雙曲線型冷卻塔

19世紀(jì)中葉，人們在煤礦開發(fā)過程中首次提出冷卻塔的概念。

20世紀(jì)初，世界上最早的鋼筋混凝土冷卻塔由時任荷蘭國家礦產(chǎn)部的學(xué)者Frederik Van Iterson提出。

1918年，經(jīng)過Iterson的不懈努力，其提出的雙曲線旋轉(zhuǎn)薄殼冷卻塔終于成為了現(xiàn)實。

英國最早使用這種冷卻塔。20世紀(jì)30年代以來在各國廣泛應(yīng)用，40年代在中國東北撫順電廠、阜新電廠先后建成雙曲線型冷卻塔群。

集水池多為在地面下約2米深的圓形水池。塔身為有利于自然通風(fēng)的雙曲線形無肋無梁柱的薄壁空間結(jié)構(gòu)，多用鋼筋混凝土制造。冷卻塔通風(fēng)筒包括下環(huán)梁、筒壁、塔頂剛性環(huán)3部分。下環(huán)梁位于通風(fēng)筒殼體的下端，風(fēng)筒的自重及所承受的其他荷載都通過下環(huán)梁傳遞給斜支柱，再傳到基礎(chǔ)。筒壁是冷卻塔通風(fēng)筒的主體部分，它是承受以風(fēng)荷載為主的高聳薄殼結(jié)構(gòu)，對風(fēng)十分敏感。其殼體的形狀、壁厚，必須經(jīng)過殼體優(yōu)化計算和曲屈穩(wěn)定來驗算，是優(yōu)化計算的重要內(nèi)容。塔頂剛性環(huán)位于殼體頂端，是筒殼在頂部的加強(qiáng)箍，它加強(qiáng)了殼體頂部的剛度和穩(wěn)定性。

斜支柱為通風(fēng)筒的支撐結(jié)構(gòu)，主要承受自重、風(fēng)荷載和溫度應(yīng)力。斜支柱在空間是雙向傾斜的，按其幾何形狀有“人”字形、“V”字形和“X”字形柱，截面通常有圓形、矩形、八邊形等。一般按雙拋物線設(shè)計，基礎(chǔ)主要承受斜支柱傳來的全部荷載，按其結(jié)構(gòu)形式分有環(huán)形基礎(chǔ)(包括倒“T”型基礎(chǔ))和單獨(dú)基礎(chǔ)?；A(chǔ)的沉降對殼體應(yīng)力的分布影響較大、敏感性強(qiáng)。故斜支柱和基礎(chǔ)在冷卻塔優(yōu)化計算和設(shè)計中亦顯得十分重要。

冷卻塔高度一般為75～150米，底邊直徑65～120米。塔內(nèi)上部為風(fēng)筒，筒壁第一節(jié)（下環(huán)梁）以下為配水槽和淋水裝置，統(tǒng)制為淋水構(gòu)架，多用PE或PVC材料制成。塔底有一個蓄水池，但需根據(jù)蒸發(fā)量連續(xù)補(bǔ)水。淋水裝置是使水蒸發(fā)散熱的主要設(shè)備。運(yùn)行時，水從配水槽向下流淋滴濺，空氣從塔底側(cè)面進(jìn)入，與水充分接觸后帶著熱量向上排出。冷卻過程以蒸發(fā)散熱為主，一小部分為對流散熱。雙曲線型冷卻塔比水池式冷卻構(gòu)筑物占地面積小，布置緊湊，水量損失小，且冷卻效果不受風(fēng)力影響；它又比機(jī)力通風(fēng)冷卻塔維護(hù)簡便，節(jié)約電能；但體形高大，施工復(fù)雜，造價較高，多用電動滑模。

最近在中國的浙江省寧海國華電廠推出了海水冷卻塔，使電廠的余熱不排入大海而對海洋生態(tài)產(chǎn)生影響。有些電廠采用強(qiáng)制通風(fēng)的空氣冷卻凝汽器就不需要再采用該建筑了。

作品目錄

1 煙囪

2 倒錐殼水塔

3 雙曲線型冷卻塔

4 電視塔

5 筒倉

6 貯槽

7 排氣筒（排氣井）

8 核電站安全殼

9 水池

10 曝氣池與消化池

11 油罐

12 沉井

13 沉箱

14 泵站

15 地下連續(xù)墻

16 殼體基礎(chǔ)

17 隔震基礎(chǔ)

主要參考文獻(xiàn)

2100433B

自然通風(fēng)雙曲線型冷卻塔如圖1所示（1—人字形支柱；2—風(fēng)筒；3—淋水裝置；4—儲水池）所示，它由配水系統(tǒng)、淋水裝置、帶支撐結(jié)構(gòu)的風(fēng)筒和集水池等組成。冷卻水在凝汽器及其它設(shè)備吸收熱量后，在一定的壓力下，沿壓力水管送至塔身下部距地面8—10m高度上布置的配水槽；水沿配水槽由塔中心流向四周，并經(jīng)配水槽內(nèi)的孔呈線狀下流，落在特殊的濺水條上；濺水條由木條或鋼筋水泥組成。經(jīng)過幾層濺水條，最后落入布置于地面之下的儲水池中。冷空氣靠塔筒造成的吸力，從塔筒下部的四周被吸人塔內(nèi)，在塔中與濺散下落的水滴，形成逆向流動，并吸收水中熱量，再從塔上部排出。在此種冷卻塔內(nèi)，水被濺散成小水滴進(jìn)行冷卻，故也被稱為滴水式冷卻塔。

水在冷卻塔中主要由于蒸發(fā)作用，小部分是由于對流作用而受到冷卻。蒸發(fā)可以進(jìn)行到空氣中的水蒸氣完全飽和為止，因此冷卻塔的設(shè)計與當(dāng)?shù)貧庀髼l件有著密切關(guān)系。

滴水式淋水裝置通常由水平或傾斜安放的濺水條按一定間距排列而成。濺水條可以是橫剖面形式為矩形或三角形的木板條、水泥條，或塑料十字型、石棉水泥角型、弧形等。如圖2所示三角形及矩形板條組成的淋水裝置。

除滴水式冷卻方式外，還有薄膜式冷卻方式。薄膜式是指水沿著木板或彎曲波形板組成的多層空心體表面淌下，形成具有較大接觸面積的水膜，與自下而上流動的冷空氣充分接觸，將熱量散出。圖3（1—配水槽；2—對水平微傾的護(hù)板；3—冷卻水池；4—塔的金屬骨架）為薄膜式多邊形冷卻塔，圖4為薄膜式淋水裝置。

滴水式冷卻塔的淋水密度一般為2.5—3.5m/(m·h)，而薄膜式冷卻塔為7m/(m·h)。薄膜式冷卻塔的單位容積放出的熱量比滴水式約大1.6—2.5倍，冷卻效率高，占地面積小，工作時受風(fēng)速的影響較小，但建筑費(fèi)用較大，構(gòu)造復(fù)雜。