工业循环冷却水处理
循环水定义
水密闭循环，并交替冷却和加热，而不与空气接触。
在密闭系统中，冷却水携带的热量通常通过水-水换热器传给敞开式循环水系统中的循环水，热量再从水中散发到大气中去。
2) 组成
完全密闭的循环水系统；用于对水冷却或去除水中的热量的冷却器或热交换器。
3) 密闭系统在工业上的应用
（1）冷却气体管路的气体来冷却燃汽轮机或变压器冷却用的油冷却器；
（2）柴油发动机和气体发动机；
（3）制冷机；
原子反应堆的辅助冷却器；炼铁高炉的炉体、风口等的冷却等。
4) 密闭系统的优点
（1）水温易控制；
（3）补充水仅用于补偿水泵填料的泄露水量或因检修而排放的水量；
（4）水的蒸发很少；
3、敞开式循环冷却水系统
1) 定义
冷却水通过热交换器后，水温提高成为热水，热水经冷却塔曝气与空气接触，由于水的
蒸发散热和接触散热使水温降低，冷却后的水再循环利用。又称为冷却塔系统。
2) 水冷却原理
通过水与空气接触，由以下三个过程共同作用的结果。
（1）水的蒸发散热
a. 水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间，加强水的蒸发，使水汽从水中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。
一方面应增加热水与湿空气之间的接触面积，以提供水分字逸出的机会；另一方面提高水气界面上的空气流动速度，以保持蒸发的推动力不变。
（2）水的接触传热
借传导和对流传热，称为接触传热。
水面与较低温度的空气接触，由于温差使热水中的热量传到空气中去，水温得到降低。温差愈大，传热效果愈好。
（3）水的辐射传热
不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。
辐射传热只是在大面积的冷却池内才起作用。在其它类型的冷却设备中，辐射传热可以忽略不计。
3) 冷却设备的种类与结构
（1）水面冷却构筑物
工业上第一种循环冷却方法，又称凉水池。
靠蒸发散热约占总散热量的55%，因而比冷却塔要小些（蒸发散热占80%）。
冷却过程缓慢，效率低，温差小。且需要很大的贮水池。
（2）喷水池
池内装有水管、喷嘴或电动喷水组件，由喷嘴把水喷到大气中，从而增加了蒸发量，即使在较小的水池也能加速冷却。
设在建筑场地开阔处的水池的冷却效果要好些。
水的消耗大，约为循环水量的1.0-5.0%。
易带入周围的杂质。
（3）冷却塔
是一个塔型建筑，水气热交换在塔内进行，可以人工控制空气流量来加强空气与水的对流作用来提高冷却效果。
占地面积小、冷却效果好。
包括自然通风式和机械通风式。
冷却塔包括通风筒、配水系统、淋水装置、通风设备、收水器、集水池等部分。
4) 冷却塔效率的衡量指标
（1）冷却幅高（也称湿球温差）
冷却水温和空气湿球温度的差值 T2-τ。τ代表该地热水冷却所能达到的极限值。
T2-τ越小，效能越高。
（2）冷却幅宽
冷却塔的回水和出水温度的差值，T1-T2。
（3）淋水密度
指冷却塔单位面积上的热水喷洒负荷，m3/(m2h)。淋水密度与冷却幅宽、水的比热的乘积称为冷却构筑物单位面积的热负荷，W/(m2(kcal/(m2h))。
5) 敞开式冷却水的水工况
M、E、D、B分别代表补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污量（包括泄漏损失）。
由 Q = R ( tw2 - tw1 ) x = E ( I - tm ) R
I -- 为循环水平均温度下蒸汽的热焓值（25℃时饱和蒸汽为608 kcal/kg）；
tm -- 为进出口的平均水温。
（1）蒸发损失E E = a (R-B), a = e (t2-t1)
（2）风吹损失D D = (0.2%-0.5%) R
（3）排污损失B B+W=E/(K-1)
（4）渗漏损失F 不可忽略的因素。
（5）离子浓度的改变
D(Vc)=McMdt – Bcdt
C = MCM/B + (c0 – MCM/B) EXP[-B(t-t0)/V]
（6）浓缩倍数
