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中华人民共和国国家标准
机械通风冷却塔工艺设计规范
Code for design of cooling tower for mechanical ventila“on
GB／T 50392-2006
主编部门：中国工程建设标准化协会化工分会
批准部门：中华人民共和国建设部
施行日期：2 0 0 7 年 4 月 1 日
中华人民共和国建设部公告
第490号
建设部关于发布国家标准
《机械通风冷却塔工艺设计规范》的公告
现批准《机械通风冷却塔工艺设计规范》为国家标准，编号为GB／T 50392-2006，自2007年4月1日起实施。本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国建设部
二OO六年九月六日
前 言
本规范是根据中华人民共和国建设部建标函[2005]124号文件的要求编制而成的。
本规范在总结我国多年来工业企业循环冷却水系统机械通风冷却塔的设计、运行经验，广泛征求国内有关单位和专家的意见的基础上，结合国内、外工业用机械通风冷却塔的先进技术和先进、成熟的理念，编制而成的。
本规范在编制中力求有较好的可操作性，对工业企业循环冷却水系统机械通风冷却塔的设计、设备招标能起到指导作用，推进我国工业企业循环冷却水系统机械通风冷却塔设计与国际接轨，使机械通风冷却塔在工业节水中发挥更好的作用。
本规范的内容有6章，包括：总则，术语和符号，一般规定，气象参数的整理和取值，设计计算，塔型及部件设计，另有3个附录。
本规范由建设部负责管理，中国工程建设标准化协会化工分会负责日常管理，由全国化工给排水设计技术中心站负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中如发现需要修改和补充之处，请将意见和有关资料寄交全国化工给排水设计技术中心站(地址：安徽省合肥市望江东路70号，邮编：230024，E-mail：hanling@chinaecec．com)，以供今后修订时参考。
本规范主编单位、参编单位和主要起草人：
主编单位：全国化工给排水设计技术中心站
参编单位：中国成达工程公司 东华工程科技股份有限公司 西安建筑科技大学
主要起草人：潘 椿 韩 玲 蒋晓明 张建平 王大哲
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1 总则
1．0．1 为了经济、合理、安全地发挥机械通风冷却塔在工业循环冷却水系统的重要作用，使机械通风冷却塔的设计与计算规范化，制定本规范。
1．0．2 本规范适用于工业企业新建和改、扩建的敞开式循环冷却水系统中机械通风湿式冷却塔(以下简称“冷却塔”)的设计。不适用于开放式冷却塔、喷射式冷却塔、小型玻璃钢冷却塔的设计。
1．0．3 冷却塔的设计应符合安全生产、经济合理、保护环境、节约能源、节约用水、节约用地以及便于施工、运行和维护等方面的要求。
1．0．4 冷却塔的设计应在不断总结生产实践经验和科学试验的基础上，积极开发和慎重采用先进技术。
1．0．5 冷却塔设计除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
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2术语和符号
2．1 术语
2．1．1 冷却塔 cooling tower
利用水的蒸发及空气和水的传热原理带走水中热量的设备或构筑物。
2．1．2 循环冷却水 circulating cooling water
以水作为冷却介质，并循环使用。
