在冷卻塔中主要考慮蒸發(fā)散熱和接觸散熱。設(shè)水溫為tw，空氣的干球溫度為tg，濕球溫度為ts，單位面積、單位時間的接觸散熱量為qa,蒸發(fā)散熱量為qb。可分為圖10-2所示的四種傳熱情況:
1)tw>tg，即水溫大于氣溫。兩種熱量都由水面散向空氣，q=qa+qb，水溫降低，水量產(chǎn)生蒸發(fā)損失。
2)tw=tg，即水溫和氣溫相等。接觸散熱停止，蒸發(fā)散熱照常進行，q=qb，水溫降低，水量產(chǎn)生蒸發(fā)損失。
3)ts<t<tg。由于水溫低于空氣干球溫度，從空氣向水中產(chǎn)生接觸傳熱;水面蒸發(fā)散熱照常進行，q=qb-qa> 0，水溫降低。
4)tw=ts< tg。同3)的傳熱情況，但qa =qb,所以q=0，即水溫不再降低，但蒸發(fā)仍在發(fā)生。如果水溫繼續(xù)下降,將產(chǎn)生qs>qb，水溫又會升高，所以tw=ts是水冷卻的極限。
上述情況可用圖10-3表示。圖中橫坐標(biāo)為水溫，縱坐標(biāo)為單位冷卻面積上的散熱量。空氣參數(shù):干球溫度tg1=26.6℃;濕球溫度ts1 = 15. 7℃，大氣壓力pa=99.3 kPa;相對濕度φ=0.27，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a=0. 1419kW/(m2·K)。由圖可見，隨著水溫的升高，總散熱敏也在增大，且蒸發(fā)散熱量大于接觸散熱量。由于散熱而使水溫降低，當(dāng)水溫降到空氣的干球溫度26.6℃時，接觸散熱變?yōu)榱悖皇Ｏ?/span>蒸發(fā)散熱。當(dāng)水溫再降低，接觸散熱變?yōu)樨撝担从煽諝庀蛩畟鳠幔偵崃?span>越來越小。當(dāng)水溫降到濕球溫度15.7℃時，水的蒸發(fā)散熱量等于空氣向水中所輸入的接觸傳熱量，總散熱量變?yōu)榱悖疁夭辉傧陆怠．?dāng)水溫接近濕球溫度時，焓差將很小，散熱很慢，塔體積必須非常大。從經(jīng)濟出發(fā)，冷卻后的水溫總要比空氣的濕球溫度高幾度，即twB-tsC >0。(twB-tsC)稱冷卻幅高，在冷卻塔設(shè)計中冷卻幅高取3~5℃。
