闭式循环冷却水系统设计

环水泵加压送至工艺换热设备换热,进入再次往复
过，使管内冷却水与管外的空气进行热量交换; 当
的循环下去。
闭路循环冷却水系统出水温度，不能满足工艺所要
2.2
闭式循环系统补水定压系统
求的冷却水温度时,开启闭式冷却塔内循环喷淋水
闭式循环系统水因温度变化而会引起的体积
系统，盘管上方的喷淋水沿排管均匀地喷洒在盘管
压力状况，采取可效的措施，保证系统安全良好的
ρν 2
2g
ΔPk-局部的的摩擦压力损失（MPa）；Le-阀门和管件的当量长
膜膨胀水罐或补水泵变频定压方式。
闭式循环系统为维持系统内水力工况稳定，必
λρν 2 L e
·
2g Di
阻力系数法: Δ P k = 10-5· K R
当采用开式膨胀水箱有困难时，可设置闭式隔
以下内容为本人工程设计中的一点体会，总结
出来与大家进行交流。
2 闭式空冷循环冷却水系统原理
2.1
闭式冷却塔
闭式冷却塔（也叫蒸发式空冷器或密闭式冷却
收稿日期：2014-09-27
第 29 卷第 1 期
王靖等：
浅谈闭式循环冷却水系统设计
59
塔）是一种蒸发式冷却塔，冷却器和湿式冷却塔的
排风机排至大气中，通过流通的空气、喷淋水与循
3.2
当外界气温较低时，可以停止闭式循环塔内喷
淋水系统，循环冷却水热量由空气带走，起到节水
效果。
3.3
闭式循环系统冷却水，不与大气直接接触，不
易滋生微生物及水质不受空气污染。
3.4
闭式循环系统冷却水水质指标应根据系统的
特性及工艺设备的要求来确定。目前工业工艺设
备对冷却水水质要求高，采用软水作为闭式循环系
doi：10.3969/j.issn.1008-1267.2015.01.021
中图分类号：TQ085+2
文献标志码：
C
文章编号：1008-1267（2015）01-0058-05
Introduction to closed cycle cooling water system design
WANG Jing，
CHEN Wen-tao
(Tianjin Chemical Industry Design Institute,Tianjin 300193,China)
Abstract: Closed cycle cooling water system, realized the way within the closed cooling water circulation,
and corrosion, heat transfer efficiency and improves the heat exchange equipment life, and ensure the
implementation of the system and safety operation. so the cooling water system of engineering design is key to ensure
家提供；K2 进塔水温变化排热量修正系数 由设备厂家提供。
4.2
冷却水水量
的设计压力。
2）无论循环水泵运行或停止运行时，其系统定
压点处（水泵入口处）水压头必须高于系统最高点
充水高度，以防止系统倒空吸入空气，破坏系统正
常运行及腐蚀管道、设备。
3）系统管路内任何一点的压力应比大气压力
循环冷却水量应根据生产工艺的最大小时用
节电，同时闭式循环需要对系统要有精确的定压值，并且系统要排气通畅，采用软水闭式循环，可达
到工艺设备的水质要求，提高传热效率，水质不受大气污染，从而大大减少了换热设备结垢和腐蚀，
提高了换热设备传热效率和寿命，而保证该系统的实施及安全运行。所以冷却水系统工程设计是
保证系统正常运行关键首要阶段。
关键词：全闭式系统；闭式冷却塔；循环泵；补水定压装置；节水；节能；无污染
会迎来更大的发展和应用空间。