2．1．3 气象参数 meteorological parameter
常指大气压力、干球温度、湿球温度(或相对湿度)、风速、风向。
2．1．4 逼近度 approach
指冷却塔出水温度与进塔空气湿球温度之差值。
2．1．5 水温差 coolingrange
指冷却塔进水温度与出水温度之差值。
2．1．6 工作特性曲线 performance curve
在设计气象参数、进出塔水温一定的条件下，由不同的气水比λ计算出的一组冷却数Ω(完成热力任务所需要的冷却数)，表示为Ω和气水比λ的关系曲线[Ω＝f(λ)]，在双对数坐标中为一Ω随久增大而降低的曲线。
2．1．7 热力性能曲线 thermal perfOrmance
冷却塔(填料)散热性能特性数Ω＇，(填料能够提供的冷却数)与气水比λ的关系曲线[Ω＇＝f(λ)]，在双对数坐标纸上为一Ω＇随λ增大而增大的直线。
2．1．8 阻力特性 resistance characteristic
当空气流过冷却塔塔体和淋水填料时将会产生一定气流阻力，阻力值为风速和淋水密度的函数，按各自的特定函数关系变化。
2．1．9 进塔水压 entrance pressure of water into cooling tower
指冷却塔正常工作所需要的、由给水系统提供的水压(总压力)。
2.2 符号
３ 一般规定
3．0．1 冷却塔的大、中、小型界限宜按下列规定划分：
大型：单格冷却水量大于等于3000m³／h；
中型：单格冷却水量大于等于1000m³／h且小于3000m³／h；
小型：单格冷却水量小于1000m³／h。
3．0．2 换热器、冷凝器所需冷却水量与进出冷却塔的水温t1、t2有关，冷却塔设计应密切配合生产工艺，并进行多方案比较，达到技术先进、经济合理。
3．0．3 为提高冷却塔风机运行总效率，宜采取下列措施：
1 横流式冷却塔宜控制填料顶部至风机吸入段下缘的高度等于或大于风机直径的0．2倍。
2 逆流式冷却塔填料顶面至风筒进口之间气流收缩段的高度应符合下列规定：
1)当塔顶盖板为平顶时，从填料顶面算起的气流收缩段顶角宜小于90°；当平顶盖板下设有导流圈(伞)时，从收水器顶面算起的气流收缩段顶角可采用90°～110°。
2)当塔顶盖板自收水器以上为收缩型时，收缩段盖板的顶角宜采用90°～110°。
3 横流式冷却塔的淋水填料从顶部至底部应有向塔的垂直中轴线的收缩倾角。点滴式淋水填料的收缩倾角宜为9°～11°；薄膜式淋水填料的收缩倾角宜为5°～6°。
4 双侧进风的逆流式冷却塔宜设中部挡风隔板，隔板上缘距填料支撑梁底200～300mm，下缘伸入塔的集水池水面以下。
5 横流式冷却塔宜设置防止空气从填料底至水面间短路流通的措施。
3．0．4 逆流式冷却塔的淋水密度和塔内风速宜采用工业塔测试数据或模拟塔测试数据，模拟塔实测数据应根据实际情况加以修正。当缺乏上述资料时，可按下列范围确定：
1 大、中型冷却塔：淋水密度：12～14m³／(㎡·h)；塔内风速：2．2～2．5m／s。
2 小型冷却塔：淋水密度：13～15m³／(㎡·h)；塔内风速：2．0～2．5m／s。
3．0．5 横流式冷却塔的淋水密度宜根据所选用的填料类型或工程塔实测数据确定。选用点滴式或混装式填料，淋水密度宜为20～26m³／(㎡·h)；选用薄膜式填料，淋水密度宜为26～45m³／(㎡·h)。进风口风速宜为1．8～3．3m／s。
3．0．6 冷却塔的格数较多时，应考虑占地面积、湿热空气回流和干扰的影响因素。
1 大、中型冷却塔，塔排的长宽比宜为3：1～5：1；
2 小型冷却塔，塔排的长宽比宜为4：1～5：1。
3．0．7 多排布置的逆流式冷却塔的塔排间距，应符合下列要求：
1 长轴位于同一直线上的相邻塔排，净距不小于4m；
2 长轴不在同一直线上、平行布置的相邻塔排，净距不小于塔的进风口高度的4倍。
