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冷卻塔在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用
多年來,由于增加服務(wù)器的密度并減少其體積的大小,服務(wù)器的密度變得越來越高,數(shù)據(jù)中心正日益產(chǎn)生更多的熱量。因此,每平方英尺產(chǎn)生熱量的瓦數(shù)正在不斷上升,這種功率密度的增加嚴(yán)重制約了傳統(tǒng)的冷卻方法和技術(shù)。同時(shí),大量的能源應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心之后轉(zhuǎn)換成大量的熱,這是一個(gè)周而復(fù)始的過程,鑒于這種能源消耗與能源成本,專家一直在尋找既能降低能源成本又環(huán)保的方法。如何降低閉式冷卻塔的耗水量隨著社會(huì)的發(fā)展,各國水資源正遭受不同程度的污染。其中一種方法是使用冷卻塔。本文就冷卻塔的工作原理及應(yīng)用特點(diǎn)做簡單介紹。
正如它的名稱表明的那樣,冷卻塔是一種塔狀設(shè)備,負(fù)責(zé)冷卻數(shù)據(jù)中心并把廢棄的熱量排放到大氣中。冷卻塔使用冷卻水或者僅僅使用空氣消費(fèi)數(shù)據(jù)中心廢棄的熱量。冷卻塔有各種尺寸,簡單的冷卻塔有房頂高,巨大的冷卻塔占地面積直徑達(dá)100米。使用玻璃鋼材料改進(jìn)閉式冷卻塔塔體,可被應(yīng)用到高溫閉式冷卻塔、高溫污水冷卻塔、工業(yè)污水冷卻塔等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)中心安裝多大尺寸的冷卻塔主要取決于需要清除的熱量總量和其它相關(guān)的因素。
冷卻塔的工作原理:冷卻塔是利用水和空氣的接觸,通過蒸發(fā)作用來散去設(shè)備或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的廢熱的一種設(shè)備?;驹硎牵焊稍?低焓值)的空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)的抽動(dòng)后,自進(jìn)風(fēng)網(wǎng)處進(jìn)入冷卻塔內(nèi);飽和蒸汽分壓力大的高溫水分子向壓力低的空氣流動(dòng),濕熱(高焓值)的水自播水系統(tǒng)灑入塔內(nèi)。這個(gè)是由于冷卻塔使用長時(shí)間,因環(huán)境成分以及冷卻介質(zhì)對(duì)塔體材質(zhì)進(jìn)行了腐蝕,導(dǎo)致塔體的厚度不均勻,在厚度比較薄的地方就會(huì)出現(xiàn)破損性的漏水。當(dāng)水滴和空氣接觸時(shí),一方面由于空氣與不的直接傳熱,另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差,在壓力的作用下產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象,帶到目前為走蒸發(fā)潛熱,將水中的熱量帶走即蒸發(fā)傳熱,從而達(dá)到降溫之目的。
冷卻塔的工作過程:圓形逆流式冷卻塔的工作過程為例,熱水自主機(jī)房通過水泵以一定的壓力經(jīng)過管道、橫喉、曲喉、中心喉將循環(huán)水壓至冷卻塔的播水系統(tǒng)內(nèi),通過播水管上的小孔將水均勻地播灑在填料上面;干燥的低晗值的空氣在風(fēng)機(jī)的作用下由底部入風(fēng)網(wǎng)進(jìn)入塔內(nèi),熱水流經(jīng)填料表面時(shí)形成水膜和空氣進(jìn)行熱交換,高濕度高晗值的熱風(fēng)從頂部抽出,進(jìn)入塔內(nèi)的空氣、是干燥低濕球溫度的空氣,水和空氣之間明顯存在著水分子的濃度差和動(dòng)能壓力差,當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí),在塔內(nèi)靜壓的作用下,水分子不斷地向空氣中蒸發(fā),成為水蒸氣分子,剩余的水分子的平均動(dòng)能便會(huì)降低,從而使循環(huán)水的溫度下降。