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冷卻塔在數據中心的應用

　多年來，由于增加服務器的密度并減少其體積的大小，服務器的密度變得越來越高，數據中心正日益產生更多的熱量。因此，每平方英尺產生熱量的瓦數正在不斷上升，這種功率密度的增加嚴重制約了傳統的冷卻方法和技術。同時，大量的能源應用于數據中心之后轉換成大量的熱，這是一個周而復始的過程，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保的方法。如何降低閉式冷卻塔的耗水量隨著社會的發展，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用特點做簡單介紹。

　　正如它的名稱表明的那樣，冷卻塔是一種塔狀設備，負責冷卻數據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數據中心廢棄的熱量。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100米。使用玻璃鋼材料改進閉式冷卻塔塔體，可被應用到高溫閉式冷卻塔、高溫污水冷卻塔、工業污水冷卻塔等領域。數據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，通過蒸發作用來散去設備或制冷空調中產生的廢熱的一種設備。基本原理是：干燥(低焓值)的空氣經過風機的抽動后，自進風網處進入冷卻塔內;飽和蒸汽分壓力大的高溫水分子向壓力低的空氣流動，濕熱(高焓值)的水自播水系統灑入塔內。這個是由于冷卻塔使用長時間，因環境成分以及冷卻介質對塔體材質進行了腐蝕，導致塔體的厚度不均勻，在厚度比較薄的地方就會出現破損性的漏水。當水滴和空氣接觸時，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，在壓力的作用下產生蒸發現象，帶到目前為走蒸發潛熱，將水中的熱量帶走即蒸發傳熱，從而達到降溫之目的。

　　冷卻塔的工作過程：圓形逆流式冷卻塔的工作過程為例，熱水自主機房通過水泵以一定的壓力經過管道、橫喉、曲喉、中心喉將循環水壓至冷卻塔的播水系統內，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機的作用下由底部入風網進入塔內，熱水流經填料表面時形成水膜和空氣進行熱交換，高濕度高晗值的熱風從頂部抽出，進入塔內的空氣、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能壓力差，當風機運行時，在塔內靜壓的作用下，水分子不斷地向空氣中蒸發，成為水蒸氣分子，剩余的水分子的平均動能便會降低，從而使循環水的溫度下降。從以上分析可以看出，蒸發降溫與空氣的溫度(通常說的干球溫度)低于或高于水溫無關，只要水分子能不斷地向空氣中蒸發，水溫就會降低。但是，水向空氣中的蒸發不會無休止地進行下去。當與水接觸的空氣不飽和時，水分子不斷地向空氣中蒸發，但當水氣接觸面上的空氣達到飽和時，水分子就蒸發不出去，而是處于一種動平衡狀態。閉式冷卻塔除垢是如何處理的閉式冷卻塔除垢利用循環水系統工作散熱。蒸發出去的水分子數量等于從空氣中返回到水中的水分子的數量，水溫保持不變。由此可以看出，與水接觸的空氣越干燥，蒸發就越容易進行，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，通風的空氣從正確的角度吹向滴下來的水，當空氣通過這些水滴的時候，一部分水就蒸發了，由于用于蒸發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濕度以及壓力。

　　蒸發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。根據工作量的需求和安裝的位置，有的冷卻塔形狀像一個倒著放的漏斗，有的冷卻塔像一個小箱子。

　　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的冷卻系統高得多。但是，這肯定是一次性的成本，但是每一年節省的成本將不斷增加。因此在一段時間里，冷卻塔肯定能夠節省大量金錢和珍貴的能源。閉式冷卻塔的風機電機設計閉式冷卻塔具有防止冷卻水污染,減少冷卻設備維修量,延長冷卻設備壽命,節約補充水等開式冷卻塔無法克服的優點。考慮到全球的能源狀況，節省能源是更加重要的。

　　冷卻塔在數據中心的應用已經受到了重視，英特爾近介紹了它在兩個高密度數據中心成功地使用冷卻塔的情況，通過使用濕氣節能設備減少了冷卻設備的電源消耗。采用這種方法每年能夠節省14.4萬美元電費。無論按照什么標準衡量這都是很大的節省。

