一.基本概念
     熱水通過冷卻設(shè)備把水溫降低下來的現(xiàn)象,，在日常生活中也會經(jīng)常遇到。如一杯開水用兩只杯子把開水倒來倒去,，不久水溫就降低了,，這就是使水形成水膜層或水滴，加大熱水與空氣的接觸面積,，增加水的蒸發(fā)散熱的作用,，加快了水的冷卻速度，因此較快地把開水變成了溫水,。又如夏天游泳時,，剛從水中出來，被風(fēng)一吹覺得很涼,，這也是由于身體上的水珠蒸發(fā)而帶走大量的熱量而引起的,。
水的冷卻實(shí)際上是蒸發(fā)散熱、接觸散熱和輻射散熱三個過程的共同作用,。蒸發(fā)散熱和接觸散熱是主要的,，輻射散熱很小。

二.為何用水來冷卻設(shè)備或產(chǎn)品
自然界中存在大量的氣體和各種液體，為什么用水冷卻設(shè)備或產(chǎn)品呢,？理由有以下三點(diǎn)：
1.水的比熱大,，其比熱為1kcal/（kg·℃），就是說1kg水溫度升高或降低1℃,，可吸收或放出1000cal熱量,。則用1kg水去冷卻設(shè)備或產(chǎn)品時，水溫升高5℃,，理論上可吸收設(shè)備或產(chǎn)品5000cal熱量,。
2.水的價格相對便宜,，一般來說,，只要提升水的水泵電費(fèi)和水的凈化處理費(fèi)，水與其他液體,、氣體相比,，不但價格便宜，貨源也相對充足,。
3.水的汽化熱大：在0℃時,，1kg水的汽化熱為597.3cal。什么叫汽化熱,？就是說1kg0℃的水變?yōu)?℃的水蒸氣時所吸收的熱量稱汽化熱,。那么汽化熱有什么意義呢？就是說1kg0℃的水,，其蒸發(fā)1%的水量,，可使1kg水水溫降低6℃。
用水去冷卻生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品,，使生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品的溫度降低了,，把熱量傳給了水，使水溫升高了,，這個過程就是傳導(dǎo)散熱,。
     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)大了水與空氣的接觸面積和延長接觸時間,，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)散熱過程,。
空氣中能容納一定量的水蒸氣，當(dāng)空氣中水蒸氣少的時候,，氣候很干燥,，天氣也較好；當(dāng)空氣中水蒸氣較多時，會感到很潮濕,；當(dāng)空氣中水蒸氣很多時,，會出現(xiàn)很小露點(diǎn)。這說明空氣能接納水蒸氣,，同時說明空氣接納水蒸氣時有一定限度的,，當(dāng)空氣中出現(xiàn)小露點(diǎn)時，說明空氣接納的水蒸氣已經(jīng)“滿”了,，不能再接受了,，即空氣中的水蒸氣達(dá)到了飽和，稱為飽和水蒸氣,。
水在冷卻過程中,，只要空氣中的水蒸氣還未達(dá)到飽和，則熱水表面直接與空氣接觸時,，就會不斷地散發(fā)出水蒸氣跑到空氣中去,。熱水表面的水分子在化為水蒸氣的過程中，將從水中吸收熱量,，使水得到冷卻,。

三.水的蒸發(fā)散熱
     從分子運(yùn)動理論來說，水的表面蒸發(fā)是由分子熱運(yùn)動而引起的,，分子的運(yùn)動又是不規(guī)則的,，各分子的運(yùn)動速度大小不一樣，波動范圍很大,。當(dāng)水表面的某些水分子的動能是以克服水內(nèi)部對它的內(nèi)聚力時,，這些水分子就從水面逸出，進(jìn)入空氣中去,，這就是蒸發(fā),。由于水中動能較大的水分子逸出，那么余下來的其他水分子的平均動能減小,，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,。所以水的蒸發(fā)散熱是水分子運(yùn)動的結(jié)果,。
水的蒸發(fā)散熱可以在沸騰時進(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)散熱大都是屬于低于沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行的蒸發(fā),。如濕衣服晾干、潮濕地面變成干燥以及熱水在冷卻塔內(nèi)的冷卻等都是低于沸點(diǎn)的情況下進(jìn)行的蒸發(fā)現(xiàn)象,。所以說,，當(dāng)水溫<氣溫的情況下,，水照樣會得到冷卻，其道理就在于低于沸點(diǎn)下的蒸發(fā)散熱,。
從水面逸出去的水分子,，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,。如果在單位時間內(nèi)逸出水分子多于回到水面中來的水分子，那么水就不斷地蒸發(fā),，水溫也就不斷地降低,，水就不斷的蒸發(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)行的，這時,，水和空氣的相交面上存在著蒸汽的壓力差,，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,，然后再擴(kuò)散到空氣中去,。

四.水的傳導(dǎo)散熱和對流散熱
     傳導(dǎo)散熱也稱接觸散熱，有時也稱接觸傳導(dǎo)散熱,。這種散熱是指熱水水面與空氣直接接觸時的傳熱過程,，包括傳導(dǎo)和對流兩種傳熱形式。如水的溫度與空氣溫度不一樣,，將會產(chǎn)生傳熱過程,，當(dāng)水溫高于空氣溫度時，水就把熱量傳給空氣,，空氣自身的溫度就逐漸升高,，使水面以上周圍空氣內(nèi)部的溫度不均勻，這樣冷空氣與熱空氣之間就產(chǎn)生對流作用（注：對流只發(fā)生在流體中,，而傳導(dǎo)是指傳熱的分子之間無混合現(xiàn)象）,，對流的結(jié)果是使空氣本身各點(diǎn)的溫度達(dá)到一致，最后到水面溫度與空氣溫度一致時傳導(dǎo)散熱停止,。上述可見：傳導(dǎo)和對流是同時發(fā)生的,，總稱為“接觸散熱”。

五.水的輻射散熱
     輻射散熱不需要傳熱介質(zhì)的作用,，是一種由電磁波的形式來傳播熱量的現(xiàn)象,。如平時見到的火爐烤得很熱，太陽曬得很熱等都是輻射熱。輻射散熱只有在大面積的冷卻池中才起作用,，在其他類型的冷卻設(shè)備中（含各類冷卻塔）,，可以忽略不計(jì)。
     從水的冷卻理論來說,，水在冷卻過程中,，同時存在蒸發(fā)、傳導(dǎo)對流,、輻射三種散熱現(xiàn)象,，因輻射散熱在冷卻塔中很小，故常不計(jì)在內(nèi),。蒸發(fā)散熱與接觸散熱哪個起主導(dǎo)作用,，視不同季節(jié)的水氣溫度差而定。在一年的春夏秋三季中,，水與空氣的溫差相對較小,，以蒸發(fā)散熱為主，特別是炎熱的夏天,，蒸發(fā)散熱占總散熱量的80%~90%,，而接觸散熱會提升到主導(dǎo)主用，其傳熱量會占到總散熱量的50%以上,，在寒冷地區(qū),，可達(dá)到70%。