1、循环水的冷却原理是什么？
循环水的冷却是通过水与空气接触，由蒸发散热、接触散热和辐射散热三个过程共同作用的结果。
①蒸发散热：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，使部分水蒸发，水汽从水中带走汽化所需热量，从而使水冷却。
②接触散热：水与空气对流接触时，如果空气的温度低于水的温度，则水中的热量会直接传给空气，使空气温度升高，水温降低。二者温差越大，传热效果越好。
③辐射散热：辐射散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。辐射散热只是在大面积的冷却池内才起作用。在其他类型的冷却设备中，辐射散热可以忽略不计。
以上三种散热过程在水冷却中所起的作用，随空气的物理性质不同而异。春、夏、秋三季内，室外气温较高，表面蒸发起主要作用，最炎热夏季的蒸发散热量可达总散热量的90%以上，故水的蒸发损失量最大，需要的补充水量也最多。在冬季，由于气温降低，接触散热的作用增大，从夏季的10%～20%增加到40%～50%，严寒天气甚至可增加到70%左右，故在寒冷季节水的蒸发损失量减少，补充水量也随之降低。
2、如何计算间断加药的敞开式循环冷却水系统中药剂的消耗量？
根据不同用户现场条件，某些敞开式循环冷却水系统采用间断加药方式，如每日或每班（8小时)向系统中投加一次缓蚀阻垢剂。由于排污水带走了部分药剂，所以循环水中药剂的浓度会逐步降低。如果补充水及排污水都是连续进行的，而且其水量大致稳定，则循环水中药剂浓度与时间的关系式如下：
式中：V——系统容积，m3；
B——排污水量（包括渗漏、风吹损失)，m3/h；
C0——药剂初始质量浓度，mg/l；
C——药剂变化后质量浓度，mg/l；
t0 ——形成C0时的时刻，h；
t——形成C时的时刻，h；
e——自然对数底数，约为2.718；
例如，某系统容积为6000m3，连续排污量为300m3/h，每8h加药一次，加药后初始浓度为10mg/l。则8h后药剂浓度为：
需要补充的药量为：
掌握药剂浓度与时间变化的关系，一方面可以计算间断加药每次的加药量，另外可以掌握每个加药间隔期间药剂的最高级最低浓度范围。如上例，每8h加药一次，药剂浓度范围为6.7～10.0mg/l。实际上起缓蚀阻垢作用的浓度是6.7mg/l而不是10.0mg/l。如果这个浓度起不到应有的作用，则应提高初始浓度（如将10.0mg/l提高到12mg/l或其它浓度）或者降低加药间隔时间（如将8h降到4h）。
以上计算式未考虑药剂的化学降解或沉积，所以实际上变化后药剂浓度要比以上计算值低一些。这部分因分解、沉积等原因造成的药剂损失与药剂的性质、停留时间、水质等因素都有关系，很难用理论式来计算。一般多由现场实测或进行该药剂的专门试验，归纳成损耗率公式进行计算。有时可用以上浓度与时间关系的理论式计算结果与实际药剂损耗率进行对比来估计某些易水解药剂（如聚磷酸盐）的水解率。
3、为什么在有铜和铜合金设备的冷却水系统中还要考虑加铜缓蚀剂？
铜是贵金属，在腐蚀过程中通常不析氢。因此，除非有氧或其它氧化剂如硝酸存在，否则它不受酸的腐蚀。铜和铜合金的阴极反应主要是氧化还原为氢氧根离子。铜合金耐中性和弱碱性溶液腐蚀，但含氨溶液例外。氨对铜合金的腐蚀是由于铜、氧和氨反应会形成可溶性铜氨络合物所致，反应如下：
