摘要：在一些火力發電廠和化工廠中，采用冷卻塔來冷卻循環水。在冷卻塔中，被冷卻的熱水與送入的空氣直接接觸，冷卻的方式主要是部分熱水蒸發帶走熱水中的能量，即所謂蒸發冷卻。這種冷卻方式很容易使熱水冷卻到接近甚至低于空氣的干球溫度。
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圖7-11是冷卻塔的示意圖。熱水由塔的上部引入，通過噴咀噴成霧狀，然后沿填料層下流。空氣由塔的底部進入，在浮升力或引風機的作用下向上流動，與熱水接觸并進行熱量和質量的傳遞。當空氣流到塔的頂部時，已接近于飽和狀態，然后由頂部出口排出。已被冷卻的水積存在塔底冷卻水池中，由水管排出。
??? 在冷卻塔中，熱水和空氣之間進行著復雜的能量和質量傳遞過程。當水溫高于空氣溫度時，傳熱和蒸發過程都使能量由熱水傳向空氣，它們之間有較大的能流密度。即使在水溫稍低于空氣溫度時，熱量雖然由空氣傳向水，但水分的蒸發將更多的能量帶給空氣，使水溫繼續降低。這個過程一直進行到空氣達到飽和，并且與水處于平衡時為止。上述過程進行的情況與水和空氣間的接觸面積、接觸時間等因素有密切的關系。在冷卻塔中將熱水霧化，并裝有填料，就是為了使水和空氣有更大的接觸表面和較長的接觸時間。詳細地研究冷卻塔內的過程，提出合理的設計方案，涉及傳熱、傳質和流體力學的知識，不是僅由本課程能夠完成的任務。下面我們只針對冷卻塔的工作過程，列出它的能量和質量平衡方程式。
??? 如果忽略熱水通過塔的外壁向四周大氣的散熱，以及宏觀動能和重力位能的變化，圖7-11所示冷卻塔的能量平衡方程式為
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質量平衡方程式為????
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式中： 
和hw1為進口熱水的流量和焓； 
和hw2為出口冷水的流量和焓； 
為干空氣流量；h3和d3為進口空氣的焓和含濕量；h4和d4為出口空氣的焓和含濕量。
??? 由上面兩式可以得出
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按照上式，在已知熱水和大氣的狀態、給定冷水參數以及選定了空氣出口參數以后，就可以計算出需要的空氣流量。理論上，冷卻水溫度雖然可以達到空氣的濕球溫度，但這樣將要求過大的冷卻塔尺寸。實際上，一般設計選取的冷卻水溫度較空氣的濕球溫度高8℃左右。
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