致严重事故。它们的运营成本是水运和空运成本的总和，所以如果这些成本被最小化（优化），工厂的运营成本可以降低很多。 （在 IBM 的工作中，我们通过优化将工厂的运营成本降低了 17%。）

本文描述了不同冷却塔设计可以提供的安全级别（可靠性），以及如何优化控制系统以实现降低运营成本。

冷却水塔术语和操作

广东冷却水塔都是利用烟囱效应, 这种效果通过塔吸取外部空气。烟囱效应引起的空气运动取决于从底部进入的较冷的外部空气与内部空气之间的密度差异，内部空气更轻，因为它更温暖、更潮湿。空气的湿度随着塔内空气的上升而增加，因为只要水的温度高于空气的湿球温度，它就会继续蒸发。这种蒸发降低了内部空气的密度，也会造成循环水的流失，需要补充。当水的热量传递到空气中时，密度较低的内部空气会上升并吸入塔底的新鲜空气。

如果增加塔容量（传热面积）或通过塔的气流，则方法减少；如果你减少水流量，方法就会减少。该范围是从工艺返回的热水温度 (Tin) 与工厂冷却水供应温度 (Tout) 之间的差值。

在广东的自然通风冷却塔中，气流仅由“烟囱效应”引起，而在机械通风塔中，气流是由位于塔顶并拉动空气的风扇放大的（感应风扇塔）或在底部，将空气（强大的风扇塔）推入立柱。

广东冷却塔给厂房供水的温度（Tout）始终高于冷却它的空气的湿球温度（Tw）。如果温度计的灯泡上覆盖着潮湿的吸水物质并暴露在空气中，蒸发会使灯泡冷却到周围空气的湿球温度。这是干湿表读取的温度。如果空气中充满水，则湿球温度、干球温度和露点温度都将相同。否则，湿球温度高于露点温度，但低于干球温度。

Tout只能“接近”Tw，而不能到达。如果塔容量（传热面积）或通过塔的气流增加，这种方法 (A = Tout-Tw) 将减少，而如果水流量减少，塔容量将减少。 CT 的范围（R = Tin-Tout）是从工艺返回的热水温度 (Tin) 与供应给工厂的冷却水温度 (Tout) 之间的差值。这些项如图 1 所示。

CT 在冬季效率较高（约 80%），在夏季效率较低（约 65%），在高湿度地区效率较低。 CT 的效率是其范围除以其范围之和加上方法之和的比率的 100 倍：

µ = 100(Tin-Tout)/(Tin-Tw)

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