冷却水循环系统工作原理(空调冷却水循环系统)

热泵循环水系统的功能:

为机组提供冷却水源。电厂生产过程中产生的余热，即低压缸的排汽，要通过冷却水带走。从河流、湖泊、海洋等自然水体中抽取一定量的水作为冷却水。冷却汽轮机进入冷凝器吸收余热，使水温升高，然后排入江河湖海。这种冷却方式称为直流冷却。当没有DC冷却条件时，需要冷却塔进行冷却。冷却塔的作用是将带余热的冷却水与塔内空气体进行热交换，使余热转化为空气体，散发到大气中。

循环冷却水系统的分类:

直流冷却水系统:

在一次通过式冷却水系统中，冷却水只通过设备一次，用后直接排放，需要大量的水。

一般用在水源充足，一次通水不易结垢的地方。该系统不需要冷却塔处理，投资低，操作简单，但占用大量水资源，不符合可持续经济发展战略的要求。

闭式循环冷却水系统:

闭式循环冷却水系统是指冷却水在一个完全封闭的系统中连续循环。在该系统中，冷凝器中冷却水获得的热量通过表面冷却器(称为“干冷却”或“空气体冷却”)散发到大气中，然后再利用。

特点:冷却水不接触空气体，不受阳光照射，处于封闭循环。基本上不需要补水。在该系统中，通常使用含有缓蚀剂的脱盐水作为冷却介质。

开式循环冷却水系统:

在开式循环冷却水系统中，循环冷却水在冷凝器中获得的热量在冷却塔或其他设备中直接散发到大气中，散失热量后再返回换热器，重复传热的过程。在供水相对紧张，自然水污染越来越严重的今天，这种系统应用最为广泛。

在开式循环冷却水系统中，水不断蒸发和流失，所以水中的各种物质不断浓缩，随着浓缩次数的增加，水质变差，造成系统结垢、腐蚀和微生物繁殖。要防止水质恶化，就要排出一部分浓水，补充一部分淡水。

空冷冷却系统:

直接空冷却系统又称空气体冷却系统，是一种以节水为目的的火电厂冷却技术，是以空气体代替水作为冷却介质的冷却方式。

汽轮机的排汽直接进入空冷冷凝器与空气体冷凝，与蒸汽进行热交换。所需的冷却空气通常由机械通风提供，凝结水由凝结水泵排入汽轮机组回热系统。

采用空冷却系统的汽轮发电机组简称空冷却机组。

虹吸是什么？

虹吸现象是由液体分子之间的重力和势能差引起的，即利用水柱的压力差，水从压力高的一侧流向压力低的一侧，直到两边的液面持平，水就停止流动了。

虹吸条件:

虹吸功能:保证冷凝器出口在任何工况下都不会脱离水柱。

降低开式循环水系统的几何供水标高和循环泵功率。使凝汽器水室在负压下仍然流动，相当于降低了几何供水标高，从而降低了循环水泵的扬程，节省了电耗。如果没有虹吸井，冷凝器水室内的水压要大于零，才能使系统中的循环水流动。

冷凝器位于特殊位置。当系统处于水力过渡过程中时，凝汽器出口容易出现低负压水锤。此时虹吸井会提供一定的水位和水量，使冷凝器的排水管产生倒虹吸效应。

这有效地减缓了凝汽器出口压力的下降，防止了由于水锤造成的负压过大，进而避免了水柱分离。

什么是水锤？

水锤效应是一种直观的说法，是指给水泵启动和停止时，水流入管道，产生严重的水锤。因为水管内部管壁光滑，所以水流通畅。当开启的阀门突然关闭或水泵突然停止时，水流对阀门和管壁产生破坏性的压力，主要是阀门或水泵。

由于流体具有动能和一定的可压缩性，管壁光滑，后续的水流在惯性的作用下很快达到最大水力，所以在极短的时间内，流量的巨大变化就会对管道造成冲击。压力冲击会迫使管壁产生噪声，就像锤子敲击管道一样，这种现象称为水锤效应。

水锤产生的瞬时压力可以达到管道内正常工作压力的几十倍甚至上百倍。这种较大的压力波动对管道系统的破坏作用很大。为防止水锤，管道系统应设计正确，流量不宜过大。一般管道的流速应小于3m/s，并控制控制阀的启闭速度。

当循环水系统正常启动、停泵或紧急停电停泵时，如果泵的出口阀不能及时关闭或关闭过慢，就会产生很大的水锤。循环水系统中的水锤分为启动水锤、停泵水锤和事故停泵水锤。一般启动水锤不大，只有在空管道的情况下，当管道内的空气体不能及时排出并被压缩时，水流压力的变化才会加剧。

在正常运行期间，关闭水锤不会导致过大的波动压力。而突然停电或误操作引起的停泵水锤往往数值较大，一般可达正常压力的1.5~4倍甚至更多，破坏性很大，会直接导致机组停机，危及设备和人员的安全。

有些电厂在调试过程中，管道的驼峰点(如凝汽器出口)发生压力极高的“水柱分离-桥接水锤”，导致管道破裂。机组停运给电厂造成了巨大的经济损失，说明研究循环水系统的水锤问题具有现实意义。

防止水锤的措施:

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