了解选择正确冷却塔填料的重要性

冷却塔在许多化工厂中发挥着重要作用。与任何其他热交换器一样，最大限度地提高效率对于设备设计和防止结垢、结垢和腐蚀至关重要。对于冷却塔，填料选择是这方面的一个关键方面。乍一看，高效薄膜填充似乎是理想的选择。但是，如果水质不佳导致这种填充物堵塞并迅速堵塞，则会导致维护成本过高。因此，在这里，我们研究了填充类型的基本原理，并研究了影响选择的重要化学问题。适当的补给水预处理可以选择比其他方式更有效的填充物。

湿球温度、环境温度和湿度会影响性能，通常冷却塔中 65-90% 的传热来自一小部分 (1-3%) 循环水的蒸发.因此，所有冷却塔的基本准则是增强空气/水接触。最初，这是通过使用飞溅填充来实现的——一系列木板条以交错的形式放置在喷水嘴下方。当水撞击板条时，它会分解成小水滴，从而增加表面积。

冷却塔填料在基本的飞溅填料设计基础上有了显着的发展。今天大多数冷却塔都使用薄膜填充来增强空气/水接触。顾名思义，薄膜填充使冷却水在材料表面形成一层薄膜。成膜机制使液体面积最大化。填料设计和选择背后的指导原则是“增加空气与水的接触，驱动对流和蒸发冷却，同时减少系统中的压降”[1]。填充物通常由聚氯乙烯制成，因为它成本低、耐用、良好的润湿特性和固有的低火焰蔓延率。

填料选择

填料设计的选择很大程度上取决于冷却水就是选择不易结垢的填料，而是定期进行

清洗冷却塔填料。图 2 显示了各种填充设计，从现代飞溅填充到非常高效的材料。

最基本和最便宜的是塑料飞溅填充（图 2a）。这种技术的进步是“线框”填充。在线框设计中，一层水膜在电线表面层叠；冷却主要通过薄膜的产生发生，液滴的产生只是偶尔发生。这种填充物通常是模块化的十字槽设计。另一种线框设计使用多个集成液滴来创建紧凑的液滴体积 (2b)。这些“模块化飞溅”(M/S) 填充物通常具有偏移槽纹几何形状，并且本质上比交叉槽纹填充物更耐污染。参考 1 提供了更多信息。

其他选项包括电影填充。他们有称为长笛的空气/水通道。有多种凹槽配置可供选择，每一种都反映了热性能和耐污性之间的不同折衷。

垂直膜填充物，例如垂直槽纹 (VF, 2c) 为水流和气流提供了直线路径。热性能低于高效设计，但 VF 填料具有出色的防污性能。

XF 基座填料 (2d) 专为横流冷却塔设计，具有高比表面积和中等至良好的抗结垢倾向，具体取决于水负荷。

偏移槽 (OF, 2e) 还具有较高的比表面积，并迫使水和空气通过适度弯曲的路径。因此，防污性能也适中。

交叉槽纹 (CF, 2f) 通常提供高比表面积和高热性能，但由于几何形状迫使流道偏离很多，因此防污性能较差。

槽间距显着影响填充性能；较小的间距会增加表面积，但也会增加结垢的潜在严重性。

水膜穿过沉积面的速度影响生物沉积物的稳定性。较高的水流速度可最大限度地减少生物膜厚度。因此，填料制造商已经开发出能够最大化水膜速度和由此产生的高剪切应力的设计。这些低污染填料的凹槽几何形状具有垂直方向而不是倾斜方向（横向凹槽）以实现高效填充。这些更高水流速度的设计表现出比 CF 同类产品更低的热性能。

CF 填料提供最大的传热表面积，但与其他设计相比，通过色谱柱的压降更高。此外，在这些填料中产生的较低水膜速度会导致低流量区域，增加结垢的可能性。

选择合适的设计需要仔细评估水的条件。表 1 列出了各种质量水的填充选择指南，范围从 <1,000 ppm 到 <25 ppm 总悬浮固体 (TSS) 和 0 到 <50 ppm 的油和油脂。

此表强调了生物控制对填充选择的影响。然而，正如我个人可以证明的那样，冷却系统（甚至得来速网络）中的微生物控制可能是一个挑战。然而，在设计和选择化学品进料程序和补给水预处理设备时适当小心，可以在原本没有意义的应用中使用更高效的填料。

氧化杀菌剂处理对所有冷却水系统都至关重要。氯通常以漂白剂的形式提供或现场生成，是最常见的选择，尽管氯的有效性会随着 pH 值的升高而迅速降低。许多天然水的 pH 值接近 8，这通常导致选择其他氧化剂，最显着的是氯活化溴、二氧化氯、一氯胺和一溴胺。在许多情况下，氧化剂进料限制为每天两小时，这让微生物有时间在停工期间定居并形成菌落。例如，每周用非氧化性杀菌剂补充饲料可以非常有效地控制微生物。表 2 列出了一些最常见的非氧化剂的特性。

需要仔细评估冷却水中的微生物种类，以确定最有效的杀菌剂。未经相应监管机构批准，不得对这些化学品进行测试，更不用说使用了。它们必须纳入工厂的国家污染物排放消除系统许可证。此外，与所有化学品一样，在处理非氧化剂时，安全性是一个绝对关键的问题。

其他因素

影响结垢的另一个因素是水中悬浮物的浓度。在填充物或热交换器中建立的任何微生物菌落通常会分泌一层粘性薄膜进行保护。这种粘液自然会吸附淤泥。通常推荐用于冷却塔的一种处理方法——但通常不采用——是侧流过滤。有关侧流过滤的信息可从许多来源获得，最著名的是冷却技术研究所。

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