第 1 部分：復(fù)雜性會(huì)影響可靠性、操作和效率。

這將分為兩部分。在這里，我們描述了冷卻水塔的操作和安全方面。下一節(jié)將討論它們的控制和優(yōu)化。

冷卻塔 (CT) 是水-空氣熱交換器，用于將過程產(chǎn)生的廢熱排放到大氣中。它們的尺寸各不相同，從小型屋頂單元到高度可達(dá) 200 米（660 英尺）、直徑可達(dá) 100 米（330 英尺）的超大型雙曲面結(jié)構(gòu)，以及大于 40 米的矩形結(jié)構(gòu)。高度（130 英尺），長度 80 m（260 英尺）。

在正常運(yùn)行中，它們?yōu)楣S的安全服務(wù)，但它們的故障可能會(huì)因過熱而導(dǎo)致嚴(yán)重事故。它們的運(yùn)營成本是水運(yùn)和空運(yùn)成本的總和，所以如果這些成本被最小化（優(yōu)化），工廠的運(yùn)營成本可以降低很多。 （在 IBM 的工作中，我們通過優(yōu)化將工廠的運(yùn)營成本降低了 17%。）

本文描述了不同冷卻塔設(shè)計(jì)可以提供的安全級(jí)別（可靠性），以及如何優(yōu)化控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)營成本。

冷卻水塔術(shù)語和操作

廣東冷卻水塔都是利用煙囪效應(yīng), 這種效果通過塔吸取外部空氣。煙囪效應(yīng)引起的空氣運(yùn)動(dòng)取決于從底部進(jìn)入的較冷的外部空氣與內(nèi)部空氣之間的密度差異，內(nèi)部空氣更輕，因?yàn)樗鼫嘏?、更潮濕。空氣的濕度隨著塔內(nèi)空氣的上升而增加，因?yàn)橹灰臏囟雀哂诳諝獾臐袂驕囟?，它就?huì)繼續(xù)蒸發(fā)。這種蒸發(fā)降低了內(nèi)部空氣的密度，也會(huì)造成循環(huán)水的流失，需要補(bǔ)充。當(dāng)水的熱量傳遞到空氣中時(shí)，密度較低的內(nèi)部空氣會(huì)上升并吸入塔底的新鮮空氣。

如果增加塔容量（傳熱面積）或通過塔的氣流，則方法減少；如果你減少水流量，方法就會(huì)減少。該范圍是從工藝返回的熱水溫度 (Tin) 與工廠冷卻水供應(yīng)溫度 (Tout) 之間的差值。

在廣東的自然通風(fēng)冷卻塔中，氣流僅由“煙囪效應(yīng)”引起，而在機(jī)械通風(fēng)塔中，氣流是由位于塔頂并拉動(dòng)空氣的風(fēng)扇放大的（感應(yīng)風(fēng)扇塔）或在底部，將空氣（強(qiáng)大的風(fēng)扇塔）推入立柱。

廣東冷卻塔給廠房供水的溫度（Tout）始終高于冷卻它的空氣的濕球溫度（Tw）。如果溫度計(jì)的燈泡上覆蓋著潮濕的吸水物質(zhì)并暴露在空氣中，蒸發(fā)會(huì)使燈泡冷卻到周圍空氣的濕球溫度。這是干濕表讀取的溫度。如果空氣中充滿水，則濕球溫度、干球溫度和露點(diǎn)溫度都將相同。否則，濕球溫度高于露點(diǎn)溫度，但低于干球溫度。

Tout只能“接近”Tw，而不能到達(dá)。如果塔容量（傳熱面積）或通過塔的氣流增加，這種方法 (A = Tout-Tw) 將減少，而如果水流量減少，塔容量將減少。 CT 的范圍（R = Tin-Tout）是從工藝返回的熱水溫度 (Tin) 與供應(yīng)給工廠的冷卻水溫度 (Tout) 之間的差值。這些項(xiàng)如圖 1 所示。

CT 在冬季效率較高（約 80%），在夏季效率較低（約 65%），在高濕度地區(qū)效率較低。 CT 的效率是其范圍除以其范圍之和加上方法之和的比率的 100 倍：

μ = 100(Tin-Tout)/(Tin-Tw)

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