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冷卻構(gòu)筑物形式很多，根據(jù)熱水與空氣接觸的控制方法的不同，冷卻設(shè)備可分為兩大類(lèi)，即冷卻池和冷卻塔。冷卻池可分為天然冷卻池及噴水冷卻池兩種。在這兩類(lèi)冷卻構(gòu)筑物中，冷卻塔形式最多，構(gòu)造也最復(fù)雜。按循環(huán)供水系統(tǒng)中的循環(huán)水與空氣是否直接接觸，冷卻塔又分敞開(kāi)式（濕式）、密閉式（干式）和混合式（干濕式）三種。在這三種冷卻塔中，形式最多的又是敞開(kāi)式（濕式）冷卻塔。

熱水流人工廠附近天然的湖泊或人工的水池水庫(kù)，在水流過(guò)程中，除熱水與池中原有的水混合降溫外，還借水面與空氣接觸的傳導(dǎo)與蒸發(fā)散熱，使水溫降低得到冷卻，這種冷卻設(shè)備稱為天然冷卻池。水體水面一般分為如下兩種。

①水面面積有限的水體，包括水深小于3m的淺水冷卻池（池塘、淺水庫(kù)、淺湖泊等）和水深大于4m的深水冷卻池（深水庫(kù)、湖泊等）。淺水冷卻池內(nèi)水流以平面流為主，僅在局部地區(qū)產(chǎn)生微弱的溫差異重流或不產(chǎn)生異重流。深水冷卻池內(nèi)有明顯和穩(wěn)定的溫差異重流。

②水面面積很大的水體或水面面積相對(duì)于冷卻水量是很大的水體，包括河道、大型湖泊、海灣等。

噴水冷卻池是利用噴嘴噴水進(jìn)行冷卻的敞開(kāi)式水池，在池上布置配水管系統(tǒng)，管上裝有噴嘴。

壓力水經(jīng)噴嘴（噴嘴前壓力49～69kPa）向上噴出，噴散成均勻散開(kāi)的小水滴，使水和空氣的接觸面積增大，同時(shí)使小水滴在以高速（流速6～12m/s）向上噴射而后又降落的過(guò)程中，有足夠的時(shí)間與周?chē)諝饨佑|，改善了蒸發(fā)與傳導(dǎo)的散熱條件。影響噴水池冷卻效果的因素是：噴嘴形式和布置方式、水壓、風(fēng)速、風(fēng)向、氣象條件等。

噴水池一般均采用矩形，池的長(zhǎng)邊應(yīng)盡可能垂直于夏季主導(dǎo)風(fēng)向，這樣便于新鮮空氣流近噴出IZl的水滴，提高冷卻效果。同時(shí)也要考慮使其位于重要建筑物冬季主導(dǎo)風(fēng)向的下側(cè)，以免形成水霧及冰凌的危害。小型噴水池也可以采用圓形。

噴水池上的噴頭形式很多，選用在同一水壓下，噴水量大、噴灑均勻、水滴較小、不易堵塞、節(jié)省材料及加工簡(jiǎn)單的形式。一般常見(jiàn)的有漸伸式、瓶式、杯式等噴頭。^[1]

冷卻池物理模型可以用于了解、研究及分析冷卻池?zé)崃八μ匦裕治雠潘趽交臁?dǎo)流設(shè)施及擋熱墻等的作用。但物理模型難以滿足傳熱過(guò)程的相似要求，同時(shí)在試驗(yàn)室條件下不可能模擬氣象條件的瞬態(tài)變化及深型冷卻池巨大的蓄熱作用，因而物理模型有一定的局限性。

分析模型有一定的假設(shè)及簡(jiǎn)化，但分析模型可以計(jì)算各種流態(tài)的散熱量，同時(shí)可以根據(jù)工程設(shè)計(jì)條件靈活地研究冷卻池在不同氣象條件下的瞬態(tài)各參數(shù)。工程設(shè)計(jì)中宜根據(jù)工程條件及設(shè)計(jì)階段分別采用物理模型、分析模型或兩者相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。

1、傳統(tǒng)的冷卻池?zé)崃τ?jì)算采用穩(wěn)態(tài)方法。先確定冷卻水計(jì)算溫度的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，一般采用下列方法之一：

（1）深型冷卻池可采用多年平均的年最熱月月平均自然水溫和相應(yīng)的氣象條件；淺型冷卻池采用多年平均的年最炎熱連續(xù)15天平均自然水溫和相應(yīng)的氣象條件。

（2）考慮冷卻水在池中停留時(shí)間，同時(shí)與其他因素相結(jié)合確定計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

