冷卻池（cooling pond）水冷卻的一種設施。用來冷卻循環水的池塘、水庫、湖泊專用水池等，統稱為冷卻池。深水型冷卻池（deep cooling pond）指一般水池深大於4m ，有明顯穩定的濕差異重流的冷卻池。淺水型冷卻池 （shallow cooling pond）一般水池深小於3m ，僅在局部池區產生微弱的濕差異重流或完全不產生濕差異重流的冷卻池。
基本介紹
- 中文名：冷卻池
- 外文名：cooling pond
- 本質：水冷卻的一種設施
- 分類：深水型冷卻池、淺水型冷卻池
- 舉例：天然冷卻池
- 類比：敞開式（濕式）冷卻塔
簡介,天然冷卻池,噴水冷卻池,冷卻池設計,物理模型和分析模型,熱力計算標準及方法,冷卻池面積、水深選擇,排取水口設計,
簡介
冷卻構築物形式很多，根據熱水與空氣接觸的控制方法的不同，冷卻設備可分為兩大類，即冷卻池和冷卻塔。冷卻池可分為天然冷卻池及噴水冷卻池兩種。在這兩類冷卻構築物中，冷卻塔形式最多，構造也最複雜。按循環供水系統中的循環水與空氣是否直接接觸，冷卻塔又分敞開式（濕式）、密閉式（乾式）和混合式（乾濕式）三種。在這三種冷卻塔中，形式最多的又是敞開式（濕式）冷卻塔。
天然冷卻池
熱水流人工廠附近天然的湖泊或人工的水池水庫，在水流過程中，除熱水與池中原有的水混合降溫外，還借水面與空氣接觸的傳導與蒸發散熱，使水溫降低得到冷卻，這種冷卻設備稱為天然冷卻池。水體水面一般分為如下兩種。
①水面面積有限的水體，包括水深小於3m的淺水冷卻池（池塘、淺水庫、淺湖泊等）和水深大於4m的深水冷卻池（深水庫、湖泊等）。淺水冷卻池內水流以平面流為主，僅在局部地區產生微弱的溫差異重流或完全不產生異重流。深水冷卻池內有明顯和穩定的溫差異重流。
②水面面積很大的水體或水面面積相對於冷卻水量是很大的水體，包括河道、大型湖泊、海灣等。
噴水冷卻池
噴水冷卻池是利用噴嘴噴水進行冷卻的敞開式水池，在池上布置配水管系統，管上裝有噴嘴。
噴水冷卻池壓力水經噴嘴（噴嘴前壓力49～69kPa）向上噴出，噴散成均勻散開的小水滴，使水和空氣的接觸面積增大，同時使小水滴在以高速（流速6～12m/s）向上噴射而後又降落的過程中，有足夠的時間與周圍空氣接觸，改善了蒸發與傳導的散熱條件。影響噴水池冷卻效果的因素是：噴嘴形式和布置方式、水壓、風速、風向、氣象條件等。
噴水池一般均採用矩形，池的長邊應儘可能垂直於夏季主導風向，這樣便於新鮮空氣流近噴出IZl的水滴，提高冷卻效果。同時也要考慮使其位於重要建築物冬季主導風向的下側，以免形成水霧及冰凌的危害。小型噴水池也可以採用圓形。
噴水池上的噴頭形式很多，最好選用在同一水壓下，噴水量大、噴灑均勻、水滴較小、不易堵塞、節省材料及加工簡單的形式。一般常見的有漸伸式、瓶式、杯式等噴頭。
冷卻池設計
物理模型和分析模型
冷卻池物理模型可以用於了解、研究及分析冷卻池熱力及水力特性，分析排水口摻混、導流設施及擋熱牆等的作用。但物理模型難以滿足傳熱過程的相似要求，同時在試驗室條件下不可能模擬氣象條件的瞬態變化及深型冷卻池巨大的蓄熱作用，因而物理模型有一定的局限性。
分析模型有一定的假設及簡化，但分析模型可以計算各種流態的散熱量，同時可以根據工程設計條件靈活地研究冷卻池在不同氣象條件下的瞬態各參數。工程設計中宜根據工程條件及設計階段分別採用物理模型、分析模型或兩者相結合的設計方法。