由于铜和铜合金有良好的耐蚀性、高电导率和热导率、成形性能、机械加工性能，所以常常应用于冷却水系统换热设备中。在有铜和铜合金设备的冷却水系统中，应该注意其腐蚀问题，尤其是合成氨工厂冷却水系统中常常有氨。此外，聚丙烯酸盐对铜合金也有侵蚀趋势。为了防止这种侵蚀作用，在配方中常加入苯并三唑、甲基苯并三唑或巯基苯并噻唑之类的铜缓蚀剂。铜缓蚀剂除了保护铜设备以外，也相应地保护了碳钢设备。因一旦铜设备未得到保护而受到腐蚀时，水中的铜离子会置换出化学活泼性大的铁，使铜离子被还原而沉积在碳钢上，造成碳钢的缝隙腐蚀和点蚀。反应如下：
因此，凡冷却水系统中碳钢与铜或铜合金设备共存时，都必须考虑投加铜缓蚀剂，一般剂量为0.5～2.0mg/l。
4、腐蚀速度的表示方法有哪些？
腐蚀速度又称腐蚀率，通常表示的是单位时间的平均值。有以下表示方法：
①质量变化表示法：用单位时间单位面积上质量的变化来表示腐蚀速度。常用的单位是毫克/(分米2·日)[mg/(dm2·d)]，简写为mdd；有时也用克/(米2·时)[g/(m2·h)]或克/(米2·日)[g/(m2·d)]来表示。
②腐蚀深度表示法：用单位时间内的腐蚀深度来表示腐蚀速度。常用的单位是毫米/年（mil/a，mpy)，即毫英寸/年。
1mil（密耳)=10-3in（英寸)；1mpy=0.0254mm/a
③机械强度表示法：适用于表示某些特殊类型的腐蚀，即用前两种表示法都不能确切地反映其腐蚀速度的。如应力腐蚀开裂、气蚀等。这类腐蚀往往伴随着机械强度的降低。因此可测试腐蚀前后强度的变化，如张力、压力、弯曲或冲击等极限值的降低率来表示。
④采用腐蚀电流密度表示腐蚀速度：是电化学测试方法。常用地单位是微安/厘米2（μA/cm2)。1μA/cm2=0.0117mm/a。
上述四种方法中，现场一般采用①、②两种。几种常用腐蚀速度的换算关系如下表：
5、判断水垢组成有什么简便定性方法？
要简便地判断循环水系统中水垢的主要组成是采用酸溶法。即用垢样加酸之后观察其融结合反应情况，以此定性地判断其主要成份，见下表：
6、敞开式循环冷却水浓缩之后pH值会怎样变化？
敞开式循环冷却水在浓缩过程中由于碳酸盐碱度发生变化使pH值也发生变化，主要有以下反应：
一部分碳酸氢盐受热分解为碳酸盐和二氧化碳，部分溶解二氧化碳被空气带走，使水中酸性物质减少。因而浓缩水如不加酸调节而任其自然变化，pH值会上升。浓缩后的自然pH值应由现场实测。判断循环水的腐蚀结垢倾向需要了解浓缩之后水的pH值和碱度，但在考虑化学处理方案阶段大都无条件实测，只能依据补水水质进行估算。
理论上pH值与lg[]成正比，和lg[]成反比，但实际上循环水中的碱度和溶解二氧化碳均为未知数，所以用理论式难以计算。大都根据试验结果或现场数据归纳成经验式计算。经验证明影响循环水自然pH值的主要因素是浓缩倍数、补充水碱度及补充水pH值，不同水质难以用一个公式计算，为此将其分为四种类型考虑。低碱或中碱从冷态开始浓缩时，pH值迅速上升。当倍数达到1.3左右后，pH值平稳上升，一般不超过9.3。石灰软化水的pH值一般在9.0～11.0，虽然其碱度不低，但碳酸盐碱度不高，不全为，还含有部分甚至碱度。而循环水在碱度平衡时主要是含碱度。所以当以石灰软化水为补充水时，在初浓缩的短暂期间会先吸收一些空气中的来中和或碱度，这时pH值会迅速下降。待碱度基本转化为之后，继续浓缩pH值一般不会超过8.5。用极软极低碱度水为补充水的系统自然pH值多不超过8.0。