從以上分析可以看出,蒸發(fā)降溫與空氣的溫度(通常說的干球溫度)低于或高于水溫?zé)o關(guān),只要水分子能不斷地向空氣中蒸發(fā),水溫就會(huì)降低。但是,水向空氣中的蒸發(fā)不會(huì)無休止地進(jìn)行下去。當(dāng)與水接觸的空氣不飽和時(shí),水分子不斷地向空氣中蒸發(fā),但當(dāng)水氣接觸面上的空氣達(dá)到飽和時(shí),水分子就蒸發(fā)不出去,而是處于一種動(dòng)平衡狀態(tài)。閉式冷卻塔除垢是如何處理的閉式冷卻塔除垢利用循環(huán)水系統(tǒng)工作散熱。蒸發(fā)出去的水分子數(shù)量等于從空氣中返回到水中的水分子的數(shù)量,水溫保持不變。由此可以看出,與水接觸的空氣越干燥,蒸發(fā)就越容易進(jìn)行,水溫就容易降低。
由此可見,冷卻塔的工作原理很容易理解。簡單的說,通風(fēng)的空氣從正確的角度吹向滴下來的水,當(dāng)空氣通過這些水滴的時(shí)候,一部分水就蒸發(fā)了,由于用于蒸發(fā)水滴的熱量降低了水的溫度,剩余的水就被冷卻了。這種方法的冷卻效果依賴于空氣的相對(duì)濕度以及壓力。
蒸發(fā)的水的總量隨著濕度的下降而增加,剩余的水的溫度也隨著下降。換句話說,濕度越低,冷卻塔的冷卻效果就越好。普通的冷卻塔有各種形狀和尺寸。根據(jù)工作量的需求和安裝的位置,有的冷卻塔形狀像一個(gè)倒著放的漏斗,有的冷卻塔像一個(gè)小箱子。
必須要記住,安裝冷卻塔的初成本肯定比安裝那些沒有冷卻塔的傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)高得多。但是,這肯定是一次性的成本,但是每一年節(jié)省的成本將不斷增加。因此在一段時(shí)間里,冷卻塔肯定能夠節(jié)省大量金錢和珍貴的能源。閉式冷卻塔的風(fēng)機(jī)電機(jī)設(shè)計(jì)閉式冷卻塔具有防止冷卻水污染,減少冷卻設(shè)備維修量,延長冷卻設(shè)備壽命,節(jié)約補(bǔ)充水等開式冷卻塔無法克服的優(yōu)點(diǎn)。考慮到全球的能源狀況,節(jié)省能源是更加重要的。
冷卻塔在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用已經(jīng)受到了重視,英特爾近介紹了它在兩個(gè)高密度數(shù)據(jù)中心成功地使用冷卻塔的情況,通過使用濕氣節(jié)能設(shè)備減少了冷卻設(shè)備的電源消耗。采用這種方法每年能夠節(jié)省14.4萬美元電費(fèi)。無論按照什么標(biāo)準(zhǔn)衡量這都是很大的節(jié)省。
不過在英特爾的這個(gè)冷卻塔試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)這種節(jié)能設(shè)備的也許沒有初看起來那樣節(jié)省。這種矛盾的原因是冷卻塔需要一個(gè)龐大的加濕系統(tǒng)和預(yù)熱。這將增加整個(gè)系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。
還有一個(gè)爭論說由于使用冷卻塔的這種節(jié)能設(shè)備的濕的方面需要更多的溫度較低的水,因此,冷卻塔風(fēng)扇部分將消耗更多的能源,所以它并不便宜。但是,試驗(yàn)結(jié)果表明這沒有負(fù)m的影響,冷卻塔從長遠(yuǎn)看仍是節(jié)能的。