3．0．8 多排布置的冷却塔，当相邻两个塔排的间距大于塔排平均长度时，可仅考虑湿热空气回流的影响。当塔排长度为50～100m时，设计湿球温度宜在选定的气象条件基础上，增加0．1～1．3℃。
3．0．9 多排布置的冷却塔，当相邻两个塔排的间距小于塔排平均长度时，除考虑湿热空气回流的影响外，还应考虑湿热空气干扰的影响。当塔排间距为20～40m时，设计湿球温度宜再增加回流影响湿球温度值的100％～10％。
3．0．10 多格组合的冷却塔，当系统水温不同、开车试车阶段不同、检修条件或水质处理要求不同时，集水池应采取分隔措施。
3．0．11 冷却塔的位置按下列规定：
1 宜靠近主要用水装置；
2 应布置在厂区主要建筑物及露天配电装置的主导风向的下风侧，并留有适当间距；
3 应布置在贮煤场等粉尘影响源的全年主导风向的上风侧；
4 应远离厂内露天热源；
5 冷却塔之间或冷却塔与其他建筑物之间的距离应满足通风要求；
6 宜考虑扩建余地。
3．0．12 寒冷地区的冷却塔，宜采用下列防冻措施：
1 塔体的设计具有防止水滴飞溅至塔外的措施；
2 当同一循环冷却水系统冷却塔的数量较多时，采用减少运行的塔数；停止运行的冷却塔的集水池设有保持一定量的热水循环或采取其他保温措施；
3 采用减小风机叶片安装角、采用变速电机、停止风机运行或选用允许倒转的风机等措施减少进入冷却塔的冷空气量；
4 在进风口上下缘及易结冰部位设热水化冰管，化冰管的热水流量应与防冻化冰要求相适应；
5 风机的减速器有润滑油循环系统时，应有对润滑油的加热设施；
6 设置能通过部分或全部循环水量的旁路水管，当冬季运行或热负荷较低时，循环水可通过旁路直接进入集水池；
7 冬季在进风口加挡风板。
3．0．13 当环境对冷却塔的噪声有限制时，宜视工程具体条件采取下列措施，降低冷却塔的噪声：
1 选用低噪声型的风机设备；
2 改善配水或集水系统，降低淋水噪声；
3 在冷却塔周围设置消声设施；
4 使冷却塔的位置远离对噪声敏感的区域。
4 气象参数的整理和取值
4．0．1 气象参数的整理和取值应选用能代表冷却塔所在地气象特征的气象台(站)的气象参数。必要时，宜在拟建冷却塔所在地设置气象观测站。
4．0．2 应采用近期连续不少于5年的气象参数，并取每年最热时期3个月的日平均值。
4．0．3 气象参数的取值应以一昼夜4次标准时间测值的算术平均值，作为日平均值。
4．0．4 应以日平均湿球温度为基础数据进行统计，宜采用当地多年平均的每年最热时期3个月中最热天数不超过5～10天的日平均湿球温度作为设计湿球温度，并以与之相对应的日平均干球温度、大气压作为设计干球温度、大气压。
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5 设计计算
５．１ 热力计算中常用参数计算
５.２ 逆流式冷却塔工作特性
５.３ 横流式冷却塔工作特性
5．4 热力工作点计算
5．4．1 填料特性参数的选用应考虑下列修正因素：
1 填料性能公式应采用下式：
Ω＇＝Aλm
式中 Ω＇——散热性能特性数；
A——散热性能系数；
m——散热性能指数。
当采用现有的Ω＇＝Aλm公式进行计算时，应对填料试验资料整理中Ω＇，的计算公式进行比较，若与5．2．1中的公式或5．3．1中的公式不同，应进行修正。
2 设计工况宜与填料试验的工况相同或接近，否则应参照有关资料引入修正系数。
3 模拟塔试验所得热力性能公式与实塔测试所得公式不同时，宜选取0．90～1．0的修正系数。
4 冷却水质如对冷却效果有显著影响的，应考虑参照有关资料引入修正系数。
5．4．2 热力工作点气水比的确定宜采用试算法或作图法，求取塔(填料)的热力性能曲线与塔的工作特性曲线的交点，交点处的λ即为热力工作点的气水比λo 。
