返回敞开式循环冷却水系统是目前应用最广、类型最多的一种冷却系统。根据热水与空气接触的不同方式，冷却系统可分为两大类，即冷却池和冷却塔，分类如下。
冷却池分自然冷却池与喷水冷却池两种。
自然冷却池又称天然冷却池。冷却水取自天然水池，换热后排回原水体自然冷却;藉池面水与空气接触，以接触、辐射和蒸发传热的过程散热;适用于冷却水量大、冷却幅宽(即冷却前后温差)不大的循环系统。排出水的水温和水质变化对工农业及渔业影响不大。所在地区还必须具备可利用的天然湖泊、洼地或人工水库的条件。其常用于火力发电厂。
喷水冷却池是利用人工或天然水池，在池上布置水管和喷嘴将热水喷出，使水分散成细小水滴。这样增加了水和空气的接触面积，使水的蒸发速率增加，单位水池面积的冷却效率比自然冷却池提高了。该种冷却池适用于冷却水量较小、冷却幅宽不大的系统，并且须有足够开阔场地、洼地或池塘可以利用的地方，常用于小型化工厂。
冷却池的特点是冷却过程缓慢、效率低、冷热水温差小，需要很大的贮水量和占地面积。同时水池露天，水质易受污染。冷却池是最早采用的冷却系统，目前已多采用冷却塔作冷却设备了。
冷却塔又称凉水塔，是塔形建筑物，水气热交换在塔内进行，可以人工控制空气流量来加强空气与水的对流作用以提高冷却效果。冷却塔分为自然通风与机械通风两大类。逆流式自然通风冷却塔为钢筋混凝土结构，风筒高，塔体高大;特点是不需要动力，单塔处理量大，可达到每小时水量数千立方米，甚至27000m3/h，多用于火力发电厂。机械通风冷却塔用风机通风，需要动力，但冷却效果好，多为方形或长方形结构，可以多塔并列布置，能节省占地面积。机械通风冷却塔又分鼓风式与抽风式两种。鼓风式冷却塔的风机设在塔的旁侧进风口内，只用于冷却水腐蚀性较大的情况。抽风式冷却塔的风机设在塔顶排风口处，是目前应用广泛的塔型，尤以化工系统最常用。大中型抽风式冷却塔单塔处理水量为1000~6000m3/h。
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