因此,我們看到,冷卻塔是利用自然的免費(fèi)的空氣在工業(yè)機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)中心提供冷卻的一種的方法。從長遠(yuǎn)看,這種方法實(shí)際上節(jié)能的。期待冷卻塔在未來能增加應(yīng)用,從而在給企業(yè)帶來好處的同時(shí)能夠節(jié)省更多的寶貴的能源。雜質(zhì)增多和微生物繁殖會(huì)造成盤管表面的水垢增多,擋水板和鍍鋁鋅板表面的覆蓋雜質(zhì)增多,進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)散熱慢、冷卻效率降低,甚至腐蝕閉式冷卻塔,降低閉式冷卻塔的使用壽命。但是任何單個(gè)的策略都會(huì)有自己的局限性,因此,數(shù)據(jù)中心要達(dá)到d限度的節(jié)能效率就需要采取全m的方法,CIO們需要把行業(yè)中目前所有的降低能耗的方法智能地組合起來,尋找減少能源消耗的新途徑。
閉式冷卻系統(tǒng)的價(jià)格閉式冷卻系統(tǒng)的價(jià)格閉式冷卻系統(tǒng)的價(jià)格閉式冷卻系統(tǒng)的價(jià)格
閉式冷卻塔盤管的因素
1.閉式冷卻塔的盤管強(qiáng)度因素。
當(dāng)溫差△T小,推動(dòng)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)所需的動(dòng)力就小,介質(zhì)所受的壓力就低,反之介質(zhì)所受的壓力就高。欲取得良好的傳熱效果,應(yīng)盡量增大進(jìn)口T1與出口T2的溫差,就應(yīng)增加介質(zhì)的外壓力。管路漏水,大多數(shù)的原因局勢(shì)管路連接不密實(shí),密封環(huán)破損或者是位置出現(xiàn)偏差都會(huì)。只有強(qiáng)度能承受這一壓力時(shí),才能取得理想的冷卻效果,當(dāng)壓力超出強(qiáng)度可承受的壓力時(shí),則會(huì)出現(xiàn)破管現(xiàn)象。
2.閉式冷卻塔冷卻系統(tǒng)的安全因素。
該冷卻器中的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)靠螺桿泵的推力進(jìn)行移動(dòng),冷卻器越長,冷卻效果就越好,則螺桿泵所受的阻力就越大,在泵內(nèi)的介質(zhì)與螺桿軸、橡膠套的摩擦阻力也就越大,安全的危險(xiǎn)性也高。因此,冷卻器的長度設(shè)置應(yīng)根據(jù)螺桿泵的出口安全壓力而定,一般螺桿泵輸送安全壓力在1.0MPa以下為宜。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱交換,使廢熱傳輸給空氣并散入大氣中。
3.金屬管表面光潔度因素。
在常溫下介質(zhì)的粘度在450Pa.s,與管壁接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的粘附作用。當(dāng)金屬表面粗糙時(shí),在其表面就會(huì)粘附一層介質(zhì),管壁表面越粗糙,粘附層越厚,這時(shí)這層粘附物不斷受到冷卻,粘附作用也越強(qiáng),導(dǎo)熱阻是這層粘附物與金屬管壁的導(dǎo)熱阻之和,導(dǎo)致傳熱系數(shù)入下降。高硬度、高韌性的玻璃鋼材料具有抗高溫、抗高壓、強(qiáng)耐腐等特性,玻璃鋼材料可在90℃以上的高溫、高熱、強(qiáng)腐蝕環(huán)境中存續(xù)達(dá)200年。
4.傳熱面積S的因素。
由熱傳導(dǎo)(熱處理安全操作規(guī)程)公式可知。基質(zhì)與金屬管壁接觸的面積S越大,則冷卻效果越好。
5.介質(zhì)的粘稠度和導(dǎo)熱系數(shù)。