着我国经济建设wenku.baidu.com迅速发展，水资源短缺的问题日
益显现，我国正常年份缺水量约 400 亿 m 已经严重
3
制约了我国经济建设的发展。面对这样的严重局
面，
节水是给排水工程设计的首要任务。
工业中工艺换热设备冷却系统一般为全年需
要运行，利用闭式冷却系统在过度、冬季采用自然
(空气)能源为工艺冷却设备提供冷量，节能效果显
第 29 卷第 1 期
2）选用循环水泵 Q=200m3/h，H=40m，N=55kW，
61
6）循环水的调节水箱需要设置连续液位显示
r=1480r/min，
两用一备。
装置及报警：高水位距箱底 1.80m 时报警，低水位距
(Q)型，产水量为 Q=12m /h。
动补水。当水位距箱底为 1.00m 时，打开电磁阀；当
计算总量的 1.2 倍。当工艺用户的冷却水进、出口
温度相等时冷却水水量为：
W=∑Q/cρ(tg-th)
W- 总水流量，m3/h；∑Q - 用户设计热负荷的总和，kW（取计
算热负荷的 1.2 倍）；c - 水的比热容，可取 c=4.19kJ/ kg.℃； tg、th－
供、回水温度，
℃；
ρ-水的密度（kg/m3）可取 1000 kg/ m3。
组合。
环冷却水的热交换以达到工艺换热所要求的冷却
闭式循环系统中循环水,采用软水充当冷却水，
水温度指标。
通过吸收工艺换热设备的热量，使得冷却水升高温
循环冷却水在闭式循环冷却塔管内循环水热
度后，进入闭式冷却塔内管式换热器内，循环冷却
量被管外的空气及冷却塔内循环喷淋水吸收,经循
水在在闭式冷却塔换热盘管内流过，空气在管外流
greatly avoids the water waste and water pollution, water, electricity saving, at the same time closed cycle need to
constant pressure value of the system to be accurate, and the system to the exhaust flow, using soft water closed
第 29 卷第 1 期
2015 年 1 月
天 津 化 工
Tianjin Chemical Industry
Vol.29 No.1
Jan.2015
浅谈闭式循环冷却水系统设计
王靖，
陈文涛
(天津市化工设计院,天津 300193)
摘要：密闭式循环冷却水系统，其冷却水为全封闭内路循环，避免了水浪费及水质污染，达到节水、
等做为我们选循环水泵扬程的依据。
管道的压力损失计算［3］：
管径应根据流体的流量、性质、流速、及管道允
a 直管的摩擦压力损失计算
许的压力损失等确定。
Δ P f = 10-5
Di=0.0188[W0/Vρ]0.5
Di－管子内径（m）；W0 －质量流量（kg/h）；V－
平均流速（m/s）；ρ－流体密度（kg/m3）。
3）选用全自动软化水装置，型号为 SYS-15RT
箱底 0.30m 时报警。水箱的补水采用电磁阀控制自
3
4）选用 BHGC 型变频恒压补水装置，包括：补水
水位距箱底为 1.70m 时，关闭电磁阀。
泵两台，每台流量为 Q=10m3/h，H=15m，N=1.5kW，气
32℃，
湿球温度 T=26.4℃，
水质需软化、过滤处理。
1）本次设计选用低噪声型密闭式冷却塔，一期
分 4 个单元，型号 KMB-364TR, 冷却水量为 Q=40m3/
h，湿球温度 T=26.4°C , △t=8°c,出水温度为 32℃。
冷却塔自带冬季防冻控制单元包括控制柜。
王靖等：
浅谈闭式循环冷却水系统设计
the normal operation of the system the primary stage.
