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封閉式冷卻塔原理

發(fā)布日期：[2023/7/4 16:26:48] 共閱[2468]次

電廠冷卻塔的作用和原理是什么？
朋友們好，我是電子及工控技術(shù)，我來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。在我所居住的附近就有一座火力發(fā)電廠，在發(fā)電廠的廠區(qū)里就聳立著這么兩座具有雙曲線型的冷卻塔，我們時(shí)常能在冷卻塔的上部看到有白色的水蒸氣隨風(fēng)升起。在我小時(shí)候總以為這個(gè)冷卻塔是發(fā)電廠里的煙囪呢，直到上了中學(xué)在解析幾何中講到雙曲線的知識(shí)時(shí)，老師在舉具體事例時(shí)講到了發(fā)電廠的這幾個(gè)具有雙曲線造型的高大建筑才知道它的名字叫冷卻塔，它門(mén)是為熱力發(fā)電廠里的冷凝器修建的，在熱力發(fā)電廠中是一個(gè)非常重要的建筑物，下面我們一起來(lái)聊聊發(fā)電廠中的冷卻塔的作用和原理吧。
發(fā)電廠冷卻塔的作用我們知道火力發(fā)電廠作為我們國(guó)家現(xiàn)在主要的發(fā)電形式，在一些內(nèi)陸城市會(huì)經(jīng)�？吹接羞@樣高聳入云的建筑物，它是熱力發(fā)電廠的主要標(biāo)志性建筑，這個(gè)具有雙曲線形狀的建筑物叫冷卻塔，它的主要作用是把蒸汽輪機(jī)里出來(lái)的水蒸氣在凝汽器中冷卻出水的一種裝置，由于建立熱電廠的地區(qū)一般水資源都不充足，在發(fā)電過(guò)程中需要把大量水加熱到水蒸汽的狀態(tài)，通過(guò)水蒸汽來(lái)推動(dòng)蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。
在這個(gè)過(guò)程中為了節(jié)約用水，就需要建造一個(gè)循環(huán)冷卻水的裝置和建筑，這樣以來(lái)就可以把冷凝器中排出的熱水在冷卻塔中冷卻后就可以重復(fù)利用了。由于熱力發(fā)電廠一般功率都比較大，為了提高冷卻的效率一般都是把冷卻塔的外形建成雙曲線形狀的。對(duì)于發(fā)電廠的冷卻塔一般是有四部分組成，它們分別是由塔身、支柱、集水池和淋水裝置構(gòu)成。
集水池一般在冷卻塔的下面，深度一般在2米左右，它的形狀是圓形的。支柱是冷卻塔的支撐結(jié)構(gòu)，它不但要能夠承受冷卻塔身的自身重力，同時(shí)還要能夠適應(yīng)溫度的變化帶來(lái)的應(yīng)力以及風(fēng)力的影響，從外觀看，它的支柱都是雙向傾斜狀的，像“V”字形結(jié)構(gòu)。為了增強(qiáng)通風(fēng)效果，提高冷卻效率，除了外形按雙拋物線設(shè)計(jì)外，在建造結(jié)構(gòu)上采用的是無(wú)梁柱的薄壁空間結(jié)構(gòu)，所用材料是鋼筋混凝土。
一般冷卻塔通風(fēng)筒部分包括下環(huán)梁、筒壁和塔頂剛性環(huán)三部分組成。為了有較好的通風(fēng)效果，熱力發(fā)電廠的冷卻塔高度一般都在70米到150米這個(gè)高度的范圍，塔底的直徑范圍一般在60米到120米的范圍。由于雙曲線型冷卻塔占地面積有限，并且布置緊湊，水量損失小同時(shí)冷卻效果不受風(fēng)力影響，在大型熱力發(fā)電廠的冷卻塔一般都用這種結(jié)構(gòu)。
熱力發(fā)電廠冷卻塔的原理我們先看一下冷卻塔的結(jié)構(gòu)，冷卻塔的上部稱為風(fēng)筒，在冷卻塔10米以下位置是配水槽和淋水裝置。由于熱電廠的冷卻塔一般都采用是雙曲線外形并且比較高這些都會(huì)形成上下的空氣壓差，因此就會(huì)有風(fēng)從塔底進(jìn)入從塔頂流出來(lái)了。這時(shí)冷卻塔里通風(fēng)的空氣以一定的角度吹向滴下來(lái)的熱水，當(dāng)空氣通過(guò)這些水滴的時(shí)候，一部分水就蒸發(fā)了，我們看到冷卻塔上煙霧繚繞的那些霧氣就是蒸發(fā)在空氣中的水蒸氣。
由于蒸發(fā)水滴熱量的原因就會(huì)使水的溫度降低。我們從冷卻塔的工作示意圖中可以看出從蒸汽輪發(fā)電機(jī)冷凝器來(lái)的熱水打到水塔中部噴射成水滴狀，水滴下落時(shí)會(huì)遇到上升的冷風(fēng)，從而冷卻了熱水，而加熱了空氣，這樣就會(huì)使得空氣在水塔中的流動(dòng)更快，冷卻熱水的效果更好。被冷卻的水滴下落到塔底的水池內(nèi)收回，重新打入汽輪發(fā)電機(jī)的凝結(jié)器，繼續(xù)循環(huán)使用。
從這里我們就可以看出，熱力發(fā)電廠冷卻塔的主要工作過(guò)程是利用水與空氣流動(dòng)接觸后進(jìn)行冷熱交換時(shí)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽揮發(fā)帶走熱量達(dá)到蒸發(fā)散熱的目的。冷卻塔在工作時(shí)，水從配水槽向下流淋滴濺，空氣從塔底側(cè)面進(jìn)入，與水充分接觸后帶著熱量向上排出，冷卻過(guò)程以蒸發(fā)散熱為主，一小部分為對(duì)流散熱。為我們也可以從物理的熱力學(xué)定律中解釋這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩礈夭钤酱蟮臅r(shí)候，它們的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能就越多。
我們看到熱力發(fā)電廠一般都有兩個(gè)以上的冷卻塔。它是利用自然通風(fēng)冷卻塔，在沒(méi)有風(fēng)機(jī)作為排風(fēng)動(dòng)力時(shí)，水會(huì)從上面淋下來(lái)，熱空氣會(huì)向上走，這樣就帶走了大量的熱量，使大量沒(méi)法重新利用的水蒸氣變成水得到了循環(huán)利用的目的，這種冷卻方式有點(diǎn)類(lèi)似我們平時(shí)看到的“煙囪原理”，這種冷卻塔一般比較高大，外形呈現(xiàn)雙曲線

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