环境工程给排水技术_05水的冷却和循环冷却水质处理

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1、第五章水的冷却和循环冷却水质处理5.1水的冷却基本知识5.2循环冷却水水质处理5.3循环水防水结垢的处理5.4循环冷却水的综合利用§5.1水的冷却基本知识5.1.1水的冷却原理冷却原理：当热水表面直接与未被水蒸气所饱和的空气接触时，热水表面的水分子将不断汽化为水蒸气，在此过程中，将从热水中吸收热量，达到冷却效果。①增加热水与空气之间的接触面积；②提高水面空气流动的速度，使逸出的水蒸气分子迅速向空气中扩散。加快水蒸发速度的措施：水面冷却池它是利用天然池塘或水库，冷却过程在水面上进行，效率低。喷水冷却池它是在天然或人工池塘上加装喷水设备，以增大水气

2、间的接触面。冷却塔它是人工建造的，水通过塔内的淋水装置时，可形成小水滴或水膜，以增大水和空气的接触面积，提高冷却效果。5.1.2冷却构筑物分类（1）水面面积有限的水体，包括水深小于3m的浅水冷却池和水深大于4m的深水冷却池；（2）水面面积很大的水体或水面面积相对于冷却水量是很大的水体，如河道、海湾等。水面冷却池冷却池水分布喷水池配水管同距为3～3.5m，同一支管上喷嘴间距为1.5～2.2m；池水水深1.0～1.5m，保护高度0.3～0.5m，估算面积时水力负荷为0.7～1.2m3/（m2·h）。影响喷水池冷却效果的因素是：喷嘴形式和布置方式、水

3、压、风速、风向、气象条件等。喷水冷却池喷水池示意在冷却塔内，热水从上向下喷散成水滴或水膜，空气由下而上（逆流式）或水平方向（横流式）在塔内流动，在流动过程中，水与空气间进行传热和传质，水温随之下降。冷却塔一般由配水系统、淋水填料、通风及空气分配装置、除水器、集水池、塔体等组成。图为抽风式逆流冷却塔的工艺构造图。湿式冷却塔湿式冷却塔的构造组成1―配水系统；2―淋水填料；3―挡风墙；4―集水池；5―进风口；6―风机；7―风筒；8―除水器；9―化冰管；10―进水管；抽风式逆流冷却塔工艺构造冷却构筑物的类型很多，应考虑工厂对冷却水温的要求，当地气象条件

4、、地形特点、补充水的水质及价格、建筑材料等因素，通过技术经济比较选择。冷却构筑物的选择§5.2循环冷却水水质处理5.2.1循环冷却水水质处理基本概念循环水处理的任务：1）结垢2）污垢3）腐蚀循环水处理的任务：防止或减经结垢或污垢的产生或沉积；防止或减轻水对设备及系统的腐蚀。应当指出，积垢和腐蚀之间是相互影响且可以相互转化的。沉积物可以引起腐蚀，腐蚀又必然产生沉积物。因此，在循环水处理中，应综合考虑。5.2.2循环水基本水质要求腐蚀率一般以金属每年的平均腐蚀深度表示，单位为mm／a。腐蚀率一般可用失重法测定，即将金属材料试件挂于热交换器冷却水中一

5、定部位，经过一段时间，由试验前、后试片重量差计算出每年平均腐蚀深度，即腐蚀率CL腐蚀率（CL）式中Po、P——分别为腐蚀前、后金属重，g；——金属密度，g／cm3；g——重力加速度，m／s2；F——金属与水接触面积，m2；t——腐蚀作用时间，h。缓蚀率是指经水质处理后腐蚀率降低的效果缓蚀率（η）式中C0、CL——分别表示冷却水未处理时及水处理后的腐蚀率。热交换器传热面由于结垢及污垢沉积使传热系数下降，从而使热阻增加的量称为污垢热阻。污垢热阻（Rt）式中Rt——即时污垢热阻，m2·h·℃／kJ；K0——开始时，传热表面未结垢时测得的总传热系数，k

6、J／（m2·h·℃）；Kt——循环水在传热面积垢经t时间后测得的总传热系数，kJ／（m2·h·℃）；ψt——积垢后传热效率降低的百分数。5.2.3影响循环水水质的因素循环冷却水水质污染循环水的脱CO2的作用循环水的浓缩水温变化的影响电化学腐蚀微生物腐蚀循环水在一定水质水温条件下，保持不结垢的碳酸盐硬度应有一定限度。用极限碳酸盐法可判断加阻垢剂时水温差较小时的循环冷却水的结垢性，但只能用于判断结垢与否，而不能判断腐蚀性。5.2.4循环水结垢和腐蚀的判别方法极限碳酸盐法水质稳定性指标在循环冷却水系统中，国内外目前比较广泛采用的是饱和指数IL和已定指

7、数IR。水质稳定性指标式中pH0——水的pH值；pHs——水为CaCO3所平衡饱和时的pH值，其值随水质而定。IL和IR都只能判断一种倾向，而不能在水质稳定处理中提供量的计算数据。其中IR是利用IL、改变而成的，是一个经验性指数，用IR，判别水的稳定性比用IL更接近实际，而IL只考虑水的碳酸盐系统平稳关系，未能反映其它因素，误差较大。一般情况下，同时使用IL和IR两个指数来判别水质稳定性，可使判断更接近实际。循环水结垢控制指数pH0和pHS分别为循环水的实际pH值和循环水为CaCO3，所平衡时的pH值；pHp为Ca3（PO4）2溶解饱和时的pH

8、值。按平稳理论，pH0＞pHS（即IL＞0）时即有结垢倾向，但对循环冷却水而言，却按pH0＞pHS+（0.5～2.5）才定为有结垢倾向。其中（0.5～