以下公式可作近似计算式：
除补充水质和浓缩倍数之外，还有其他因素影响循环水的pH值。采用氯系杀生剂时，氯最终变为使pH值降低。据统计加氯可使系统pH值降低0.1～1.1，夏季影响很大。粗算时可用计算值减去0.2。此外，冷却塔的环境影响也不可忽视。当空气中含有H2S、SO2等酸性化合物时，循环水pH值偏低，含等使pH偏高。需根据具体情况调整计算值。
7、阻垢剂的阻垢机理是什么？
阻垢剂不仅能够控制水垢，也能在一定程度上控制腐蚀产物、黏泥、淤泥。加入很少量的阻垢剂却能控制大量的成垢物质，一般认为其阻垢机理如下：
①晶格畸变：无机垢（如碳酸钙）晶体在成长时，是按照一定晶格排列的，结晶致密，比较坚固。在水中含有聚羧酸或有机磷酸盐（膦酸或有机磷酸酯）阻垢剂时，阻垢剂的基团具有对金属离子（如）的螯合能力，对无机垢的结晶形成了干扰，使晶格发生歪曲，成为不规则的晶体，这就是晶格畸变作用。晶格畸变使硬垢变为无定型的软垢。这种垢的结晶不易长大，垢层中有大量空隙、彼此黏结力差，在水流中容易被冲走，可以随排污水一起排掉。
②络合增容：聚磷酸盐、有机磷酸盐或聚羧酸盐等药剂在水中能够夺取钙镁离子，形成未定的络合物。这实际上等于降低了水中钙镁离子的浓度，即减少了与结合形成的机会。也就是说，相当于提高了循环水中钙镁离子的允许浓度，即增大了钙镁盐的溶解度。络合增容的作用可以使更多的碳酸钙稳定在水中不析出。
③凝聚与分散：阴离子型阻垢剂（如聚羧酸类）在水中所离解的负离子能够吸附成垢盐（如碳酸钙）的微晶粒子，首先使微晶粒子形成双电层，并进而吸附在负离子的分子链上，使微晶粒子带负电。由于分子链上的多个微晶粒带有相同电荷，彼此相斥，不能结成大晶粒，使成垢盐难以沉积在金属传热面上形成垢层。阴离子阻垢剂的负离子对微晶粒既有凝聚作用，又能将其分散到整个水系统中，使其呈平均分散状况。这种凝聚和分散作用使成垢盐微晶粒稳定的悬浮在水中，实际上减少了微晶粒碰撞长大、形成晶核、进而析出的机会，使水中能容纳更多的成垢盐。
8、黏泥和污垢有什么区别？
黏泥是由微生物群体及其分泌物所形成的胶黏状物。好氧性荚膜细菌能够在细菌周围产生荚膜，即能分泌由多糖和多肽类物质所组成的黏性外壳。荚膜能保护细胞并能黏结营养物。细菌的这种黏性外壳使它具有特殊的黏结作用，既具有内聚性，又具有黏着性。内聚性是指微生物之间有互相聚合在一起的能力，使微生物容易黏结在一起。黏着性是指黏泥能够粘附水中的各种粘附物质，连成片的黏泥和金属表面具有极强的牢固的结合能力。因此，黏泥极易附着在设备上，造成沉积物的危害。多种细菌都能产生黏泥，通常分不出黏泥是由何种细菌产生的。一般水中异养菌数量高时，容易产生黏泥。故循环水中的异养菌数量应作为控制指标。
污垢的组成包括水垢、黏泥、腐蚀产物、淤泥、悬浮物等。黏泥为污垢的一部分，是由微生物形成的软垢。黏泥的外表有一种黏液具有黏性，手摸有滑腻感。实际上，系统中的沉积物不会是单一的微生物黏泥，而是含有其他污垢成份的。习惯上所说的黏泥是指在换热器、冷却塔、水槽壁、池底、管道上沉积的胶黏状软泥。其组成以微生物黏泥为主，也含有一部分水垢、腐蚀产物、淤泥、悬浮物等。软垢区别于硬垢是其较软，垢的组成中600℃的灼烧减量＞20%，一般为40%～60%。而硬垢的手感较硬，600℃的灼烧减量＜20%。
9、为什么黏泥会加速金属设备的腐蚀？