　　不過在英特爾的這個冷卻塔試驗中還發現這種節能設備的也許沒有初看起來那樣節省。這種矛盾的原因是冷卻塔需要一個龐大的加濕系統和預熱。這將增加整個系統的成本和復雜性。

　　還有一個爭論說由于使用冷卻塔的這種節能設備的濕的方面需要更多的溫度較低的水，因此，冷卻塔風扇部分將消耗更多的能源，所以它并不便宜。但是，試驗結果表明這沒有負m的影響，冷卻塔從長遠看仍是節能的。

　　因此，我們看到，冷卻塔是利用自然的免費的空氣在工業機構和數據中心提供冷卻的一種的方法。從長遠看，這種方法實際上節能的。期待冷卻塔在未來能增加應用，從而在給企業帶來好處的同時能夠節省更多的寶貴的能源。雜質增多和微生物繁殖會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增多，進而導致系統散熱慢、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。但是任何單個的策略都會有自己的局限性，因此，數據中心要達到d限度的節能效率就需要采取全m的方法，CIO們需要把行業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。

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閉式冷卻塔盤管的因素   

 1.閉式冷卻塔的盤管強度因素。

   當溫差△T小，推動介質運動所需的動力就小，介質所受的壓力就低，反之介質所受的壓力就高。欲取得良好的傳熱效果，應盡量增大進口T1與出口T2的溫差，就應增加介質的外壓力。管路漏水，大多數的原因局勢管路連接不密實，密封環破損或者是位置出現偏差都會。只有強度能承受這一壓力時，才能取得理想的冷卻效果，當壓力超出強度可承受的壓力時，則會出現破管現象。

   2.閉式冷卻塔冷卻系統的安全因素。

   該冷卻器中的介質運動靠螺桿泵的推力進行移動，冷卻器越長，冷卻效果就越好，則螺桿泵所受的阻力就越大，在泵內的介質與螺桿軸、橡膠套的摩擦阻力也就越大，安全的危險性也高。因此，冷卻器的長度設置應根據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與空氣進行熱交換，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。

   在常溫下介質的粘度在450Pa.s，與管壁接觸時會產生較強的粘附作用。當金屬表面粗糙時，在其表面就會粘附一層介質，管壁表面越粗糙，粘附層越厚，這時這層粘附物不斷受到冷卻，粘附作用也越強，導熱阻是這層粘附物與金屬管壁的導熱阻之和，導致傳熱系數入下降。高硬度、高韌性的玻璃鋼材料具有抗高溫、抗高壓、強耐腐等特性，玻璃鋼材料可在90℃以上的高溫、高熱、強腐蝕環境中存續達200年。

   4.傳熱面積S的因素。

   由熱傳導(熱處理安全操作規程)公式可知。基質與金屬管壁接觸的面積S越大，則冷卻效果越好。

   5.介質的粘稠度和導熱系數。

   對于液態物質，在某一溫度范圍內，流動性越好，則液態物質的內摩擦力就越小，傳熱效果越好，導熱系數入就越大。一般乳化物的凝固點在42-- 45度之間，在這個溫度區間油相凝固點低，粘稠度也低，則導熱系數入就大。

   6.金屬管材料的熱傳導性。

   不同金屬熱導系數不同，導電性好的金屬材料，導熱性也好。

   7.冷卻水溫的因素。

   由熱傳導公式可知，當△T大時，則熱交換的Q值大。經試驗，當介質的凝固點溫度T在46度時，冷卻水溫T2在40度以下時，隨著冷卻水溫度的下降，介質的溫度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就越厚，如推動基質的壓力過低，管壁上的基質不運動，致使導熱阻增加。對于外表結垢嚴重的盤管，可以考慮清潔或適當維修，結垢特別嚴重的盤管只能進行更換。只有水溫在40度以上時，△T越大，冷卻效果越好。