5．5 阻力计算
5．5．1 冷却塔的通风阻力计算，宜采用原型塔的实测数据换算成总阻力系数，然后按总阻力系数法进行计算。
5．5．2 当缺乏原型塔的实测数据时，可按经验和通风工程理论计算方法，采用分步计算叠加求出塔体总阻力系数，然后按下式中的总阻力系数法进行计算：
5．5．3 填料阻力宜采用原型塔的实测数据，换算成填料阻力系数，按下式计算：
５.６ 水量计算
５.７ 水力计算
式中qm——顺序号为m的喷溅装置(喷头)喷水量(ｍ³／h)；
ф——喷溅装置(喷头)喷嘴出口的直径(m)；
μ——流量系数，由试验得出，该系数与池式试验装置喷头直接与配水池底相连得到的流量系数μ相当，而与管式配水试验装置给出的包含短管及三通分流阻力在内的流量系数值有差别。
5．7．5 水量、水压计算宜用试算法，并按下述步骤进行：
1 根据总水量及管网布置条件确定喷头数目及单个喷嘴喷水量qm。
2 按每个支干管上布置的喷嘴数计算各个支干管的始端进水流量。
3 假定一个pso值，按式5．7．2-1式计算psl值。
4 按式5．7．3-1及5．7．4计算出某一根支干管上各个喷头的喷水量qm及支干管人口的计算流量。
5 累计各个支干管的流量与设计总水量进行比较后，调整(第二次)假定的pso值，重新计算，直至流量相同或非常接近。
6 按计算得到的各喷头流量计算出各支干管人口流量，进一步调整主干管各管段的计算流量和阻力损失，同时适当调整(第三次)pso值，重复计算，直至喷嘴累计流量与设计总水量相同，主干管各管段设定流量与计算结果的流量相等或非常接近。
7 检查各个喷嘴的喷水量与平均喷水量的误差值是否在允许范围内，如误差过大，则应修改管网的有关结构尺寸，并重新计算。
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6 塔型及部件设计
6．1 塔型设计
6．1．1 冷却塔塔型的选择，宜根据冷却水量、水温差(t1-t2)、逼近度(t1-τ)、冷却水水质、运行方式、设备材料供应情况，及可供布置冷却塔空间的大小和施工条件，通过技术经济比较后确定。
6．1．2 选择塔型时，应使组合塔群的冷却能力和工艺装置要求的总冷却水量相匹配。
6．1．3 冷却塔设计在满足工艺要求的冷却水温(t)条件下，塔型选择宜遵循下列规定：
1 逼近度(t2-τ)≤4℃时，宜采用逆流式冷却塔。
2 逼近度(t2-τ)＞4℃时，宜对横流式或逆流式冷却塔进行比较后确定。
6．1．4 在水温差(t1-t2)已定条件下，当工艺冷却水量参数变化幅度为土10％左右时，宜采用逆流式冷却塔；变化幅度为土20％左右时，宜采用横流式冷却塔。
6．1．5 塔体结构选择宜遵循下列原则：
1 大、中型冷却塔的塔体主要承重部分，宜采用钢筋混凝土结构或钢结构。
2 塔内承重梁柱布置应与通风气流顺畅的要求相一致，靠近进风口的梁宜平行气流方向布置；风机风筒进口梁宜为十字型或辐射型布置；风机承台宜直接布置在塔中心主柱顶上。
6．2 集水池
6．2．1 集水池平面尺寸宜与塔体填料区平面尺寸一致，在进风口侧池顶外加回水檐，回水檐伸出尺寸宜为1．0～1．5m。大、中型冷却塔根据需要也可加宽水池至进风口外1．0～1．5m，不设回水檐。
6．2．2 水池出水管渠应设置拦污格栅网。
6．2．3 池底应有一定坡度坡向池底排污坑。
6．2．4 集水池顶面至地面的高度宜根据防止地面风沙、水泵启动、水量调节、管道布置等要求确定，取0．5～2．5m。
6．2．5 水池有效水深宜取1．2～2．3m。当有调节容积要求时，宜按容积计算水深，水面以上保护高度宜取0．3m。
6．3 进风口
6．3．1 横流式冷却塔进风口应设百叶窗。逆流式冷却塔进风口可不设百叶窗，多风沙或多飘浮物地区的逆流冷却塔宜设百叶窗或保护网。