细菌聚集形成的菌落，附着在金属壁上，微生物不仅本身分泌黏液构成沉积物。而且也粘附住在正常情况下可以保持在水相的其他悬浮杂质形成黏泥团。在黏泥团的周围和黏泥团的下方形成氧的浓差电池，黏泥团的下部因缺氧而成为活泼的阳极，铁不断被溶解引起严重的局部腐蚀。
微生物黏泥除了会加速垢下腐蚀外，有些细菌在代谢过程中。生成的分泌物还会直接对金属构成腐蚀。如氧化硫细菌其氧化产物硫酸，可使局部区域的pH值降到1.0～1.4，对这部分金属直接发生氢的去极化作用，加快了金属的腐蚀；又如厌氧性硫酸盐还原菌，其还原产物可直接腐蚀金属，生成硫化铁，硫化铁沉积在钢铁表面与没有被硫化铁覆盖的钢铁又构成一个腐蚀电池，加速金属的腐蚀；铁细菌则直接就将亚铁氧化成高价铁，在阳极表面上直接起了阳极去极化作用，从而加速了腐蚀。因此，细菌促进腐蚀过程是多种多样的，在大多数情况下，可以认为细菌引起的腐蚀，常是各种细菌共同作用的结果。
藻类在日光的照射下，会与水中、等碳源起光合作用，吸收碳素作营养而放出氧，因此，当藻类大量繁殖时，会增加水中溶解氧含量，有利于氧的去极化作用，腐蚀过程因此而加速。
10、对循环冷却水系统应做哪些必要的监测工作？
化学处理的监测工作是生产管理的必要内容，主要包括以下方面：
①水质分析：应对原水、补充水每月进行一次分析以积累历史资料。对循环水中主要指标应进行经常性的控制项目分析，如pH值、浊度、电导率、碱度、钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根、二氧化硅、总铁含量、化学耗氧量、缓蚀阻垢剂含量等。为测定浓缩倍数，对补充水和循环水中相应项目均应分析，如氯离子、二氧化硅、电导率等。系统中可能含有的泄漏物应定期分析，如氨、油、有机物等。
②挂片：在水池或在循环水管旁路上设置挂片，运行一定时间后取出，测定它的腐蚀速度。由于挂片管理简单，如将挂片安置在有机玻璃管里，挂起来更为方便和直观。缺点是挂片不带换热面，对生产设备的模拟性较差。
③检测换热器：这种监测换热器的运行条件较为接近生产实际，能同时取得腐蚀速度和结垢的数据。缺点是一台检测换热器难以反映不同条件的各台工艺换热器的实际情况。可考虑设置两台监测换热器分别监测两种有代表性的工艺水冷却器。
④工艺水冷却器的监测：在生产正常的情况下，循环水量、工艺介质流量、工艺介质进出口温度一般是稳定的，因此，工艺介质出口温度和进出口冷却水的温差可以直接反映水冷却器换热效果，从而评定冷却水质量好坏。这个方法简便适用，且能直接反映生产实际效果。
⑤微生物活动的监测：冷却水中需经常监测微生物活动情况，如异养菌数、铁细菌数、硫酸盐还原菌数、黏泥量等。同时还需监测与微生物活动密切相关的化学项目，如余氯、亚硝酸根、化学耗氧量（COD）等。
⑥年度大检修期间的综合考察：年度大检修期间是检验化学处理效果的极好机会，水冷却器拆开之后，效果一目了然。考察之后应结合全年运行的监测数据进行总结，作为下个年度调整配方及运行条件的参考资料。对水冷却器主要是外观检查、垢样分析及点蚀数和深度。外观检查时应在清洗前摄像留档，记录锈或垢的特征、厚度和分布。垢样分析取样以管壁为主，分别取热端及冷端垢样。对重点水冷却器应每年在同一部位取样以累积资料逐年对比。除水冷却器之外，还有对循环水系统全面考察，如配水系统、填料、水池、塔结构等。水池中的污泥沉积量往往直接反映化学处理的效果，必要时需取样测定菌种及菌数。对木结构塔应检查塔体藻类附着情况和检查真菌侵蚀情况。