指循环水中某物质的浓度和补充水中某物质的浓度之比。一般还可以以某种有代表性的可溶性离子或物质。
K = S循 / S补
M = E K / (K-1)
（7）循环水中盐类的浓缩
由于M比V要小得多，足以使补充水中任何量的化学组分显示潜在的结垢和腐蚀倾向。
第二节 冷却水的腐蚀控制
一、冷却水中金属腐蚀的机理
由以上的金属腐蚀机理可知，造成金属腐蚀的是金属的阳极溶解反应。因此，金属的腐蚀破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而阴极区是不腐蚀的。
孤立的金属腐蚀时，在金属表面上同时以相等速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合。互相耦合的反应称为共轭反应，而相应的腐蚀体系则称为共轭体系。在共扼体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应速度相等。此时，阳极反应释放
出的电子恰好为阴极反应所消耗，金属表面没有电荷的积累，故其电极电位也不随时间而变化。
从以上的讨论中可以看到，在腐蚀控制中，只要控制腐蚀过程中的阳极反应和阴极反应两者中的任意—个电极反应的速度，则另一个电极反应的速度也会随之而受到控制，从面使整个腐蚀过程的速度受到控制。
二、影响腐蚀的因素
（一）化学因素
1．pH值
当pH值降低时腐蚀就增强。
当低于4.3时（游离无机酸度区)，影响腐蚀的最有效因素是pH值，即增加氢离子浓度能加剧腐蚀。
当pH 增加到4.0时，其特点与溶于酸的金属相同；界于4.3～10.0，腐蚀率受到影响要小些（氧去极化是主要因素）；pH增加到12以前，腐蚀速率不断下降，达到12时腐蚀率最小。再继续增大，腐蚀率又开始增大。
2．溶解盐
溶液电导率的升高使初期腐蚀速度也升高；像Cl-、SO42-等腐蚀性离子，可以破坏金属的阳极氧化保护膜，从而进一步加速腐蚀；构成硬度和碱度的离子对腐蚀却有抑制作用；在电解质浓度高的水中，氧的溶解度下降，所以含盐量高时腐蚀速度降低。
3．溶解气体
(1)溶解氧
溶解氧的数量与水温、水压、暴露于大气的水面积直接有关。起去极化作用，会促进腐蚀。
当水中含氧不一致时（金属表面疏松的沉积物、盐类的沉淀或悬浮物、微生物造成的沉积物），会形成一个氧浓差充气电池，表现形式为垢下腐蚀。
引起点蚀或凹陷腐蚀。发生点蚀时,其后果要比在在面积上产生同样的金属失重更为有害。强烈的点蚀可以使金属产生较深的穿透，并在这些穿透点处迅速破坏。
(2)二氧化碳
溶于水后形成碳酸，增大水的酸性，有利于氢的逸出。
(3)氨
(4)硫化氢
导致pH降低；与铁形成硫化铁（阴极），与铁形成电偶腐蚀。
4．悬浮物
主要是易沉积在换热器表面引起垢下腐蚀。当冷却水流速过高时，颗粒容易对硬度较低的金属或合金产生磨损腐蚀。
(二)物理因素
1．温度
温度升高，腐蚀的化学反应速度就提高。
温度与扩散速度成正比，与过电压、粘度成反比。增加扩散量能使更多的氧到达金属表面，导致腐蚀电池去极化；过电压下降时，因析氧而导致去极化；粘度下降有利于阴阳极去极化，即有利与大气中氧的溶解和加速氢气的逸出。
在金属相邻的区域内，温度不同，就会加剧点蚀，热的部位为阳极，冷的部位为阴极。
因素之间也是相互影响的。温度升高，氧含量降低，使腐蚀速度降低。
2.金属相对面积
腐蚀速率与阴极和阳极面积的比例成正比关系。
3.流速
流速增加使腐蚀速度增加。
在高流速区域，层流区的厚度减少，氧容易达到金属表面，氧的去极化作用导致腐蚀加
速进行。高速流水会冲走可能成为钝化层的腐蚀产物，从而加剧腐蚀。
4.不同金属
不同金属的接触而引起的腐蚀称为电偶腐蚀。
金属溶解并以离子形式进入水中的趋势取决于金属及其离子间的电极电位。不同金属的电极电位随离子浓度、温度、腐蚀环境而变化。
5. 冶金学方面
(三)微生物
使得氢新陈代谢，导致腐蚀电池去极化。厌氧菌会形成浓差电池，加快局部腐蚀；某些种类的细菌还会产生酸性化合物；去磺弧菌属是硫酸盐还原菌，可使硫酸盐生成硫化氢；硫杆菌属把硫酸盐氧化成硫酸。
三、腐蚀形态