6．3．2 进风口的高度宜根据进风口面积与填料区面积比确定。进风口面积与填料区面积比按以下条件选取：
单面进风时宜取0．35～0．45；
二面进风时宜取0．4～0．5；
三面进风时宜取0．45～0．55；
四面进风时宜取0．5～0．6。
6．3．3 进风口上沿的导流板(檐)应经下式计算后，确定是否设置：
1 进风口与夏季主导风向或塔群周围小区空气流动方向平行时，可不设导流板。
2 进风口与夏季主导风向或与塔群小区空气流动方向存在一定夹角时，宜在塔排端部设置进风口侧面导流板。
6．4 填料选择
6．4．1 应根据冷却塔的型式、冷却任务、循环冷却水的水质；设计运行工况等条件，选择刚度好、耐腐蚀、抗老化、具有阻燃性能的填料。
逆流式冷却塔宜采用薄膜式或点滴薄膜式；横流式冷却塔宜对薄膜式、点滴薄膜式、点滴式填料与塔体高度等配套比较后确定。
6．4．2 应根据进塔水温t1选择阻燃(氧指数30～40)、耐温性能不同的填料：
t1≤45℃，宜选择聚氯乙烯；
t1≤55℃，宜选择改性聚氯乙烯；
t1≤60℃，宜选择聚酯玻璃钢。
6．4．3 寒冷地区，填料材质应根据地区的最低月平均气温，选用相应耐寒等级的填料，最低月平均气温低于-8℃的地区应选用耐寒型填料。
6．4．4 当冷却水的悬浮物小于20mg／L时，宜采用薄膜型填料。当冷却水的悬浮物大于50mg／L时，宜采用点滴式或点滴薄膜式填料。
6．4．5 填料的热力特性与阻力特性应结合风机特性进行综合评价，选择在相同设计条件下冷却能力最大者。对薄膜式填料，当片型相同而片距与片高组合不同者，应进行对比计算，当设计水温差较大时，宜选择片高较大者。
6．4．6 当填料块直接简支在支撑小梁上时，支撑梁宜采用宽度小，通风阻力小的结构，梁中距应与填料块简支最优尺寸相配合。当采用支撑型格板时，格板简支设计跨度与支撑梁的跨度应一致，格板的耐腐蚀性能应与填料相适应。
6．4．7 当填料安装方式采用吊装时，应有防止填料发生晃动的措施。
6．4．8 填料的组装形式应稳定、便于施工和日常维护。
6．5 配水系统
6．5．1 配水系统总体布置形式应满足配水均匀、水力损失小、通风阻力小、便于施工安装与维修的要求。
6．5．2 逆流式冷却塔宜采用管式配水。冷却水中悬浮物较多时，可采用槽式配水，应通过水力计算及布置条件比较，确定采用树枝状管式配水或环状管式配水。
6．5．3 树枝状配水管宜采用对称分流布置形式，使各支干管人口水压接近相同。
6．5．4 主干管管径宜采用分段变径措施。支干管宜通过计算，综合采用变径、变坡或变喷嘴标高的措施，使各喷头人口水压接近相同。
6．5．5 通过水力计算确定合理管径和分段变径布置的配管方案，应使90％的喷嘴出水量误差在5％以内，其余10％的喷嘴出水量误差在10％以内。
6．5．6 喷头平面布置形式宜采用正三角形交错、等腰三角形、正方形方阵布置。
6．5．7 横流点滴式冷却塔宜采用池式配水，池底标高应一致。配水池设计水深宜大于喷头内直径的6倍，且不小于0．15m。配水池保护高度宜大于0．1m，在最大设计水量时不产生溢流。
6．5．8 池式配水前的配水管应能向各配水池均匀供水。池数、各水池的配水点数、消能设施及水量控制调节设施应结合配水池尺寸经计算比较后确定。
6．5．9 池顶宜设置盖板或采取防止光照下滋生微生物和藻类的措施。
6．5．10 横流薄膜式冷却塔宜采用管式配水，单格或双格冷却塔上塔立管宜置于塔体两端；多格冷却塔上塔立管宜分别设置于塔体进风口侧端。
6．5．11 管式配水的支干管宜在进水端设水量、水压调控检修阀，尾端宜设置连通管。
6．5．12 配水管网宜有放空、排气措施，并根据需要设置稳压管、直接向水池放水的旁路水管、防止结冰的化冰管等。
6．6 除水器
