冷却水塔功能及型式介绍

文章摘要：一、冷却水塔的功能及基本原理所谓冷却水塔顾名思义即是应用于散热冷却为目的之塔状洒水系统；以一般常见于楼顶之中小型空调用冷却水塔而言，其结构不外乎一圆型或方形壳体，而壳体内由上而下分别为一抽风马达及带动之抽风扇，挡水板，撒（散）水器，散热材（填充材），入风口，最底下为水槽、进出水管及抽水马达，其功能为将空调主机所吸收或产生之热能经由冷却水的传送在冷却水塔中藉由水与空气的直接接触将热能排放至大气中。由于水具有高潜热（蒸发热）热能，加上取得容易，而空气具有吸湿能力，在这种有利条件下，冷却水塔成为散热最有效且最便宜的工具。冷却水塔内挡水板主要用于阻挡细小水滴的散失，当热水透过洒水喷嘴均允喷洒在冷却水塔

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一、冷却水塔的功能及基本原理

　　所谓冷却水塔顾名思义即是应用于散热冷却为目的之塔状洒水系统；以一般常见于楼顶之中小型空调用冷却水塔而言，其结构不外乎一圆型或方形壳体，而壳体内由上而下分别为一抽风马达及带动之抽风扇，挡水板，撒（散）水器，散热材（填充材），入风口，最底下为水槽、进出水管及抽水马达，其功能为将空调主机所吸收或产生之热能经由冷却水的传送在冷却水塔中藉由水与空气的直接接触将热能排放至大气中。由于水具有高潜热（蒸发热）热能，加上取得容易，而空气具有吸湿能力，在这种有利条件下，冷却水塔成为散热最有效且最便宜的工具。

　　冷却水塔内挡水板主要用于阻挡细小水滴的散失，当热水透过洒水喷嘴均允喷洒在冷却水塔内之填料上端，藉由重力向下方流动，由于空气的反向流动会造成较小液滴随空气流往上带走，为了减少冷却水的损失，须于水塔洒水喷嘴上方设置挡水版装置，小液滴遇到挡水装置受到阻挡而附着于档水版上，等档水版上之液滴累积至较大时，当其重力高于空气流带动之阻抗反向力时，水滴便会向下掉落于填料上。

　　二、冷却水塔形式分类简介

　　市面上之冷却水塔形式种类相当多，依空气驱动型式大致可分为机械力驱动型（Mechanical draft）及自然对流型（Nature Draft）；依空气与水的相对流路方向，冷却水塔基本上又可分为反向流式（俗称逆流式或反流式）及交叉流式（俗称横流式或交流式）；依冷却水环路又可在分为密死循环路型冷却水塔或称为密闭式冷却水塔，另一种即为开放环路型冷却水塔或称为开放式冷却水塔，其中密死循环路型冷却水塔又称为蒸发型冷却水塔。有关各型冷却水塔之特点将叙述如下。

　　三、机械驱动空气型（Mechanical Draft）

　　冷却水塔特色是藉由一机械动力（一般即为马达风扇）驱使空气流动，与水塔内冷却水或热交换器进行热质传递，藉以降低冷却水温度。依风扇位置可分为抽风式及吹入式两种，所谓吹入式是用风扇将空气吹入壳体内侧与壳内冷却水进行热质传交换作业，通常由壳的下方吹入，吸收水蒸气之湿空气则由上方吹出，

　　吹入式冷却水塔是透过风扇将外气吹入塔内，因此塔内空气为正压（大于一大气压），密度亦较高于大气压力下之空气密度，因此空气之热交换系数略高，这是吹入式冷却水塔的优点。通常吹入式冷却水塔之塔的周边气密度（封闭度）要求较高，原因是避免塔内空气无法完全由顶端吹出，造成空气未能完全与冷却水充分接触进行热质传递；其次吹入式受风扇叶片影响其空气动能于入口端局部较大，局部风速亦会较高，而末端（出风口端）之出口空气流分散，出风速度较为平稳，局部出风动力不若抽风式者高，因此相对而言出风回流的情形较多，此为吹入式冷却水塔的缺点。

　　抽风式冷却水塔通常于塔顶装有一马达驱动之轴流式风扇，由于属抽气式因此于其塔内之空气为负压（低于一大气压），塔内空气密度较低，因此热质传系数亦会较低，这是抽风式的缺点。但由于其出口之风扇叶片局部带动，出口空气局部流速较高，吹出之局部风速亦较大，因此排出之湿空气可吹离较远，其回流量远较吹入式冷却水塔少，这是抽风式的优点。然而因空气密度较低（因为出口空气温度较高且含湿量较较大）之故，抽风式需求较大之风力驱动动能。

　　自顶部溢出之水滴往往是机械驱动空气型冷却水塔所很难完全避免的，由于冷却水塔之冷却水降温模式须利用空气与水的直接接触，由空气带走蒸发之水蒸气，因此所需之空气与水的接触面积特别多，因而水滴撒下时当风速足以带动水滴时，水滴即可能随风向而向上飘逸出水塔，造成飞溅损失现象，因此通常于出水口附近（风扇下方）设有挡水板以便阻挡水滴飞溅损失。抽风式冷却水塔的水滴飞溅损失往往又比吹入式冷却水塔者多，原因是抽风式冷却水塔之出口局部风速较大所致，此点亦是抽风式冷却水塔之缺点。

　　四、自然对流驱动空气型（Nature Draft）

　　冷却水塔自然对流驱动空气型冷却水塔特点是空气之流动是依其温度差或密度差所形成之浮力带动空气流动之冷却水塔，不藉由机械动力驱使空气流动，其原理是利用密度差驱使空气自然对流以达到循环空气的效果；在冷却水塔内部空气含湿度及温度均较塔外高，温度越高相对密度越低，含湿量越多相对密度也越低，由于塔内空气密度较塔外空气密度低的缘故，塔内含湿空气上浮的结果促使塔外干空气由塔底流入塔内，达到相同于机械力驱动型冷却水塔之空气循环的效果。

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