水在冷卻塔中進(jìn)行冷卻的過程中，把水形成很小的水滴或極薄的水膜，擴(kuò)大水與空氣的接觸面積和延長接觸時(shí)間，是加強(qiáng)水的蒸發(fā)汽化，帶走水中的大量熱量，所以水在冷卻塔中冷卻的過程是傳導(dǎo)散熱和蒸發(fā)散熱的過程。


    從分子運(yùn)動(dòng)理論來說，水的表面蒸發(fā)是由分子熱運(yùn)動(dòng)而引起的，分子的運(yùn)動(dòng)又是不規(guī)則的，各分子的運(yùn)動(dòng)速度大小不一樣，波動(dòng)范圍很大。當(dāng)水表面的某些水分子的動(dòng)能是以克服水內(nèi)部對(duì)它的內(nèi)聚力時(shí)，這些水分子就從水面逸出，進(jìn)入空氣中，這就是蒸發(fā)。由于水中動(dòng)能較大的水分子逸出，那么余下來的其他水分子的平均動(dòng)能減小，水的溫度也隨之降低，使水得到冷卻，這就是蒸發(fā)散熱的主要原因。所以蒸發(fā)散熱是水分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。


    水的蒸發(fā)散熱可以在沸騰時(shí)進(jìn)行，也可以在低于沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行，而自然界中的蒸發(fā)散熱大都是在低于沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行的蒸發(fā)。熱水在冷卻塔內(nèi)的冷卻是在低于沸點(diǎn)的情況下進(jìn)行的蒸發(fā)散熱現(xiàn)象。從水面逸出的水分子，相互之間可能進(jìn)行碰撞，或者逸出去的水分子與空氣中已有的水分子之間進(jìn)行相互碰撞，那么又可能重新進(jìn)入到水中。如果在單位時(shí)間內(nèi)逸出水分子多于回到水面中的水分子，那么水就不斷蒸發(fā)，水溫也就不斷地降低，水就得到冷卻。


    水的表面蒸發(fā)因在水溫低于沸點(diǎn)的情況下進(jìn)行，這時(shí)，水和空氣的相交面上存在著蒸氣的壓力差，一般認(rèn)為水與空氣的接觸中，在其交界面處存在著一層極薄的飽和氣層，稱為水面飽和氣層。水首先蒸發(fā)到飽和氣層中去，然后擴(kuò)散到空氣中去。


    設(shè)水面飽和氣層的溫度為t1，水面的溫度為tf,水滴越小或水膜越薄，那么t1與tf就越接近。設(shè)水面飽和氣層的飽和水蒸汽分壓力為p1，而遠(yuǎn)離水面的空氣中，溫度為t時(shí)（t為干球溫度）水蒸氣的分壓力為p2，那么它們之間的分壓力差為：△p=p1-p2


    這個(gè)△p就是水分子向空氣中蒸發(fā)擴(kuò)散的推動(dòng)力，只要存在p1﹥p2（即△p為正值），那么水的表面一定產(chǎn)生蒸發(fā)，水一定會(huì)冷卻，而與水面的溫度tf是高于還是低于水面以上的空氣溫度t無關(guān)。如果說蒸發(fā)所消耗熱量用H表示，那么在p1﹥p2的條件下，蒸發(fā)熱量H總是由水面跑向空氣，水中的熱量總是減小的。


    為加快水的蒸發(fā)散熱速度，在冷卻塔內(nèi)要采取以下兩條措施：


    1.增加熱水與空氣之間的接觸面積。接觸面積越大，水分子逸出的機(jī)會(huì)越多，蒸發(fā)散熱就越快。而水與空氣的接觸主要是在冷卻塔內(nèi)的淋水填料中進(jìn)行，則一方面要求水在淋水填料中形成的水滴越小越好、水膜越薄越好；另一方面要求填料本身越薄越好，即填料的面積越大越好（填料越薄，總面積越大）。


    2.提高填料中水膜（或水滴）水面空氣流動(dòng)的速度，使從水面逸出的水蒸氣分子迅速地?cái)U(kuò)散到冷卻塔外部的空氣中去，維持?jǐn)U散的推動(dòng)力為常數(shù)，就是不使△p降低下來。如果不迅速地排除逸出的水蒸氣分子，就會(huì)使空氣中的水蒸氣分壓力p2升高，使△p=p1-p2值變小（蒸發(fā)推動(dòng)力減?。?，不利于蒸發(fā)。所以要保持一定的風(fēng)量和風(fēng)速。