熱力計算標準及方法
1、傳統的冷卻池熱力計算採用穩態方法。先確定冷卻水最高計算溫度的計算標準，一般採用下列方法之一：
（1）深型冷卻池可採用多年平均的年最熱月月平均自然水溫和相應的氣象條件；淺型冷卻池採用多年平均的年最炎熱連續15天平均自然水溫和相應的氣象條件。
（2）考慮冷卻水在池中停留時間，同時與其他因素相結合確定計算標準。
2、使用上述傳統方法不可能得出冷地池真實的運行特性、確定取水水溫及池內水溫分布。尤其是採用綜合利用水庫作為冷卻池時，需要有較詳細的計算成果，以適應循環水系統最佳化設計及溫排水對水體、水生物影響評估工作的要求。穩態計算方法無法滿足以上要求。
3、設計冷卻池時可採用下述方法及步驟
（1）根據廠址條件，採用穩態的計算方法初步選定幾組可行的冷卻池方案及相應的參數，如面積、水深及凝汽器溫升等。
（ 2）選擇一設計典型年，採用瞬態計算方法，逐日輸入氣象水文資料，對上述幾個可行的冷卻池方案進行計算。求得各方案的取水水溫的頻率分布曲線及池內各月水溫垂向分布情況。
（3）選擇最有可能實施的方案，用瞬態計算方法進行長期的計算。所謂長期是指可選用幾個連續平枯水年或整個電廠經濟運行期（約20年）。用計算結果來校驗原來的取水溫度頻率曲線及池內水溫分布情況。這些結果可用來進行循環水系統最佳化設計及生態環境評估之用。
冷卻池面積、水深選擇
完整的冷卻池設計宜用瞬態計算方法，求得多年取水水溫的頻率曲線及全池年水溫垂直分布圖形，結合其他因素來確定冷卻池面積和水深的方法是比較合理的。
冷卻池在可能條件下應設計成深型的。從而充分利用冷卻池水體的蓄熱作用，而降低不良氣象條件下的取水水溫。一般而言，有冷卻池的供水系統在滿足環保及汽輪機對水溫的要求下應採用較低的冷卻倍數，即較小的水量和較高的凝汽器溫升。這樣，冷卻池數較小，有利形成分層流。適當增加冷卻池單位面積熱負荷可減小冷卻池的面積，除可降低造價外還有下列的好處：
1、水溫較高時，冷卻池散熱效率明顯提高；
2、所需補給水量較少，因為由面積減少而減少的自然蒸發量足以補償因水溫升高而增加的較小的蒸發量。
3、較高的熱債荷將促使分層流的形成．從而使表面積充分得到利用。
排取水口設計
排取水口設計及布置因工程而異，下列各點是一般通用的原則：
1、排水口的出流流速應較低，以求較小的稀釋度。出口的密度弗勞德數要小於0.5。
2、排水口出流要與冷卻池水面平穩銜接。排水口的高寬比要儘可能的低，最好小於0.1。
深型冷卻池水位變幅較大，宜修建多級跌水或其他形式構築物，使在任何水位時排水均能平
穩低速地流入冷卻池。淺型冷卻池水位變幅一般較小，可在池中建潛水堤，使水流平穩出流。
3、雖然表層異重流有可能將熱水擴展到全池，但下列布置原則仍宜遵循：
（ 2）排水避免在池中突然擴散。
（3）排水口出水方向宜背離取水口。
（4）當採用綜合利用水庫為冷卻池時，排水口宜設定在水庫出水口附近，以便將熱水及時帶向下游，減少水庫熱負荷。
（5）取水口宜設定在冷卻池的最深處，以便充分利用水體蓄熱作用。取水口前水下地形應較開闊，以免局部地形妨礙取到水庫中水溫最低的水。
（6）取水口一般採用胸牆式取水建築物，胸牆下取水孔口上緣的淹沒深度及取水孔口進水流速按擋熱牆原則設計。擋熱牆可視為胸牆式取水建築物的特例。
（7）擋熱牆後的水體容積不宜過大。如水的交換時間超過幾小時，氣象條件的日變化可能重新影響到取水水溫。
