第 1 部分：復雜性會影響可靠性、操作和效率。

這將分為兩部分。在這里，我們描述了冷卻水塔的操作和安全方面。下一節將討論它們的控制和優化。

冷卻塔 (CT) 是水-空氣熱交換器，用于將過程產生的廢熱排放到大氣中。它們的尺寸各不相同，從小型屋頂單元到高度可達 200 米（660 英尺）、直徑可達 100 米（330 英尺）的超大型雙曲面結構，以及大于 40 米的矩形結構。高度（130 英尺），長度 80 m（260 英尺）。

在正常運行中，它們為工廠的安全服務，但它們的故障可能會因過熱而導致嚴重事故。它們的運營成本是水運和空運成本的總和，所以如果這些成本被最小化（優化），工廠的運營成本可以降低很多。 （在 IBM 的工作中，我們通過優化將工廠的運營成本降低了 17%。）

本文描述了不同冷卻塔設計可以提供的安全級別（可靠性），以及如何優化控制系統以實現降低運營成本。

冷卻水塔術語和操作

廣東冷卻水塔都是利用煙囪效應, 這種效果通過塔吸取外部空氣。煙囪效應引起的空氣運動取決于從底部進入的較冷的外部空氣與內部空氣之間的密度差異，內部空氣更輕，因為它更溫暖、更潮濕。空氣的濕度隨著塔內空氣的上升而增加，因為只要水的溫度高于空氣的濕球溫度，它就會繼續蒸發。這種蒸發降低了內部空氣的密度，也會造成循環水的流失，需要補充。當水的熱量傳遞到空氣中時，密度較低的內部空氣會上升并吸入塔底的新鮮空氣。

如果增加塔容量（傳熱面積）或通過塔的氣流，則方法減少；如果你減少水流量，方法就會減少。該范圍是從工藝返回的熱水溫度 (Tin) 與工廠冷卻水供應溫度 (Tout) 之間的差值。

在廣東的自然通風冷卻塔中，氣流僅由“煙囪效應”引起，而在機械通風塔中，氣流是由位于塔頂并拉動空氣的風扇放大的（感應風扇塔）或在底部，將空氣（強大的風扇塔）推入立柱。

廣東冷卻塔給廠房供水的溫度（Tout）始終高于冷卻它的空氣的濕球溫度（Tw）。如果溫度計的燈泡上覆蓋著潮濕的吸水物質并暴露在空氣中，蒸發會使燈泡冷卻到周圍空氣的濕球溫度。這是干濕表讀取的溫度。如果空氣中充滿水，則濕球溫度、干球溫度和露點溫度都將相同。否則，濕球溫度高于露點溫度，但低于干球溫度。

Tout只能“接近”Tw，而不能到達。如果塔容量（傳熱面積）或通過塔的氣流增加，這種方法 (A = Tout-Tw) 將減少，而如果水流量減少，塔容量將減少。 CT 的范圍（R = Tin-Tout）是從工藝返回的熱水溫度 (Tin) 與供應給工廠的冷卻水溫度 (Tout) 之間的差值。這些項如圖 1 所示。

CT 在冬季效率較高（約 80%），在夏季效率較低（約 65%），在高濕度地區效率較低。 CT 的效率是其范圍除以其范圍之和加上方法之和的比率的 100 倍：

μ = 100(Tin-Tout)/(Tin-Tw)

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