冷卻水系統(tǒng)
冷卻水系統(tǒng)通常有兩種：直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
1、 在直流冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水僅僅通過換熱設備一次，用過后水就被排放掉。
2、 循環(huán)冷卻地水系統(tǒng)又分封閉式和敞開式兩種：
在循環(huán)過程中，冷卻水不暴露于空氣中，所以水量損失很少。水中各種礦物質和離子含量一般不發(fā)生變化，而水的再冷卻是在另一臺換熱設備中用其他冷卻介質來進行冷卻的。
在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水用過后也不是立即排放掉，而是收回循環(huán)再用。水的再冷卻是通過冷卻塔來進行的，因此冷卻水在循環(huán)過程中要與空氣接觸，部分水在通過冷卻塔時還會不斷被蒸發(fā)損失掉，因而水中各種礦物質和離子含量也不斷被濃縮增加。為了維持各種礦物質和離子含量穩(wěn)定在某一個定值上，必須對系統(tǒng)補充一定量的冷卻水，通常稱作補充水；并排出一定量的濃縮水，通稱排污水。
這種敞開式循環(huán)冷水系統(tǒng)要損失一部分水，但與直流冷卻水系統(tǒng)相比，可以節(jié)約大量的冷卻水，且排污水也相應減少。
二、 冷卻塔
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中主要設備之一是冷卻塔。冷卻塔用來冷卻換熱器中排出的熱水。在冷卻塔中，熱水從塔頂向下噴淋成水滴狀，空氣則由下向上與水滴或水膜逆向流動，或水平方向交流流動，在氣水接觸過程中，進行熱交換，使水溫降低。
在冷卻塔內，熱水與空氣之間發(fā)生兩種傳熱作用，一是蒸發(fā)傳熱，二是接觸傳熱。蒸發(fā)傳熱是當水在其表面溫度時的飽和蒸汽壓大于空氣中水蒸氣分壓時，水滴表面的水分子克服液態(tài)水分子之間的吸引力而汽化逸入空氣中，并帶走氣化潛熱，使液態(tài)水的溫度下降。每蒸發(fā)1kg水，要帶走約2.43x106J的熱量，蒸發(fā)傳熱帶走的熱量約占冷卻塔中傳熱量的75%~80%。接觸傳熱是當空氣的濕球溫度低于水溫時，熱量從水傳向空氣，使空氣溫度提高而水溫度降低，帶走的熱量是顯熱，約占冷卻中傳熱量的20%~25%。
填料通常為聚乙烯材料壓制成波紋板式或T波式。
三、 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
冷卻水由循環(huán)泵送往系統(tǒng)中各換熱器，以冷卻工藝熱介質，冷卻水本身溫度升高，變成熱水，此循環(huán)水量為R的熱水被送往冷卻塔頂部，由布水管道噴淋到塔內填料上�？諝鈩t由塔底百頁窗空隙中進入塔內，并被塔頂風扇抽吸上升，與落下的水滴和填料上的水膜相遇進行熱交換，水滴和水膜則在下降進程中逐漸變冷，當到達冷卻水池時，水溫正好下降到符合冷卻水的要求�？諝馑䞍壬仙^程中則逐漸變熱，最后由塔頂逸出，同時帶走水蒸氣。這部分水的損失稱為蒸發(fā)損失E。熱水由塔頂向下噴濺時，由于外界風吹和風扇抽吸的影響，循環(huán)水會有一定的飛濺損失和隨空氣帶出的霧沫夾帶損失。這些損失掉的水，統(tǒng)稱為風吹損失D。為了維持循環(huán)水中一定的離子濃度，必須不斷向系統(tǒng)中加入補充水量M和向系統(tǒng)外而排出一定的污水。這部分水量稱為排污損失B。
在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)，系統(tǒng)中的水會愈來愈少，而水中各種礦物質和離子含量就會愈來愈濃。為了使水中含鹽量維持在一定的濃度，必須補入新鮮水，排出濃縮水。通常在操作時，用濃縮倍數來控制水中含鹽的濃度。設以K表示濃縮倍數，則K的含意就是指循環(huán)水中某物質的濃度與補充水中某物質的濃度之比。
用來計算濃縮倍數的物質，要求它們的濃度除了隨濃縮過程而增加外，不受其他外界條件，如加熱、沉淀、投加藥劑等的干擾。通常選用的物質有CI-、SiO2、K+等物質或總溶解固體。