Key words: totally closed system；closed cooling tower；circulating pump；
hydrating constant pressure evice；
变化及循环系统会存在漏水、气体存在现象，在系
的表面，在管壁外表面形成均匀的水膜，室外冷空
统中应设置补水定压排气装置。
气由塔体下方的进风口进入塔内，与喷淋水呈相反
2.3
方向流经盘管外的水膜层；通过接触传热和一部分
3 闭式空冷循环冷却水系统特点
喷淋水蒸发散热而吸收盘管内水中的热量而传给
3.1
空气，吸收热量后的饱和热湿空气由冷却塔顶部的
4.3
管径的确定
2015 年 1 月
工
4.6
5）定压点的位置应为循环水泵入口干管上。
闭式循环水系统水力计算
管道的总压力损失为最不利环路直管的摩擦
压力损失与局部的摩擦压力损失（含工艺换热设备
冷侧系统压力损失），并应计入适当的裕度。其裕
度系数，
一般为 1.05~1.1。
管道的总压力损失+设备压力损失+用户需求
闭式空冷循环冷却水系统图（见图 1）
在闭式循环系统中的冷却水采用软水循环使
图1
用，不与外界空气接触，完成吸热与放热的热量传
热效率，由于水质不受大气污染，从而大大减少了
递过程。因为闭式循环，软水质量稳定，基本不损
换热设备结垢和腐蚀，提高了换热设备传热效率和
耗，
仅补充因系统设备跑漏而损失的少量软水。
寿命。
water saving；energy saving；no pollution
著。闭式空冷循环冷却水系统，一般可比开式冷却
1 概述
我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源占
有量约为 2200m 不足世界平均水平的四分之一，随
3
塔系统节水 50%～70%。特别适合水资源匮乏的地
区。随着科学技术的不断发展，密闭式冷却塔必然
4.4
闭式冷却水系统膨胀罐设计[1，2]
闭式冷却水系统的膨胀水罐应具有氮气自动
Δpf-直管的摩擦压力损失（MPa）；λ-流体摩擦系数；ρ-流体密
度（kg/m3）；ν-平均流速（m/s）；g-重力加速度（m/s2）；L-管道长度（m/
s）。
调压、水位检测、自动补水与泄水以及防止空气进
入水系统功能。
膨胀罐气水容积的比值宜为 0.75~1.00，水容积
法或阻力系数法。
当量长度法: Δ P k = 10-5
积来确定，并应增加 15%的安全余量。
须设置定压装置，以保证水系统中某一点的压力维
持不变。定压点的设置位置直接影响到整个水系
统的压力分布情况。
工业循环冷却水系统一般给多台设备冷却，由
于各设备在管路连接的位置、高度不同，在设计阶
段确定整个网路水压图，这样可以全面了解系统的
60
b
天
津
实际工况排热量
化
运行。
设计人员需根据冷却塔安装使用地区的空气
确定循环系统水压基本要点：
1）循环水网路设备连接点压力不应超过设备
计算湿球温度，
对标准工况排热量进行修正。
Q 实际=K1K2Q 标 kW
Q 标 标准工况下闭式冷却塔的排热量 Kw；Q 实际 实际工况下闭
式冷却塔的排热量 Kw；K1 湿球温度变化排热量修正系数，由设备厂
闭式循环冷却水系统定压压力
b 局部的摩擦压力损失计算
局部的摩擦压力损失的计算，可采用当量长度
宜按 4℃水温与最高设计水温的比容差乘以系统容
4.5
λρν 2 L
·
2g Di
度（m/s）；
KR-阻力系数。
4.7
工程实例
某 工 程 采 用 闭 式 循 环 水 系 统 ，循 环 水 量 为
364m3/h，冷 却 塔 进 水 温 度 T1=40℃ ，出 水 温 度 T2=
水量确定。工业冷却水主要是为工艺换热式的冷
却器和冷凝器压缩机、泵等需要冷却设备提供冷却
介质，根据工艺装置中各用户的热负荷及冷却水
至少高出 50kPa，
以免吸入空气。
4）系统管路内任何一处供回水管压力差，应满
足工艺换热设备系统所需要的作用压力。
进、出口温差计算循环水量，同时通过水热平衡计
算，得到循环冷却水的计算总量，设计总量建议为
统输送介质，可达到工艺设备的水质要求，提高传
4 闭式循环冷却水系统设计参数
4.1
a
闭式冷却塔的排热量
标准工况排热量
通常闭式冷却塔生产厂家所提供的设备能力，
均为标准设计工况(大气压力 P=1.004×105)、
（室外空
气计算湿球温度 t=28℃）的数据。
Q 标=1.16L(t1-t2)kW
t1 冷却水进塔温度；t2 冷却水出塔温度。
circulation system, can meet the quality requirements of process equipment, improve the efficiency of heat transfer,
water quality is not affected by atmospheric pollution, thus greatly reducing the heat exchange equipment fouling