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1、1,循环冷却水处理技术模块,2,第九章 循环水的的冷却与处理,9.1水冷却的基础知识 一、湿空气的性质 湿空气是干空气和水蒸汽所组成的混合气体。大气中一般含有或多或少的水燕汽，都是湿空气。循环水就是依靠湿空气来冷却的。 1、湿空气的压力 在冷却塔的工作条件下，湿空气的总压力就是大气压力p，湿空气的总压力等于干空气分压力Pg与水蒸气分压力Pq之和。饱和水蒸气的分压力Pq（空气在某一温度下水蒸气达到饱和时的水蒸气的分压力） 2、湿度：表示空气中水蒸气的含量。,3,（1）绝对湿度：每1米3湿空气中所含水蒸汽的重量，称为空气绝对湿度，其数值等于水蒸汽在其分压力Pq及湿空气温度T时的容重q。 （2）相对
2、湿度：指空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度之比，用表示。 =qq=Pq/ Pq 相对湿度是表示空气接近饱和的程度。相对湿度小的空气吸收水分能力强。,4,（3）含湿量：在混合气体（湿空气）中每1公斤干空气所混合的水蒸汽重量(x)称为湿空气的含湿量(也称比湿)，即在l+x公斤湿空气中，有1公斤的干空气和x公斤的水蒸气，这个x就称为含湿量。 在一定大气压力下，空气中含湿量随水蒸汽分压力的增加而增大。 不饱和空气在气压及湿度保持不变的情况下，由于冷却而达到饱和状态(即将凝结出露水时的状态)时之温度，称为该空气之露点。 3、湿空气的比热：总重量为1公斤的干空气和x公斤的水蒸汽的湿空气，温度升高1
3、所需的热量，称为湿空气的比热，用Csh表示。 4、湿空气的焓：是湿空气中含有热能的数值，其值等于1公斤干空气和x公斤水蒸汽含有的热量之和，用i表示。,5,5、空气的干球温度、湿球温度及水的冷却极限 （1）空气的干球温度：干球温度计测出的温度。 （2）空气的湿球温度：湿球温度计测出的温度 。 （3）湿球温度代表在当地气温条件下，水在冷却构筑物中可能被冷却到的最低温度，即冷却构筑物出水的理论极限值。生产上实际冷却的最低水温比高35。,6,二、水的冷却原理 水的冷却形式：蒸发散热、接触散热、辐射散热 循环水的冷却是通过各种冷却构筑物使水与空气接触，由蒸发散热、传导散热和辐射散热三个过程共同作用的结果
4、。这三种散热过程在水冷却中所起的作用，随空气的物理性质不同而异。春、夏、秋三季内，室外气温较高，水表面蒸发起主要作用，最炎热夏季的蒸发散热量可达总散热量的90以上。在冬季，由于气温降低，传导散热的作用增大，从夏季的lO20。增加到50，严寒天气甚至可增加到70%。 除冷却池外，辐射散热对其他各型冷却构筑物的影响不大，一般可忽略不计。,7,水的冷却过程是通过蒸发传热和接触传热实现的，而水温的变化是两者作用的结果。 (1)当tf时，蒸发和接触传热都朝一个方向进行，使水冷却。如图（1）。单位时间内从单位面积上散发的总热量为H=H+H。 (2)当tf=时，接触传热的热量H=0，此时，H=H，图 (2)
5、。 (3)当tf时，H从空气流向水，图 (3)，这时只要表面蒸发所损失的热量H大于H，水温仍会继续降低，此时H=H-H (4)当tf=时，水温停止下降，这时蒸发传热和接触传热给水的热量处于动态衡状态，图 (4)，即H=H，则H=0，液面温度达到冷却极限值。 在冷却塔实际运行中，一般多为第(1)种情况，个别有第(2)、(3)两种情况。,8,9,9.2 冷却构筑物类型、工艺构造及选择 一、冷却构筑物的分类（3种） 1、水面冷却（冷却湖）：效果较差,10,11,2、喷水池冷却,12,3、冷却塔：湿式（敞开式，多用）、干式（密闭式）、干湿式（混合式）,13,4、8 循环水的的冷却与处理,14,15,1
6、6,17,二、冷却塔的工艺构造 1、构造及作用 (1)热水分配装置（配水系统、淋水填料）； （2）通风及空气分配装置（风机、风筒、进风口）； （3）其他装置（集水池、除水器、塔体） 2、配水系统 （1）要求布水均匀，阻力小，便于维修 （2）分类： A、管式配水系统，包括固定管式（花管、喷嘴）和旋转管式 B、槽式配水系统 C、池式（盘式）（适用于横流式）,18,3、淋水装置 （1）作用：将配水系统溅落的水滴，经多次溅散成细小水滴或水膜，增大水和空气的接触面积，延长接触时间，保证良好的水气热能交换。淋水装置是冷却塔的关键部位。 （2）分类：点滴式、薄膜式、波纹板等。P295 （3）要求：具有较高的
