自動旋轉霧化式冷卻塔是通過循環冷卻水與冷、干空氣的熱傳導和循環冷卻水的蒸發帶走氣化潛熱而達到降低水溫的目的。具有一定壓力的循環冷卻水經進水管進入冷卻塔，在霧化器的旋流噴射作用下，被霧化成直徑為0.1mm的霧汽向塔頂方向噴射，噴射產生的反推力帶動自動旋轉裝置旋轉，致使霧化水充滿整個塔體。安裝在塔頂的軸流風機旋轉，將周圍環境的冷、干空氣通過進風窗強行吸入冷卻塔內與循環冷卻水進行傳質、傳熱。霧化器噴射出的霧化水流流速很快，并具有夾帶、卷吸作用，使霧化器周圍產生一定負壓，加大了冷卻塔從周圍環境的抽風量和進風流速，同時帶動底部空氣向上流動，致使冷、干空氣與水霧混合、接觸更充分(氣水比可達1.2左右)，霧化水流的顆粒得到了進一步細化，直徑可降至0.01mm，氣、水充分混合后的霧氣流向上噴射至安裝在塔頂的收水器上，水被截留并以水簾狀重新返回冷卻塔內，空氣和水中的熱量經由收水器排出塔外。
由以上工作過程可見，循環冷卻水在冷卻塔內有上升、懸浮、下降三個過程。同時冷卻也有順流冷卻與逆流冷卻兩個過程，因此與冷、干空氣接觸時間更長、更充分，帶走的熱量更多。同時，由于取消填料，空氣阻力現象不存在，降低了帶動風機旋轉的電機的功率，達到了降低運轉費用和提高進出水溫差的效果。另外，霧化后水與空氣的接觸面積遠遠超過填料式冷卻塔水與空氣的接觸面積。基于這幾點，霧化式冷卻塔熱交換效率更高，電機功率風扇型號選用更小，節能效果更明顯。
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