6．6．1 除水器应选用除水效率高，高(宽)度低，通风阻力小，刚度大，重量轻的型式，材质可采用塑料、玻璃钢等，其理化性能应与填料具有同等水平。
6．6．2 除水器布置断面积宜与填料区接近，当除水器构造形状能使出风方向偏转时，应将收水器分区布置，使出除水器的空气向风机(风筒)进口方向汇集。
6．6．3 逆流式冷却塔除水器宜直接敷设在配水管上，当配水管上方有适宜的横梁可以利用时，亦可布置在梁的空间内或梁上。
6．6．4 逆流式冷却塔除水器布置平面至风筒进口的距离宜符合下列要求：
1 当塔顶板为平盖板时，从风筒进口边缘作单边倾角45°(顶角为90°)的虚拟喇叭口向下延伸至收水器平面，得到喇叭进口圆的直径，核算在此圆范围内的收水器面积与总面积之比宜为80％左右。
2 当塔顶板为收缩形或平盖板下设计有导流伞时，则靠塔壁处塔顶(或导流伞)下沿至收水器顶面应有不少于0．5m的过渡高度。
6．6．5 横流式冷却塔除水器宜布置在填料(出风端)后面，从上到下宜分区采用具有不同阻力值的收水器，以使填料区上下风速均匀。
6．7 风筒
6．7．1 塔顶盖板为平板时，安装风筒的圈梁底应与顶板内侧顶面平接。空气进口不得做成90°直角人口，宜做成流线形、圆弧形或喇叭口形，圆弧形半径大小和喇叭口的顶角角度及高度大小宜根据土建施工难易、通风状况改善的效果综合平衡后选定。
6．7．2 风筒喉部风机叶片水平轴线以下的吸人段应采用流线型，吸入段高度宜大于1．2m。
6．7．3 当采用圆锥台型风筒扩散段时，风筒喉部风机叶片水平轴线以上的扩散段(筒)高度L。宜等于风机的半径，扩散段(筒)的中心角宜为14°。
6．7．4 扩散段(筒)的出口直径按下式计算：
6．7．5 当采用曲线回转型风筒时，风筒喉部风机叶片水平轴线以上的扩散段(筒)高度可低于公式6．7．4中的Lo值，但其动能回收效率不得降低。
6．7．6 风机叶片尖端至风筒内壁的间隙不应大于风机厂推荐的间隙值，宜取小于等于30mm。
6．7．7 风机风筒宜采用聚酯玻璃钢制作，表面胶衣树脂应含光稳定剂、应有足够的刚性。
6．8 风机
6．8．１ 风机应采用效率高、噪声小、安全可靠、材料耐腐蚀、安装及维修方便、符合国家标准或行业标准的产品。
6．8．2 冷却塔的格数较多且布置集中时，风机宜集中控制。各台风机必须有可切断电源的转换开关及就地控制风机启、停的操作设施。
6．8．3 风机的减速器应配有油温检测和报警装置，当采用稀油润滑时应配有油位指示装置。直径大于等于6．0m的风机应配有振动检测、报警和防振保护装置；直径小于6．0m的风机宜配有振动检测、报警和防振保护装置。
6．8．4 塔顶应有固定或临时起吊风机的设施。
6．8．5 对于进塔风量随季节或负荷变化而改变的冷却塔，风机配带的电机宜采用多速电机或变速电机。
附录Ａ 横流式冷却塔冷却数中心差分近似计算法
附录B 逆流式冷却塔塔体阻力系数计算方法
附录C 出塔空气密度计算方法
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：
1)表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。
2)表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。
3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用“可”。
2 本规范中指明应按其他有关标准、规范执行的写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。
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