循環(huán)水系統(tǒng)在操作運行時，不斷加入補充水和排出濃縮水，因此循環(huán)水中的離子濃度隨著運行時間的推移會發(fā)生變化。其變化的規(guī)律將根據補充水量和排污水量的大小而異，但最終會趨于一個定值。
四、 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產生的問題
冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中不斷循環(huán)使用，由于水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無機離子和有機物質的濃縮，冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風吹雨淋、灰塵雜物的進入，以及設備結構和材料等多種因素的綜合作用，會產生比直流系統(tǒng)更為嚴重的沉積物了附著，設備腐蝕和菌藻微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題。
（一）水垢附著
一般天然水中都溶解有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當其濃度達到過飽和狀態(tài)時，或者在經過換熱器傳熱表面使水溫升高時，會發(fā)生下列反應：
Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O
冷卻水經過冷卻塔向下噴淋時，溶解在水中的游離CO2要逸出，這就促使上述反應向右方進行。
Ca CO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導熱性能很差。不同的水垢，其導熱系數不同，但一般不超過1.16W/(m.K)，而鋼材的導熱系數為45/(m.K)，可見水垢形成，必然會影響換熱器的傳熱效率。
（二）設備腐蝕
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，大量的設備是金屬制造的換熱器。對于碳鋼制成的換熱器，長期使用循環(huán)冷卻水，會發(fā)生腐蝕穿孔，其腐蝕的原因是多種因素造成的。
（1） 冷卻水中溶解氧引起的電化學腐蝕
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水與空氣能充分地接觸，因此水中溶解的O2可達飽和狀態(tài)。當碳鋼與溶有O2的冷卻水接觸時，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導電性，在碳鋼表面會形成許多腐蝕微電池，微電池的陽極區(qū)和陰極區(qū)分別發(fā)生下列的氧化反應和還原反應：
在陽極區(qū) Fe = Fe2++ 2e
在陰極區(qū) 1/2O2 + H2O +2e = 2OH-
在水中 Fe(OH)2 = Fe(OH)3 Fe2+ +2OH- = Fe(OH)2
這些反應，促使微電池中的陽極區(qū)的金屬不斷溶解而被腐蝕。
（2） 有害離子引起的腐蝕
循環(huán)冷卻水在濃縮過程中，除重碳酸鹽濃度倍數增長而增加外，其他的鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會增加。當CI-和SO4離子濃度增高時，會加速碳鋼的腐蝕。CI-和SO4會使金屬上保護膜的保護性能降低，尤其是CI-的離子交換半徑小，穿透性強，容易穿過膜層，置換氧原子形成氯化物，加速陽極過程的進行，使腐蝕加速，所以氯離子是引起點蝕的原因之一。
（3） 微生物引起的腐蝕
微生物的滋生也會使金屬發(fā)生腐蝕。這是由于微生物排出的粘液與無機垢和泥砂雜物等形成的沉積物附著在金屬表面，形成氧的濃差電池，促使金屬腐蝕。此外，在金屬表面和沉積物之間缺乏氧，因此一些厭氧菌（主要是硫酸鹽還原菌）得以繁殖，當溫度為25~30oC時，繁殖更快。它分解水中的硫酸鹽產生H2S，引起碳鋼腐蝕。
上述各種因素對碳鋼引起的腐蝕常使換熱器管壁被腐蝕穿孔，形成滲漏，或工藝介質泄漏入冷卻水中，損失物料，污染水體；或冷卻水滲入工藝介質中，使產品質量受到影響�！竞贾葜醒肟照{清洗公司】
