在经过热电厂时，我们一定见过这样细腰型的高大建筑（如下图），通常上方会冒着白烟（实际是水蒸气），很多人以为这是烟囱。实际上这是发电厂用来给水冷却的冷却塔，现在常见的就是双曲线冷却塔，是一种自然通风式冷却塔。

双曲线冷却塔

什么是双曲线冷却塔

因为其外形类似于数学图形内的双曲线图形，因此此类塔通常称之为双曲线冷却塔。不知道大家对下面的数学题目是否熟悉呢？

其实在早期的时候，发电厂的冷却塔并不是双曲线形的，而是有各种各样的形状，比如直筒型、八边型等。荷兰以为教授在1915年第一次设计了双曲面型冷却塔，而后随着大型火电站的发展，这种双曲面型的冷却塔迅速流行。为什么这种形状的冷却塔会迅速流行呢？我们后面再讲。

早期的冷却塔

冷却塔作用及工作过程

要说冷却塔的作用，我们需要先讲一下火力发电厂的工作流程。

燃料送到电厂后，经过筛选输送到锅炉燃烧，锅炉被加热后，锅炉内的水变成了高温水蒸气。水蒸气通过管道被输送到汽轮机，推动汽轮机旋转作功，发电机与汽轮机通过联轴器相连，从而带动发电机发电。而经过汽轮机作过功的水蒸气则被送入到凝汽器，被冷却水冷却凝结成水。一部分则被加压输送到附近小区进行供热。热电厂需要大量的冷却水来给机组降温。而冷却塔就是为此提供冷却水的。

电厂工作流程

热电厂工作流程

冷却塔底边直径一般在65到120米，高度在75到150米。其由3部分组成，分别为下环梁、筒壁、塔顶刚性环。下梁环在风筒下部，所有载荷通过下梁环传递给斜支撑。筒壁则是冷却塔的主体部分，其形状及壁厚经过优化计算确定。而塔顶刚性环则是筒壳的加强箍。在塔底部设有约2米深的集水池。在筒壁下部设有配水槽和淋水装置。

双曲线冷却塔工作过程

冷却塔塔身比较高，容易形成烟窗效应（烟窗效应：户内空气沿着有垂直坡度的空间上升或者下降，造成空气加强对流的现象，当烟囱变窄时，气流会加速），由于上下空气压差，就会有风从塔底进入塔顶流出。从凝汽器中出来的热水被输送到冷却塔中部的配水槽处，热水被喷射成水滴状。水滴下落的过程中，冷风上升，在此过程中将热水冷却。上升的水汽从上口冒出，就是我们看到的白色水雾。冷却水低落到集水池内，被重新输送到凝汽器内，循环利用。

为什么是双曲线型呢？

从结构上讲，双曲线型结构更坚固。在此处，我们要先讲一下伯努利效应，即边界层表面效应，科学家伯努利通过无数次试验验证得出结论：流体速度大的地方压强小，流速小的地方压强大。例如我们在等待火车时，要站在黄线以外。因为越靠近火车的地方，气体速度越大，而远的地方流速小，这就形成了一个压强差，离得太近的话，则有可能被火车吸走。再讲回双曲线结构，因为靠近筒壁的位置空气流速要比中心慢，这样就会产生一个向内的拉力。这样筒身就容易被破坏。而曲面结构可以增加结构和强度。

从经济方面考虑，双曲面结构更容易建造。双曲面其实是一种直纹曲面，是通过直线连续运动形成的。利用这个特质，双曲面结构只利用直梁就可以建造，而直梁更容易建造。

双曲面

冷却塔建造

从效果上讲，双曲线型更容易使空气流通。底部直径最大，可以最大限度的是冷空气进入。而达到最细部门时，由于管径变小，空气流速加快，可以尽快带走热量。而到达顶部后，管径变大，大量的热气在此处压力减小，将热量释放，形成白色的水蒸气。

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冷却塔有什么用途???

