冷卻塔在許多化工廠中發揮著重要作用。與任何其他熱交換器一樣，最大限度地提高效率對于設備設計和防止結垢、結垢和腐蝕至關重要。對于冷卻塔，填料選擇是這方面的一個關鍵方面。乍一看，高效薄膜填充似乎是理想的選擇。但是，如果水質不佳導致這種填充物堵塞并迅速堵塞，則會導致維護成本過高。因此，在這里，我們研究了填充類型的基本原理，并研究了影響選擇的重要化學問題。適當的補給水預處理可以選擇比其他方式更有效的填充物。

濕球溫度、環境溫度和濕度會影響性能，通常冷卻塔中 65-90% 的傳熱來自一小部分 (1-3%) 循環水的蒸發.因此，所有冷卻塔的基本準則是增強空氣/水接觸。最初，這是通過使用飛濺填充來實現的——一系列木板條以交錯的形式放置在噴水嘴下方。當水撞擊板條時，它會分解成小水滴，從而增加表面積。

冷卻塔填料在基本的飛濺填料設計基礎上有了顯著的發展。今天大多數冷卻塔都使用薄膜填充來增強空氣/水接觸。顧名思義，薄膜填充使冷卻水在材料表面形成一層薄膜。成膜機制使液體面積最大化。填料設計和選擇背后的指導原則是“增加空氣與水的接觸，驅動對流和蒸發冷卻，同時減少系統中的壓降”[1]。填充物通常由聚氯乙烯制成，因為它成本低、耐用、良好的潤濕特性和固有的低火焰蔓延率。

填料選擇

填料設計的選擇很大程度上取決于冷卻水就是選擇不易結垢的填料，而是定期進行

清洗冷卻塔填料。圖 2 顯示了各種填充設計，從現代飛濺填充到非常高效的材料。

最基本和最便宜的是塑料飛濺填充（圖 2a）。這種技術的進步是“線框”填充。在線框設計中，一層水膜在電線表面層疊；冷卻主要通過薄膜的產生發生，液滴的產生只是偶爾發生。這種填充物通常是模塊化的十字槽設計。另一種線框設計使用多個集成液滴來創建緊湊的液滴體積 (2b)。這些“模塊化飛濺”(M/S) 填充物通常具有偏移槽紋幾何形狀，并且本質上比交叉槽紋填充物更耐污染。參考 1 提供了更多信息。

其他選項包括電影填充。他們有稱為長笛的空氣/水通道。有多種凹槽配置可供選擇，每一種都反映了熱性能和耐污性之間的不同折衷。

垂直膜填充物，例如垂直槽紋 (VF, 2c) 為水流和氣流提供了直線路徑。熱性能低于高效設計，但 VF 填料具有出色的防污性能。

XF 基座填料 (2d) 專為橫流冷卻塔設計，具有高比表面積和中等至良好的抗結垢傾向，具體取決于水負荷。

偏移槽 (OF, 2e) 還具有較高的比表面積，并迫使水和空氣通過適度彎曲的路徑。因此，防污性能也適中。

交叉槽紋 (CF, 2f) 通常提供高比表面積和高熱性能，但由于幾何形狀迫使流道偏離很多，因此防污性能較差。

槽間距顯著影響填充性能；較小的間距會增加表面積，但也會增加結垢的潛在嚴重性。

水膜穿過沉積面的速度影響生物沉積物的穩定性。較高的水流速度可最大限度地減少生物膜厚度。因此，填料制造商已經開發出能夠最大化水膜速度和由此產生的高剪切應力的設計。這些低污染填料的凹槽幾何形狀具有垂直方向而不是傾斜方向（橫向凹槽）以實現高效填充。這些更高水流速度的設計表現出比 CF 同類產品更低的熱性能。

CF 填料提供最大的傳熱表面積，但與其他設計相比，通過色譜柱的壓降更高。此外，在這些填料中產生的較低水膜速度會導致低流量區域，增加結垢的可能性。

選擇合適的設計需要仔細評估水的條件。表 1 列出了各種質量水的填充選擇指南，范圍從 <1,000 ppm 到 <25 ppm 總懸浮固體 (TSS) 和 0 到 <50 ppm 的油和油脂。

此表強調了生物控制對填充選擇的影響。然而，正如我個人可以證明的那樣，冷卻系統（甚至得來速網絡）中的微生物控制可能是一個挑戰。然而，在設計和選擇化學品進料程序和補給水預處理設備時適當小心，可以在原本沒有意義的應用中使用更高效的填料。

氧化殺菌劑處理對所有冷卻水系統都至關重要。氯通常以漂白劑的形式提供或現場生成，是最常見的選擇，盡管氯的有效性會隨著 pH 值的升高而迅速降低。許多天然水的 pH 值接近 8，這通常導致選擇其他氧化劑，最顯著的是氯活化溴、二氧化氯、一氯胺和一溴胺。在許多情況下，氧化劑進料限制為每天兩小時，這讓微生物有時間在停工期間定居并形成菌落。例如，每周用非氧化性殺菌劑補充飼料可以非常有效地控制微生物。表 2 列出了一些最常見的非氧化劑的特性。

需要仔細評估冷卻水中的微生物種類，以確定最有效的殺菌劑。未經相應監管機構批準，不得對這些化學品進行測試，更不用說使用了。它們必須納入工廠的國家污染物排放消除系統許可證。此外，與所有化學品一樣，在處理非氧化劑時，安全性是一個絕對關鍵的問題。

其他因素

影響結垢的另一個因素是水中懸浮物的濃度。在填充物或熱交換器中建立的任何微生物菌落通常會分泌一層粘性薄膜進行保護。這種粘液自然會吸附淤泥。通常推薦用于冷卻塔的一種處理方法——但通常不采用——是側流過濾。有關側流過濾的信息可從許多來源獲得，最著名的是冷卻技術研究所。

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