循环冷却水系统中主要设备是冷却塔，冷却塔用来冷却换热器中排出的热水，在冷却塔中，热水从塔顶向下喷水成水滴或水膜状，空气则由下向上与水滴或水膜逆向流动，或水平方向交流流动，在气水接触过程中，进行热交换，使水温降低。
冷却塔的型式很多，根据空气进入塔内的情况分自然通风和机械通风两大类，自然通风型常见的风筒式冷却塔，而机械通风型又分抽风式和鼓风式两种，根据空气流动方向机械通风型又分为横流式和逆流式，目常见的机械通风型的冷却塔是横流和逆流两种。
冷却塔内部装有溅水装置或填料，由一排排板条交错排列而成，水顺着板条逐排淋降，溅成水滴，也可采用膜式填料，使水在填料表面上以薄膜形式与空气接触，填料可由木材、水泥板或聚氯乙烯等制成（以之的文章中有写关于填料的，可以看看），填料必须受湿良好，否则水在填料上形成水流而不是水滴或水膜。
在冷却塔内，热水与空气之间发生两种传热作用，一是蒸发传热，二是接触传热，蒸发传热是当水在其表面温度时饱和蒸汽大于空气中水蒸汽分压时，水滴表面的水分子克服液态水分子之间的吸引力而汽化逸入空气中，并带走汽化潜热，使液态水的温度下降，每蒸发1KG水，要带走约2.43*106J的热量，蒸发传热带走的热量约占冷却塔中传热量的75%~80%，接触传热是当空气的湿球温度低于水温时，热量从水传向空气，使空气温度提高而水温降低，带走的热量是显热，约占冷却塔中传热量的20%~25%。
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