   8.冷卻水列管間距因素。

   當兩列管間距a遠時，則兩管之間中心的介質溫度與管壁上的介質溫度差就大，反之則小;間距a值大，則介質運動阻力下降，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，還應考慮冷卻介質水溫、油相冷凝點溫度、基質運動時螺桿泵出口壓力等因素。在驗收時，除了應特別注意閉式冷卻塔主要尺寸和各個構件標高是否正確，是否裝有調整裝置和防凍設備等外，還應該檢查閉式冷卻塔是否符合設計和施工技術要求，安裝質量好壞等。

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，閉式冷卻塔的運行是全部封閉式的一種冷卻設備。因為閉式冷卻塔的工作是密封進行，因此，其中的水質不受污染，保證了設備的運轉，增加了使用壽命。下面，詳細介紹下閉式冷卻塔的常見問題機解決方法。

1、閉式冷卻塔布水器不旋轉或轉動太慢，是由于進水管道有雜物堵塞導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的問題。

3、閉式冷卻塔出水溫度過高，一般是由于循環水量過多或風量不足造成的，相應處理方法可以調節水量或調整葉片安裝角，檢查填料。

4、風機有異常震動，安裝螺栓松動，風機葉輪不平衡，軸彎曲等都能造成風機異常震動，重新緊固螺栓，檢查每片葉片安裝偏差是否在規定范圍內，重新校正靜平衡，更換傳動軸都能有效解決問題。

5、變速箱發生異常聲音，是齒輪磨損的就調換齒輪，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，新塔磨合期內油封失效，油管接口滲漏，運行一周內屬正常，運行一周后應更換新油，檢查油封，決定是否更換，密封接口處。

7、風機轉動變慢（皮帶傳動），如果皮帶打滑，調整皮帶松緊。

8、風機葉片異常聲音，是風筒卡主風機葉片造成的，調整風機位置，或是堅固件、聯接件松動的，調整堅固件、聯接件。

9、閉式冷卻塔飄水大，一方面是風量過大，如是風量過大該調整葉片安裝角，另一方面是收水器損壞，檢查收水系統，如果是收水器損壞更換損壞件。

10、進風窗口濺水，一般是配水外溢，檢查配水情況做相應處理就行了。

哪些參數影響著閉式冷卻塔的冷效

冷卻塔根據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行熱濕交換冷卻塔；反之則成為閉式冷卻塔，它的運行時冷卻水與空氣不接觸，即冷卻水在盤管內流動，其與空氣的換熱是通過與盤管內壁的對流換熱、管壁熱傳導、管外壁與管外噴淋水的對流換熱、管外噴淋水與空氣的對流和蒸發換熱完成的。②北方地區冬季低溫時，即使循環水保持流動也會發生結冰現象，讓循環水保持一定的熱負荷，為保證這一熱負荷，一般可在配管系統內設置浸沒式電加熱器（如圖），同時保持密閉系統的循環水有最x流量。

冷卻塔是蒸發冷卻的應用場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區別，是其運行工況隨環境濕球溫度的變化而變化，是其運行的常態。對于開式冷卻塔來說，由于水與空氣直接接觸，根據有記錄的文獻中已經明確確定了其冷卻能力與環境濕球溫度的關系，而對于閉式冷卻塔，在已知的文獻中，有的研究了噴淋水量、空氣流量、濕球溫度對閉塔冷卻效率的影響，有的文獻研究了氣水比、環境濕球溫度對全盤管逆流閉塔冷卻溫差的影響，而對于不同的閉塔塔型和同一塔型下不同設計參數，濕球溫度與閉式冷卻能力關系的比較，尚無相關資料或文獻報道，所以本文的研究目的就是要探究環境濕球溫度對閉式冷卻塔蒸發冷卻能力的影響。冷卻塔作為制藥生產過程中重要的設備，企業在研發生產中應該不斷進行技術創新，努力開發“環保”、“再制造”等概念的產品，引導行業向綠色環保方向演變。

冷卻塔的設計中，進塔水溫與出塔水溫之差稱為冷卻溫差，出塔水溫與環境濕球溫度之差稱為逼近度（或稱為冷幅），逼近度的高低對冷卻塔的性能具有重要影響。