冷却塔的作用 　　1.火力发电厂一般都有冷却塔。水经加热后，产生高压气体推动汽轮机发电，而剩余的气体需冷却，其工作原理是这样的：电厂的冷却塔上的水是用泵打上去,经过布水器将水均匀地散开落下来,一般情况下冷却塔高度为几十米,象个巨大的烟囱,能将空气从下面抽上去,在空气和水滴接触的过程中将热量带走,从而起到冷却水的作用.　　2.中央空调也有冷却塔作用是起到冷却循环液的作用。　　3.还有专业生产玻璃钢冷却塔,俗称冷却水塔、冷水塔、凉水塔、玻璃钢塔、水塔等，主要有方形,圆形,横流式,逆流式,无填料喷雾式系列冷却塔。　　自动旋转雾化式冷却塔与传统填料式冷却塔相比较还具有以下不可比拟的优点：　　1、由于无填料，塔内基本处于空心状态，风机阻力小、噪音低。　　2、采用本公司专利技术生产的高效率收水器，有效的减少了漂水，节水效果明显。　　3、塔体采用流线型设计，风扇与风筒配合间隙小，产生风量大、风速快，冷却效果好。　　4、自动旋转雾化器采用高分子耐磨材料制造，耐腐蚀、使用寿命长。　　5、采用模块化设计，便于运输、安装、调试。　　6、无堵塞、无维修、运行稳定可靠。彻底消除了填料塔因循环水中的杂质堵塞填料和填料老化、变形、脆裂、布水喷头堵塞及冲落、填料碎片堵塞管道、泵和换热器等一系列影响塔和工艺系统设备性能的现象。彻底消除了频繁清洗、更换填料和布水喷头的麻烦。　　二、设备组成及工作原理　　设备组成：自动旋转雾化式冷却塔由进水管、自动旋转雾化器、壳体、收水器、风机、电机、进风窗、集水盘(水箱)、出水管、支架、扶梯等零部件组成(见结构示意图)。　　注：以上是针对单塔所做的结构说明，对于不同的处理量，可以组成双塔、多塔结构。　　工作原理：自动旋转雾化式冷却塔是通过循环冷却水与冷、干空气的热传导和循环冷却水的蒸发带走气化潜热而达到降低水温的目的。具有一定压力的循环冷却水经进水管进入冷却塔，在雾化器的旋流喷射作用下，被雾化成直径为0.1mm的雾汽向塔顶方向喷射，喷射产生的反推力带动自动旋转装置旋转，致使雾化水充满整个塔体。安装在塔顶的轴流风机旋转，将周围环境的冷、干空气通过进风窗强行吸入冷却塔内与循环冷却水进行传质、传热。雾化器喷射出的雾化水流流速很快，并具有夹带、卷吸作用，使雾化器周围产生一定负压，加大了冷却塔从周围环境的抽风量和进风流速，同时带动底部空气向上流动，致使冷、干空气与水雾混合、接触更充分(气水比可达1.2左右)，雾化水流的颗粒得到了进一步细化，直径可降至0.01mm，气、水充分混合后的雾气流向上喷射至安装在塔顶的收水器上，水被截留并以水帘状重新返回冷却塔内，空气和水中的热量经由收水器排出塔外。　　由以上工作过程可见，循环冷却水在冷却塔内有上升、悬浮、下降三个过程。同时冷却也有顺流冷却与逆流冷却两个过程，因此与冷、干空气接触时间更长、更充分，带走的热量更多。同时，由于取消填料，空气阻力现象不存在，降低了带动风机旋转的电机的功率，达到了降低运转费用和提高进出水温差的效果。另外，雾化后水与空气的接触面积远远超过填料式冷却塔水与空气的接触面积。基于这几点，雾化式冷却塔热交换效率更高，电机功率风扇型号选用更小，节能效果更明显。

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