密閉式冷卻塔，簡稱閉式冷卻塔，（也叫蒸發(fā)式空冷器，封閉式冷卻塔）將管式換熱器置于塔內(nèi)，通過流通的空氣、噴淋水與循環(huán)水的熱交換保證降溫效果。由于是閉式循環(huán)，其能夠保證水質(zhì)不受污染，很好的保護了主設(shè)備的高效運行，提高了使用壽命。外界氣溫較低時，可以停掉噴淋水系統(tǒng)，起到節(jié)水效果。推著國家節(jié)能減排政策的實施和水資源的日益匱乏，近幾年密閉式冷卻塔在冶金、航空、電力、化工、機械、石油、食品、塑料、橡膠等等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。
密閉式冷卻塔技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀
在開放式冷卻塔中，冷卻水與空氣直接接觸，所以使用過一段時間后，冷卻水會有污垢現(xiàn)象產(chǎn)生，不易清洗，進而管路堵塞，設(shè)備傳熱效果下降。密閉冷水塔則可避免這一情況，管內(nèi)之工作流體不與空氣直接接觸，保持了工作流體的清潔。
密閉式冷卻塔源于蒸發(fā)冷卻器，始于上個世紀(jì)中期，隨著化工、冶金、電子工業(yè)的發(fā)展，才逐漸開始被應(yīng)用。對于蒸發(fā)冷卻技術(shù)，早在公元前250年，古埃及人就己經(jīng)懂得利用水分蒸發(fā)進行供冷。上個世紀(jì)，世界各國對蒸發(fā)冷卻技術(shù)也進行過多方面的研究，到了70年代，能源危機的出現(xiàn)使得蒸發(fā)冷卻技術(shù)的應(yīng)用逐步得到重視。在80年代，當(dāng)發(fā)現(xiàn)對人類生存構(gòu)成巨大威脅的災(zāi)難性氣候都和空調(diào)制冷行業(yè)有關(guān)以后，蒸發(fā)式冷卻技術(shù)等利用自然條件取得冷量的被動式供冷技術(shù)得到了迅速發(fā)展。美國人ASHRAE為此成立了名為“蒸發(fā)冷卻”的技術(shù)委員會，旨在提倡應(yīng)用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，收集并出版蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用、安裝、運行與維護數(shù)據(jù)，發(fā)布規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，肯定并獎勵對蒸發(fā)冷卻的研究，以此來推廣蒸發(fā)冷卻設(shè)備在全世界的應(yīng)用。
Parker和Treyball基于忽略蒸發(fā)到冷卻空氣中的水量，假設(shè)在常溫下將飽和空氣的焓看作溫度的線性函數(shù)，從蒸發(fā)式冷卻器的管內(nèi)介質(zhì)傳熱、傳質(zhì)性能出發(fā)，闡述了蒸發(fā)式冷卻器的傳熱、傳質(zhì)機理，并通過實驗得到了傳熱膜系數(shù)的關(guān)聯(lián)式。
Mazushina對蒸發(fā)冷卻器的熱力計算，提出可假定管外噴淋水溫度恒定或者認(rèn)為噴淋水膜溫度變化的計算方法，并在編著的熱交換器手冊中詳細(xì)地介紹了一套換熱器的設(shè)計計算方法。
Webb將冷卻塔、蒸發(fā)式冷凝器和蒸發(fā)式冷卻器三者的理論模型統(tǒng)一起來，水膜的傳熱系數(shù)和通過水膜傳遞給空氣的傳質(zhì)系數(shù)分別用不同的系數(shù)表示。隨后，Webb和Villacres用三個運算法則和計算模型來描述和分析了冷卻塔、流體冷卻器和蒸發(fā)式冷凝器。
Peterson采用數(shù)值模擬的方法來分析間接蒸發(fā)冷卻，但數(shù)值模擬與實驗測試數(shù)據(jù)的比較表明模型對一些運行條件下系統(tǒng)能量的節(jié)約和系統(tǒng)特性的準(zhǔn)確預(yù)測存在一定的缺陷。在這種條件下，Peterson推薦使用試驗數(shù)據(jù)得來的相關(guān)系數(shù)來獲得必要的設(shè)計與特性依據(jù)。
