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循环冷却水是指通过换热器交换热量或直接接触换热方式来交换介质热量并经冷却塔凉水后，循环使用，以节约水资源。一般情况下，循环水是中性和弱碱性的，pH值控制在7-9.5之间;在与介质直接接触的循环冷却水的有酸性或碱性(pH值大于10.0)的情况，一般较少。
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大小小的水滴或极薄的水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间加强水的蒸发，使水汽从水中带走气化所需的热量从而使水冷却;
2、接触散热：水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，水温得到降低;
3、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。
循环冷却水的处理可以归结为以下四个方面：
1. 去除悬浮物：：增设旁滤装置，旁滤流量一般为循环水量的1%-5%，过滤去除悬浮物质。
2. 控制结垢;：软化除盐或投加阻垢剂。
3. 控制腐蚀;：投加阻垢剂，使金属表面形成一层薄膜将金属覆盖起来，从而与腐蚀介质隔绝，防止金属腐蚀。
4. 控制微生物：投加杀生剂。
冷却设备有敞开式和封闭式之分，因而循环冷却水系统也分为敞开式和封闭式两类。敞开式系统的设计和运行较为复杂。在敞开式系统中，因水流与大气接触，灰尘、微生物等进入循环水；此外，二氧化碳的逸散和换热设备中物料的泄漏;也改变循环水的水质。为此,循环冷却水常需处理，包括沉积物控制、腐蚀控制和微生物控制。处理方法的确定常与补给水的水量和水质相关，与生产设备的性能也有关。当采用多种药剂时，要避免药剂间可能存在的化学反应。
封闭式：封闭式循环冷却水系统采用封闭式冷却设备，循环水在管中流动，管外通常用风散热。除换热设备的物料泄漏外，没有其他因素改变循环水的水质。为了防止在换热设备中造成盐垢，有时冷却水需要软化（见水的软化）。为了防止换热设备被腐蚀，常加缓蚀剂；采用高浓度、剧毒性缓蚀剂时要注意安全，检修时排放的冷却水应妥善处置。