對(duì)于液態(tài)物質(zhì),在某一溫度范圍內(nèi),流動(dòng)性越好,則液態(tài)物質(zhì)的內(nèi)摩擦力就越小,傳熱效果越好,導(dǎo)熱系數(shù)入就越大。一般乳化物的凝固點(diǎn)在42-- 45度之間,在這個(gè)溫度區(qū)間油相凝固點(diǎn)低,粘稠度也低,則導(dǎo)熱系數(shù)入就大。
6.金屬管材料的熱傳導(dǎo)性。
不同金屬熱導(dǎo)系數(shù)不同,導(dǎo)電性好的金屬材料,導(dǎo)熱性也好。
7.冷卻水溫的因素。
由熱傳導(dǎo)公式可知,當(dāng)△T大時(shí),則熱交換的Q值大。經(jīng)試驗(yàn),當(dāng)介質(zhì)的凝固點(diǎn)溫度T在46度時(shí),冷卻水溫T2在40度以下時(shí),隨著冷卻水溫度的下降,介質(zhì)的溫度T1與冷卻水溫T2之差越大,即△T越大,粘附在金屬管壁的介質(zhì)就越厚,如推動(dòng)基質(zhì)的壓力過低,管壁上的基質(zhì)不運(yùn)動(dòng),致使導(dǎo)熱阻增加。對(duì)于外表結(jié)垢嚴(yán)重的盤管,可以考慮清潔或適當(dāng)維修,結(jié)垢特別嚴(yán)重的盤管只能進(jìn)行更換。只有水溫在40度以上時(shí),△T越大,冷卻效果越好。
8.冷卻水列管間距因素。
當(dāng)兩列管間距a遠(yuǎn)時(shí),則兩管之間中心的介質(zhì)溫度與管壁上的介質(zhì)溫度差就大,反之則小;間距a值大,則介質(zhì)運(yùn)動(dòng)阻力下降,反之則阻力上升。取間距a的大小不僅考慮T1與T2的溫差因素,還應(yīng)考慮冷卻介質(zhì)水溫、油相冷凝點(diǎn)溫度、基質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)螺桿泵出口壓力等因素。在驗(yàn)收時(shí),除了應(yīng)特別注意閉式冷卻塔主要尺寸和各個(gè)構(gòu)件標(biāo)高是否正確,是否裝有調(diào)整裝置和防凍設(shè)備等外,還應(yīng)該檢查閉式冷卻塔是否符合設(shè)計(jì)和施工技術(shù)要求,安裝質(zhì)量好壞等。
閉式冷卻塔常見十大問題及解決方法
閉式冷卻塔通過名字就可以看的出來,閉式冷卻塔的運(yùn)行是全部封閉式的一種冷卻設(shè)備。因?yàn)殚]式冷卻塔的工作是密封進(jìn)行,因此,其中的水質(zhì)不受污染,保證了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn),增加了使用壽命。下面,詳細(xì)介紹下閉式冷卻塔的常見問題機(jī)解決方法。
1、閉式冷卻塔布水器不旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)太慢,是由于進(jìn)水管道有雜物堵塞導(dǎo)致噴淋口壓力太低造成的,一般清除管道雜物和清理布水器或噴頭雜物可排除該情況。
2、閉式冷卻塔配水不均勻(管道配水)是由于噴頭出口有雜物、噴頭脫落、噴頭出口壓力太低等原因造成的,清除噴頭雜物、重裝噴頭,提高水壓力可以解決相應(yīng)的問題。
3、閉式冷卻塔出水溫度過高,一般是由于循環(huán)水量過多或風(fēng)量不足造成的,相應(yīng)處理方法可以調(diào)節(jié)水量或調(diào)整葉片安裝角,檢查填料。
4、風(fēng)機(jī)有異常震動(dòng),安裝螺栓松動(dòng),風(fēng)機(jī)葉輪不平衡,軸彎曲等都能造成風(fēng)機(jī)異常震動(dòng),重新緊固螺栓,檢查每片葉片安裝偏差是否在規(guī)定范圍內(nèi),重新校正靜平衡,更換傳動(dòng)軸都能有效解決問題。
5、變速箱發(fā)生異常聲音,是齒輪磨損的就調(diào)換齒輪,是軸承損壞的就更換軸承,是齒輪箱缺油的就加潤滑油。