Wo Jciech Zalewski提出一種水與空氣以逆流形式來冷卻盤管中流體的數(shù)學(xué)模型，并通過運用傳熱和傳質(zhì)之間的類比來得到傳質(zhì)系數(shù)。JorgeFacao對一個小型密閉式冷卻塔進行了傳熱傳質(zhì)測試，擬合傳熱過程關(guān)聯(lián)式，得出的熱質(zhì)傳遞關(guān)系式與簡化的理論模型比較吻合。
國內(nèi)在蒸發(fā)冷卻技術(shù)方面的研究也做了一些工作，包括蒸發(fā)冷卻理論的研究、密閉式冷卻塔的性能試驗研究等。
劉乃玲等人以要求換熱面積最小、阻力最小為限制條件，對閉式冷卻塔的管式蒸發(fā)冷卻器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化進行了研究，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對管式蒸發(fā)冷卻器的面積及風(fēng)機和水泵能耗的影響。
李子鈞等人以各種逆流密閉式冷卻塔換熱模塊為研究對象，分析不同情況下的淋水溫度分布，并提出了一套熱力計算方法。
劉晶分析了密閉式冷卻塔冷卻過程的換熱機制，建立了穩(wěn)態(tài)換熱模型，并根據(jù)解析求解結(jié)果編制穩(wěn)態(tài)換熱仿真程序，利用該程序?qū)γ荛]式冷卻塔內(nèi)部流體溫度和焓值分布進行模擬計算，將塔內(nèi)流體的出口參數(shù)的理論計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行比較，最大誤差在9%以內(nèi)，證明了該結(jié)果的可靠性。
趙芳平研究了密閉式冷卻塔中通過對中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的清洗和水質(zhì)處理，來提高換熱效率，防止和減少腐蝕，延長空調(diào)的使用壽命。
牛潤萍等人主要研究空氣焓值、含濕量、冷卻水溫等的分布情況，通過對閉式冷卻塔內(nèi)部換熱機理的研究，建立數(shù)學(xué)模型而得到解析解來探討對閉式冷卻塔性能的影響規(guī)律。李永安等人則利用所建的小型實驗臺對空調(diào)系統(tǒng)用密閉式冷卻塔的各項性能指標(biāo)進行測試，通過對密閉式冷卻塔的熱工性能模擬以及空氣入口參數(shù)，空氣質(zhì)量流量，噴淋水量等參數(shù)的研究對冷卻塔性能的影響，得到了冷卻盤管空氣阻力計算式。
劉東興等人，分析了空氣和水的熱、質(zhì)交換過程，在遵循能量守恒和物質(zhì)守恒定律基礎(chǔ)上，建立了逆流密閉式冷卻塔淋水填料熱、質(zhì)交換的數(shù)學(xué)模型。利用迭代法，通過計算機程序求解模型，并進行了實驗驗證。研究結(jié)果表明：數(shù)學(xué)模型計算所得到的計算值與實驗測量值進行比較，偏差在0.25%以內(nèi)。
游江等人基于CFD軟件和逆流密閉式冷卻塔相關(guān)理論，對氣流運動采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，填料區(qū)、雨區(qū)和盤管區(qū)采用離散相模型計算，對填料區(qū)的膜狀流動用滴狀流動近似模擬。模擬分析了淋水密度和環(huán)境條件對冷卻塔熱力特性的影響，并分析得到了使冷卻塔性能達(dá)到最優(yōu)的無量綱參數(shù)氣水比的取值，得到如下結(jié)論：淋水密度和環(huán)境條件對逆流密閉式冷卻塔的換熱效果影響很大。
周文淵等人提出了一種新型結(jié)構(gòu)的密閉型濕式冷卻塔，冷卻水與噴淋水通過銅管換熱，且在冷卻塔中布置塑料管增加空氣和噴淋水的傳質(zhì)面積，噴淋水和空氣在銅管和塑料管表面進行熱質(zhì)交換。并且基于一維瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型，考察了該冷卻塔在不同運行條件下的性能，并與傳統(tǒng)閉式冷卻塔進行比較，得到了關(guān)于這種新的密閉型濕式冷卻塔的可行性的結(jié)論。
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