图3-2 封闭式循环冷却水系统
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密闭系统的优点
（1）水温易控制； （2）水质问题的控制简单化：补充水量少； （3）补充水仅用于补偿水泵填料的泄露水量或因检
修而排放的水量； （4）水的蒸发很少； （5）结垢程度较轻：一般用软化水或去离子水。 （6）腐蚀问题不严重：氧不是处于饱和状态。
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3. 敞开式蒸发系统
溶解氧引起电化学腐蚀 有害离子引起腐蚀
➢ 微生物的滋生和粘泥
细菌和藻类繁殖，生成生物粘泥而引起腐蚀、管道堵塞
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三、 敞开式循环冷却水处理的重要性
• 稳定生产 • 节约水资源 • 减少环境污染 • 节约钢材
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第二节 循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制
一、 冷却水中金属腐蚀的机理
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造成金属腐蚀的是金属的阳极溶解反应。因此，金属的腐 蚀破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而阴极区是不腐蚀的。
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水冷却的原理
❖水的蒸发散热
水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空 气的接触面积和延长接触时间，加强水的蒸发，使水汽从水 中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。
❖水的接触传热
水面与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量 传到空气中去，水温得到降低。温差愈大，传热效果愈好。
❖水的辐射传热
冷却水仅通过换热 设备一次，用过后就排 放掉。不需要其他冷却 水构筑物，因而投资少、 操作简单，但是冷却水 的操作费用大，且不符 合节水的要求。
图3-1 直流冷却水系统
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2. 密闭式循环冷却水系统
冷却水密闭循环， 并交替冷却和加热，而 不与空气接触。水的再 冷通常通过另一台换热 设备用其他冷却介质冷 却的。一般用于发动机、 内燃机或有特殊要求的 单台换热设备。
❖ 喷水池
池内装有水管、喷嘴或电动喷水组件，由喷嘴把水喷到大气中，从而增加了蒸 发量，即使在较小的水池也能加速冷却。水的消耗大，约为循环水量的1.0-5.0% 。 易带入周围的杂质。
❖ 冷却塔
是一个塔型建筑，水气热交换在塔内进行，可以人工控制空气流量来加强空 气与水的对流作用来提高冷却效果。占地面积小、冷却效果好。有自然通风式和 机械通风式。冷却塔包括通风筒、配水系统、淋水装置、通风设备、收水器、集 水池等部分
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敞开式冷却水的工况
冷却过程中的三种损失:蒸发损失、风吹损失、排污量 补充水量 M = E + D + B + F， （1）蒸发损失E E = a (R-B), a = e (t2-t1) （2）风吹损失D D = (0.2%-0.5%) R （3）排污损失B B = E/(K-1) （4）渗漏损失F
冷却水通过热交换 器后，水温提高成为热 水，热水经冷却塔曝气 与空气接触，由于水的 蒸发散热和接触散热使 水温降低，冷却后的水 再循环利用。又称为冷
却塔系统。
图3-3 敞开式循环冷却水系统 1-补充水（M）；2-冷却塔；3-冷水池；4-循环水泵； 5-渗漏水（F）；6-冷却水；7-冷却用换热器；8-热水（R）； 9-排污水（B）；10-蒸发损失（E）；11-风吹损失（D）；12-空 气
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图3-4 自然通风冷却塔 1-配水系统；2-填料；3-百叶窗； 4-集水池；5-空气分配区；6-风筒； 7-热空气和水蒸汽；8-冷水
图3-5 机械通风冷却塔 1-配水系统；2-填料；3-百叶窗； 4-集水池；5-空气分配区；6-风机； 7-风筒；8-热空气和水蒸汽；9-冷水
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图3-6 玻璃钢冷却塔 1-玻璃钢塔体；2-淋水装置；3-填料； 4-空气；5-接水盘；6-冷却水；7-热水；
从以上的讨论中可以看到，在腐蚀控制中，只要控制腐蚀 过程中的阳极反应和阴极反应两者中的任意—个电极反应的速 度，则另一个电极反应的速度也会随之而受到控制，从而使整 个腐蚀过程的速度受到控制。
第三章 循环冷却水处理
第一节 循环冷却水处理概况 第二节 循环冷却水中金属的腐蚀及其控制 第三节 循环冷却水系统中的沉积物及其控制 第四节 循环冷却水系统中的微生物及其控制 第五节 冷却水系统的清洗和预膜 第六节 循环冷却水系统的日常运行
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第一节 循环冷却水处理概况
一、 冷却系统的类型
1. 直流冷却水系统
8-排风扇；9-热空气和水蒸汽
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冷却塔效率的衡量指标
➢ 冷却幅高（也称湿球温差）
冷却水温和空气湿球温度的差值 T2-τ。τ代表该地热 水冷却所能达到的极限值。T2-τ越小，效能越高。
➢ 冷却幅宽
冷却塔的回水和出水温度的差值，T1-T2。
➢ 淋水密度
指冷却塔单位面积上的热水喷洒负荷，m3/(m2h)。 淋水密度与冷却幅宽、水的比热的乘积称为冷却构筑物 单位面积的热负荷。
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➢浓缩倍数
指循环水中某物质的浓度和补充水中 某物质的浓度之比。用来计算浓缩倍数的 物质要求他们的浓度除了随浓缩过程增加 外不受其他条件干扰。
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二、 敞开式循环冷却水系统产生的问题
➢ 沉积物的析出和附着
重碳酸盐分解产生碳酸钙水垢，轻者降低换热器的传热 效率，重者堵塞管道。
➢ 有害离子引起的腐蚀
孤立的金属腐蚀时，在金属表面上同时以相等速度进行着 一个阳极反应和一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合。 互相耦合的反应称为共轭反应，而相应的腐蚀体系则称为共轭 体系。在共扼体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应速度 相等。此时，阳极反应释放出的电子恰好为阴极反应所消耗， 金属表面没有电荷的积累，故其电极电位也不随时间而变化。
M、E、D、B分别代表补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污量， R为系统中循环水量，e为损失系数，K为浓缩倍数。
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➢离子浓度的改变
图3-7 降低浓缩倍数时水中 离子浓度变化曲线
图3-8提高浓缩倍数时水中 离子浓度变化曲线
不论系统中某离子的初始浓度为多少，随着运行时间的推移，其最 终的浓度总是浓缩倍数和补充水中离子浓度的乘积。由此证明了控制 好补充水量和排污量能使系统中某些离子浓度稳定在一个定值。
不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传 播热能的现象。
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冷却设备的种类与结构
冷却水系统中，用来降低水温的构筑物或设备成为冷却构筑物或冷却设备。
按其热水与空气接触方式的不同，可分为：
❖ 水面冷却构筑物
又称凉水池 ，需要冷却的水流入池内，通过自然蒸发、辐射和对流传热逐渐 将水冷却到适当再用的温度。冷却过程缓慢，效率低，温差小。且需要很大的贮 水池。