6、減速箱漏油,新塔磨合期內(nèi)油封失效,油管接口滲漏,運(yùn)行一周內(nèi)屬正常,運(yùn)行一周后應(yīng)更換新油,檢查油封,決定是否更換,密封接口處。
7、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)變慢(皮帶傳動(dòng)),如果皮帶打滑,調(diào)整皮帶松緊。
8、風(fēng)機(jī)葉片異常聲音,是風(fēng)筒卡主風(fēng)機(jī)葉片造成的,調(diào)整風(fēng)機(jī)位置,或是堅(jiān)固件、聯(lián)接件松動(dòng)的,調(diào)整堅(jiān)固件、聯(lián)接件。
9、閉式冷卻塔飄水大,一方面是風(fēng)量過大,如是風(fēng)量過大該調(diào)整葉片安裝角,另一方面是收水器損壞,檢查收水系統(tǒng),如果是收水器損壞更換損壞件。
10、進(jìn)風(fēng)窗口濺水,一般是配水外溢,檢查配水情況做相應(yīng)處理就行了。
哪些參數(shù)影響著閉式冷卻塔的冷效
冷卻塔根據(jù)冷卻水與空氣的接觸方式分為開式冷卻塔和閉式冷卻塔。開式冷卻塔是指冷卻水與空氣直接接觸進(jìn)行熱濕交換冷卻塔;反之則成為閉式冷卻塔,它的運(yùn)行時(shí)冷卻水與空氣不接觸,即冷卻水在盤管內(nèi)流動(dòng),其與空氣的換熱是通過與盤管內(nèi)壁的對(duì)流換熱、管壁熱傳導(dǎo)、管外壁與管外噴淋水的對(duì)流換熱、管外噴淋水與空氣的對(duì)流和蒸發(fā)換熱完成的。②北方地區(qū)冬季低溫時(shí),即使循環(huán)水保持流動(dòng)也會(huì)發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象,讓循環(huán)水保持一定的熱負(fù)荷,為保證這一熱負(fù)荷,一般可在配管系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置浸沒式電加熱器(如圖),同時(shí)保持密閉系統(tǒng)的循環(huán)水有最x流量。
冷卻塔是蒸發(fā)冷卻的應(yīng)用場(chǎng)合之一,兩者都是利用水與空氣之間的熱濕交換來完成工作的,但冷卻塔與一般換熱器的d區(qū)別,是其運(yùn)行工況隨環(huán)境濕球溫度的變化而變化,是其運(yùn)行的常態(tài)。對(duì)于開式冷卻塔來說,由于水與空氣直接接觸,根據(jù)有記錄的文獻(xiàn)中已經(jīng)明確確定了其冷卻能力與環(huán)境濕球溫度的關(guān)系,而對(duì)于閉式冷卻塔,在已知的文獻(xiàn)中,有的研究了噴淋水量、空氣流量、濕球溫度對(duì)閉塔冷卻效率的影響,有的文獻(xiàn)研究了氣水比、環(huán)境濕球溫度對(duì)全盤管逆流閉塔冷卻溫差的影響,而對(duì)于不同的閉塔塔型和同一塔型下不同設(shè)計(jì)參數(shù),濕球溫度與閉式冷卻能力關(guān)系的比較,尚無相關(guān)資料或文獻(xiàn)報(bào)道,所以本文的研究目的就是要探究環(huán)境濕球溫度對(duì)閉式冷卻塔蒸發(fā)冷卻能力的影響。冷卻塔作為制藥生產(chǎn)過程中重要的設(shè)備,企業(yè)在研發(fā)生產(chǎn)中應(yīng)該不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,努力開發(fā)“環(huán)?!?、“再制造”等概念的產(chǎn)品,引導(dǎo)行業(yè)向綠色環(huán)保方向演變。
冷卻塔的設(shè)計(jì)中,進(jìn)塔水溫與出塔水溫之差稱為冷卻溫差,出塔水溫與環(huán)境濕球溫度之差稱為逼近度(或稱為冷幅),逼近度的高低對(duì)冷卻塔的性能具有重要影響。