淺析雙曲線型冷卻塔的發(fā)展歷史和組成結(jié)構(gòu)

19世紀中葉，人們在煤礦開發(fā)過程中首次提出冷卻塔的概念。

20世紀初，世界上 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 早使用這種冷卻塔。20世紀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。

結(jié)構(gòu)

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箍，它加強了殼體頂部的剛度和穩(wěn)定性。

冷卻塔

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。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)補水。淋水裝置是使水蒸發(fā)散熱的主要設(shè)備。運行時，水從配水槽向下流淋滴濺，空氣從塔底側(cè)面進入，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；它又比機力通風(fēng)冷卻塔維護簡便，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。