2、使用上述傳統(tǒng)方法不可能得出冷地池真實(shí)的運(yùn)行特性、確定取水水溫及池內(nèi)水溫分布。尤其是采用綜合利用水庫(kù)作為冷卻池時(shí)，需要有較詳細(xì)的計(jì)算成果，以適應(yīng)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及溫排水對(duì)水體、水生物影響評(píng)估工作的要求。穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法無(wú)法滿足以上要求。

3、設(shè)計(jì)冷卻池時(shí)可采用下述方法及步驟

（1）根據(jù)廠址條件，采用穩(wěn)態(tài)的計(jì)算方法初步選定幾組可行的冷卻池方案及相應(yīng)的參數(shù)，如面積、水深及凝汽器溫升等。

（ 2）選擇一設(shè)計(jì)典型年，采用瞬態(tài)計(jì)算方法，逐日輸入氣象水文資料，對(duì)上述幾個(gè)可行的冷卻池方案進(jìn)行計(jì)算。求得各方案的取水水溫的頻率分布曲線及池內(nèi)各月水溫垂向分布情況。

（3）選擇可能實(shí)施的方案，用瞬態(tài)計(jì)算方法進(jìn)行長(zhǎng)期的計(jì)算。所謂長(zhǎng)期是指可選用幾個(gè)連續(xù)平枯水年或整個(gè)電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行期（約20年）。用計(jì)算結(jié)果來(lái)校驗(yàn)原來(lái)的取水溫度頻率曲線及池內(nèi)水溫分布情況。這些結(jié)果可用來(lái)進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及生態(tài)環(huán)境評(píng)估之用。

完整的冷卻池設(shè)計(jì)宜用瞬態(tài)計(jì)算方法，求得多年取水水溫的頻率曲線及全池年水溫垂直分布圖形，結(jié)合其他因素來(lái)確定冷卻池面積和水深的方法是比較合理的。

冷卻池在可能條件下應(yīng)設(shè)計(jì)成深型的。從而充分利用冷卻池水體的蓄熱作用，而降低不良?xì)庀髼l件下的取水水溫。一般而言，有冷卻池的供水系統(tǒng)在滿足環(huán)保及汽輪機(jī)對(duì)水溫的要求下應(yīng)采用較低的冷卻倍數(shù)，即較小的水量和較高的凝汽器溫升。這樣，冷卻池?cái)?shù)較小，有利形成分層流。適當(dāng)增加冷卻池單位面積熱負(fù)荷可減小冷卻池的面積，除可降低造價(jià)外還有下列的好處：^[2]

1、水溫較高時(shí)，冷卻池散熱效率明顯提高；

2、所需補(bǔ)給水量較少，因?yàn)橛擅娣e減少而減少的自然蒸發(fā)量足以補(bǔ)償因水溫升高而增加的較小的蒸發(fā)量。

3、較高的熱債荷將促使分層流的形成．從而使表面積充分得到利用。

排取水口設(shè)計(jì)及布置因工程而異，下列各點(diǎn)是一般通用的原則：

1、排水口的出流流速應(yīng)較低，以求較小的稀釋度。出口的密度弗勞德數(shù)要小于0.5。

2、排水口出流要與冷卻池水面平穩(wěn)銜接。排水口的高寬比要盡可能的低，小于0.1。

深型冷卻池水位變幅較大，宜修建多級(jí)跌水或其他形式構(gòu)筑物，使在任何水位時(shí)排水均能平

穩(wěn)低速地流入冷卻池。淺型冷卻池水位變幅一般較小，可在池中建潛水堤，使水流平穩(wěn)出流。

3、雖然表層異重流有可能將熱水?dāng)U展到全池，但下列布置原則仍宜遵循：

（ 1）排取水口布置要使全池水流形成收縮流，從而可減少渦流及回流。

（ 2）排水避免在池中突然擴(kuò)散。

（3）排水口出水方向宜背離取水口。

（4）當(dāng)采用綜合利用水庫(kù)為冷卻池時(shí)，排水口宜設(shè)置在水庫(kù)出水口附近，以便將熱水及時(shí)帶向下游，減少水庫(kù)熱負(fù)荷。

（5）取水口宜設(shè)置在冷卻池的最深處，以便充分利用水體蓄熱作用。取水口前水下地形應(yīng)較開(kāi)闊，以免局部地形妨礙取到水庫(kù)中水溫的水。

（6）取水口一般采用胸墻式取水建筑物，胸墻下取水孔口上緣的淹沒(méi)深度及取水孔口進(jìn)水流速按擋熱墻原則設(shè)計(jì)。擋熱墻可視為胸墻式取水建筑物的特例。

（7）擋熱墻后的水體容積不宜過(guò)大。如水的交換時(shí)間超過(guò)幾小時(shí)，氣象條件的日變化可能重新影響到取水水溫。^[2]