7、冷却能力（接触面积大、接触时间长）；亲水性强；通风阻力小；材料易得、质轻、耐久、加工维修方便。,19,20,4、通风及空气分配装置 （1）风机 （2）风筒 （3）空气分配：进风口 5、其他装置：集水池、除水器、塔体 三、冷却塔的设计 （一）设计任务（2类） 1、根据给定的冷却任务（t）、水量（Q）和当地气象参数（P、）选定淋水填料，设计新塔。 2、引用定型图校核在当地气象条件下，出水水温是否符合要求。,21,（二）设计原始资料： 1、冷却水资料：Q、进塔温度、出塔温度；由工艺人员提供。 2、工艺设备对出水温度的保证率 3、当地气象资料P、风向、风速。 4、选择淋水装置和热力、阻力特性。 （三）
8、气象参数的选择 1、：按夏季最不利条件确定（6、7、8三个月频率为5%10%的昼夜平均气象条件）。 2、P：采用多年夏季平均气压或最热月平均气压。 （四）淋水装置性能的决定：热力特性、阻力特性 四、冷却塔的维护管理 五、冷却构筑物的选择P297,22,23,24,9.3 循环水处理的基本概念 一、循环冷却供水系统（直流式、密闭式、敞开式） 1、直流式：污染环境，浪费水资源，不用。 2、密闭式：存在严重的腐蚀及腐蚀产物问题，在缺水及小水量下使用。 3、敞开式：存在水质不稳定问题，即水的污垢（包括水垢、泥垢、粘垢）和腐蚀（CO2腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀），须进行相应的水质稳定处理，多用。,25
9、,在实现冷却水循环使用的过程中，通过冷却构筑物的传热与传质交换，循环水中Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等离于，溶介性固体，悬浮物相应增加，空气中污染物如尘土、杂物、可溶性气体和换热器物料渗漏等均可进入循环水，致使微生物大量繁殖和在循环冷却水系统的管道中产生结垢、腐蚀和粘泥，造成换热器换热效率降低，能源浪费，过水断面减少，通水能力降低，甚至使设备管道腐蚀穿孔，酿成事故。 循环冷却水处理的任务就是消除或减少结垢、腐蚀和生物粘泥等危害，使系统可靠地运行。,26,二、影响循环水水质稳定的因素 1、水质污染：补充水水质引起的；外界污染物进入循环系统；系统内部产生的污染。 2、循环水的脱CO2作用
10、：由于水在冷却塔中与空气接触，大量CO2逸失，为补充水中CO2的平衡，Ca（HCO3）分解为CaCO3和CO2，增加了水中的CaCO3。 3、循环水的浓缩作用：系统中损失水量有四部分，蒸发损失、分吹损失、渗漏损失、排污损失，补充水量即为此四部分之和。蒸发损失带走的是水，盐分留在系统中，在运转过程中，使循环水质浓缩。当水中某些溶解盐（如CaCO3）的离子积大于容度积时，可产生水垢。,27,4、水温变化的作用：循环水在工艺冷却设备中（如换热器）是升温过程。水温升高，Ca2+、Mg2+溶解度下降，使部分CO2挥发，水中CO2小于平衡所需量，产生水垢。相反，水温下降，水中CO2大于平衡平衡所需量，过量
11、CO2产生腐蚀。因此在温差较大的工艺冷却系统中，有可能在冷水进口端产生腐蚀而在热水出口端产生水垢。 三、循环冷却水的基本水质要求P298表10-3 四、循环水水质稳定判别指数 1、极限碳酸盐法：有碳酸盐硬度和二氧化碳的平衡关系，用水中极限碳酸盐值进行循环水结垢性的判断。只能用于结垢判断，不能判断腐蚀。,28,2、水质稳定指标：用循环水的pH值（pHO）与水中CaCO3饱和时的pH值（pHS）比较，IL= pHO- pHS，IL=0时水质稳定；IL0 时有结垢倾向；IL0有腐蚀倾向。 3、循环水结垢控制指标：可用于判断水中各种结垢成分的变化情况。 9.4 冷却水系统的阻垢缓蚀和综合处理 一、循环水的阻垢 二、循环水的防腐,