摘要：在一些火力发电厂和化工厂中，采用冷却塔来冷却循环水。在冷却塔中，被冷却的热水与送入的空气直接接触，冷却的方式主要是部分热水蒸发带走热水中的能量，即所谓蒸发冷却。这种冷却方式很容易使热水冷却到接近甚至低于空气的干球温度。
图7-11是冷却塔的示意图。热水由塔的上部引入，通过喷咀喷成雾状，然后沿填料层下流。空气由塔的底部进入，在浮升力或引风机的作用下向上流动，与热水接触并进行热量和质量的传递。当空气流到塔的顶部时，已接近于饱和状态，然后由顶部出口排出。已被冷却的水积存在塔底冷却水池中，由水管排出。
在冷却塔中，热水和空气之间进行着复杂的能量和质量传递过程。当水温高于空气温度时，传热和蒸发过程都使能量由热水传向空气，它们之间有较大的能流密度。即使在水温稍低于空气温度时，热量虽然由空气传向水，但水分的蒸发将更多的能量带给空气，使水温继续降低。这个过程一直进行到空气达到饱和，并且与水处于平衡时为止。上述过程进行的情况与水和空气间的接触面积、接触时间等因素有密切的关系。在冷却塔中将热水雾化，并装有填料，就是为了使水和空气有更大的接触表面和较长的接触时间。详细地研究冷却塔内的过程，提出合理的设计方案，涉及传热、传质和流体力学的知识，不是仅由本课程能够完成的任务。下面我们只针对冷却塔的工作过程，列出它的能量和质量平衡方程式。
如果忽略热水通过塔的外壁向四周大气的散热，以及宏观动能和重力位能的变化，图7-11所示冷却塔的能量平衡方程式为
质量平衡方程式为
式中： 
和hw1为进口热水的流量和焓； 
和hw2为出口冷水的流量和焓； 
为干空气流量；h3和d3为进口空气的焓和含湿量；h4和d4为出口空气的焓和含湿量。
由上面两式可以得出
按照上式，在已知热水和大气的状态、给定冷水参数以及选定了空气出口参数以后，就可以计算出需要的空气流量。理论上，冷却水温度虽然可以达到空气的湿球温度，但这样将要求过大的冷却塔尺寸。实际上，一般设计选取的冷却水温度较空气的湿球温度高8℃左右。
