冷卻塔內水的降溫主要是由于水的蒸發換熱和氣水之間的接觸傳熱。因為冷卻塔多為封閉形式,且水溫與周圍構件的溫度都不很高,故輻射傳熱量可不予考慮。在冷卻塔內,不論水溫高于還是低于周圍空氣溫度,總能進行水的蒸發,蒸發所消耗的熱量總是由水傳給空氣。而水和空氣溫度不等導致的接觸傳熱熱流方向可從空氣流向水,也可從水流向空氣,這要看兩者的溫度以何者為商.在冷卻塔中一般空氣量很大,空氣溫度變化較小。當水溫高于氣溫時,燕發散熱和接觸傳熱都向同一方向(即由水向空氣)傳熱,其結果是使水溫下降。當水溫下降到等于空氣溫度時,接觸傳熱為零。這時,只有蒸發散熱在進行。而當水溫繼續下降到低于空氣溫度時,接觸傳熱量的熱流方向從空氣流向水,與蒸發散熱的方向相反,如果蒸發散熱量大于接觸傳熱量,水溫仍將下降,但是蒸發散熱量漸趨減小,而接觸傳熱量漸趨增加,于是當水溫下降到某一程度時,由空氣傳向水的接觸傳熱量等于由水傳向空氣的蒸發散熱量。從此開始,總傳熱量等于零水溫不再下降。這時的水溫為水的冷卻極限。對于一般的水的冷卻條件,此冷卻極限與空氣的濕球溫度近似相等。
干澡（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。當水滴和空氣接觸時,一方面由于空氣與水的直接傳熱,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。
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