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，我來回答這個問題。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，我們時常能在冷卻塔的上部看到有白色的水蒸氣隨風升起。在我小時候總以為這個冷卻塔是發(fā)電廠里的煙囪呢，直到上了中學在解析幾何中講到雙曲線的知識時，老師在舉具體事例時講到了發(fā)電廠的這幾個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)電廠中是一個非常重要的建筑物，下面我們一起來聊聊發(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)電廠作為我們國家現(xiàn)在主要的發(fā)電形式，在一些內(nèi)陸城市會經(jīng)?？吹接羞@樣高聳入云的建筑物，它是熱力發(fā)電廠的主要標志性建筑，這個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里出來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)電過程中需要把大量水加熱到水蒸汽的狀態(tài)，通過水蒸汽來推動蒸汽輪機旋轉從而帶動發(fā)電機運轉發(fā)電。
在這個過程中為了節(jié)約用水，就需要建造一個循環(huán)冷卻水的裝置和建筑，這樣以來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構，它不但要能夠承受冷卻塔身的自身重力，同時還要能夠適應溫度的變化帶來的應力以及風力的影響，從外觀看，它的支柱都是雙向傾斜狀的，像“V”字形結構。為了增強通風效果，提高冷卻效率，除了外形按雙拋物線設計外，在建造結構上采用的是無梁柱的薄壁空間結構，所用材料是鋼筋混凝土。
一般冷卻塔通風筒部分包括下環(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，水量損失小同時冷卻效果不受風力影響，在大型熱力發(fā)電廠的冷卻塔一般都用這種結構。
熱力發(fā)電廠冷卻塔的原理我們先看一下冷卻塔的結構，冷卻塔的上部稱為風筒，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形成上下的空氣壓差，因此就會有風從塔底進入從塔頂流出來了。這時冷卻塔里通風的空氣以一定的角度吹向滴下來的熱水，當空氣通過這些水滴的時候，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)電機冷凝器來的熱水打到水塔中部噴射成水滴狀，水滴下落時會遇到上升的冷風，從而冷卻了熱水，而加熱了空氣，這樣就會使得空氣在水塔中的流動更快，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)電機的凝結器，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程是利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換時產(chǎn)生蒸汽，蒸汽揮發(fā)帶走熱量達到蒸發(fā)散熱的目的。冷卻塔在工作時，水從配水槽向下流淋滴濺，空氣從塔底側面進入，與水充分接觸后帶著熱量向上排出，冷卻過程以蒸發(fā)散熱為主，一小部分為對流散熱。為我們也可以從物理的熱力學定律中解釋這個問題，當高溫熱源與低溫熱源溫差越大的時候，它們的內(nèi)能轉化為機械能就越多。
我們看到熱力發(fā)電廠一般都有兩個以上的冷卻塔。它是利用自然通風冷卻塔，在沒有風機作為排風動力時，水會從上面淋下來，熱空氣會向上走，這樣就帶走了大量的熱量，使大量沒法重新利用的水蒸氣變成水得到了循環(huán)利用的目的，這種冷卻方式有點類似我們平時看到的“煙囪原理”，這種冷卻塔一般比較高大，外形呈現(xiàn)雙曲線形狀
原創(chuàng)作者：江蘇良一冷卻設備有限公司
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