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冷卻塔其實就是一個散熱裝置，使需要冷卻的水在塔內主要借助於水的蒸發冷卻作用而得到降溫。為瞭充分利用水資源，降低城市自來水供水管網的負荷，同時也為瞭降低運行費用，用於空調制冷系統冷凝器的冷卻水都是采用冷卻塔處理而循環使用的。
冷卻塔利用自然通風或機械通風方法，使噴淋的熱水降溫。在煤氣站凈化系統中，冷卻塔廣為使用。水在豎管和洗滌塔噴淋後，溫度均提高，含雜質量增加。經沉淀池將大部雜物沉淀，比較清的熱水由水泵打至冷卻塔頂部，用噴嘴均勻噴灑到填料層與由下往上流動的空氣接觸，結果水溫度降低，水在填料層要求噴灑均勻，或在填料表麵上形成均勻水膜，使水與空氣的接觸麵增大，接觸時間延長，這為冷卻塔中的傳質、傳熱創造瞭好條件。
空氣流動的方式有兩種，一是靠冷卻塔的進風百窗均勻分配進風，由風筒產生的自然抽力將空氣由下往上抽吸；另一方法是安裝風機使空氣流動。此即自然通風和機械通風冷卻塔。
空氣經傳質、傳熱後，溫度提高，含水量增加，到塔頂接近於飽和狀態時排入大氣。結果使部分水蒸發，吸收汽化潛熱，使溫度降低，並同時空氣與水接觸，將水冷卻，這兩者使循環水溫下降。
被冷卻瞭的水流入集水池，然後流人冷水井並由泵再打至豎管和洗滌塔形成循環水系統。