冷却设备设计难点.doc

1 研究生课程设计研究生课程设计 说明书说明书 冷却设备的设计冷却设备的设计 学学 院院能源与动力工程学院 专专 业业动力工程 学生姓名学生姓名 学学 号号 指导教师指导教师 完成日期完成日期2016 年 7 月 2 目录目录 一一 设计任务设计任务 3 1 设计目的设计目的 3 2 设计题目设计题目 3 3 设计技术要求设计技术要求 3 4 主要参数主要参数 3 二二 设计内容设计内容 4 1 冷却塔热力设计冷却塔热力设计 4 2 冷却塔尺寸设计冷却塔尺寸设计 6 3 冷却塔阻力计算冷却塔阻力计算 8 4 冷却塔整体外形示意图冷却塔整体外形示意图 12 三三 参考资料参考资料 12 3 一一 设计任务设计任务 1 设计目的设计目的 通过课程设计 巩固所学冷却塔的基础知识 提高解决生产实际问题的能力和初步 掌握设计冷却设备的方法和步骤 2 设计题目设计题目 逆流式工业冷却塔的设计 3 设计技术要求设计技术要求 1 满足设计参数所要求的冷却能力 2 结构经济合理 3 符合生产实践的要求 4 主要参数主要参数 1 地点 昆明 2 干球温度 23 1 3 失球温度 19 9 4 大气压 80 8 KPa 0 p 5 流量 Q 1000 t h 6 进口水温 43 1 t 7 出口水温 33 2 t 8 主形式 开塔 9 小类 逆流 4 二二 设计内容设计内容 1 冷却塔热力设计冷却塔热力设计 1 进塔空气在湿球温度时饱和空气的水蒸气分压 2 808 KPa 33 1 1010373 16 2 0057173 3 142305 8 2l g0 0024804 373 16 373 16 10 T TT p 2 进塔空气在湿球温度时饱和空气的水蒸气分压 1 2 322 KPa 33 1 1010373 16 2 0057173 3 142305 8 2l g0 0024804 373 16 373 16 10 T TT p 3 进塔空气相对湿度 0 768 1 01 pAp p 式中 A 不同干湿球温度计的系数 取 0 000662 4 进塔干空气密度 0 925 kg m3 1 3 0 1 1 10 287 14 273 pp 5 气水比 0 3646 1G Q 式中 G 风量 估取 394000 m3 h 6 进塔空气焓 15 889 kj kg 1 1 111 0 1 0060 622 25001 858 p h pp 7 出塔空气焓 32 893 kj kg 21 W C t hh k A 式中 水的比热 4 187kj kg W C 系数 2 2 1 5860 56 20 t k t 8 塔内空气的平均焓 kj kg 12 24 391 2 m hh h 9 时饱和空气的水蒸气分压 1 t 5 8 639 KPa 33 1 1010373 16 2 0057173 3 142305 8 2l g0 0024804 373 16 373 16 10 T TT t p 10 时饱和空气的水蒸气分压 2 t 2 808 KPa 33 2 1010373 16 2 0057173 3 142305 8 2l g0 0024804 373 16 373 16 10 T TT t p 11 时饱和空气焓 1 t 56 230 kj kg 1 1 111 0 1 0060 622 25001 858 t t p htt pp 12 时饱和空气焓 2 t 21 633 kj kg 2 2 222 0 1 0060 622 25001 858 t t p htt pp 13 冷却数 0 820004 m t N i A A 14 淋水面积 m 3600 84 188 G S v 15 填料宽 m9 175LS 16 风速 1 3 m 3600 G v S 17 淋水密度 11 878 t m2h Q q S 18 空气重速 4 330 kg m2s 1 1000 G g S 19 填料容积散质系数 9758 mn xv Ag q 其中 填料选择 S 波 1 00m 片距 30mm 其热力特性表达式为 0 66 1 60N 0 690 40 1319 xv gq 20 0 822035 n NA 21 填料体积 84 036 m3 XV N Q V K 6 22 填料高 0 998 m t V h S 2 冷却塔尺寸设计冷却塔尺寸设计 1 进风口高度 m 0 5 2 294 2 j f S h L 2 集水池高度 m 其中干弦为 0 3m 坑深 0 5m1 8 j s h 3 采用管式配水系统 花篮式喷头 喷头排布为 12X12 每个喷头流量为 7t 喷 洒半径 r 0 739m 选择喷洒角为 100 则喷洒高度 0 62m 配水 t an50 ps r h 管道根据相关规范由主管到支管依次选择 分别为 DN350 DN300 DN200 DN100 可得配水系统的总高度为 0 845m 配水系统和 0 35 0 350 05 2 psps hh 喷头示意图如下所示 7 4 收水器高度为m 置于布水管上 形式如下图所示 0 15 ss h 8 5 出风口扩散角取 120 出风口高度 2 649 m 其上的风筒高 2t an60 f t L h 1 6m 扩散圆锥角 16 3 冷却塔阻力计算冷却塔阻力计算 以表示换算后的各部件阻力系数 是由进风口处气流速度所决定的阻力 i 1 系数 0 55 换算到以填料区风速和空气密度计的阻力系数 1 2 2 2 1 1 0 55 F F 式中 F1 进风口面积 2 m F 填料区面积 2 m 2 导风装置阻力系数 2 0 079 22 0 10 025q L 式中 L 导风装置的进深 为 0 2m q 淋水密度 h 3 m 2 m 3 进入淋水装置前气流转弯阻力系数 以淋水装置中气流速度所决定的阻力系 3 数 33 0 5 4 淋水装置支撑梁的阻力系数 气流进入淋水装置处通过梁的突然收缩与突 4 然扩大阻力系数引用下式计算 9 0 255 2 2 44 4 4 0 5 11 FFF FFF 式中 淋水装置支撑梁处气流通过的净通风面积 4 F 2 m 5 配水装置阻力系数 由于配水装置的管槽占据了冷却塔的有效横截面积而造 5 成的阻力系数可利用适合不动格栅的伊捷利契克公式来计算 5 0 917 2 2 5 5 5 0 51 3 1 FF FF 式中 配水装置管槽平面上的冷却塔的净通风面积 5 F 2 m 对填料后方的各部件还应考虑填料后方空气密度与体积风量变化对阻力值的影响因 素 因为部件阻力与湿空气密度成正比 同时与风速的平方成正比 而风速与风量成 正 比 即与干空气密度成反比 写成计算式为 换算公式改为 22 2221 1112 d d G G 55 0 903 2 21 55 12 d d 式中 静态条件下的阻力系数 5 6 收水器阻力系数 6 1 359 2 66 6 F F 1 338 2 21 66 12 d d 式中 收水器支撑梁处气流通过的净通风面积 收水器搁在配水管上 6 F 2 m 与相同 6 F 5 F 7 出风口为锥形渐缩喇叭口 风筒圈梁进口阻力系数 7 6 403 2 777 FF 10 6 302 2 21 77 12 d d 8 风筒进口渐缩段阻力系数 先按渐缩管方法计算 再将其换算至以填料区风 8 速和空气密度计的阻力系数 计算方法如下 0 139 2 82 11 1 1 8si n 2 K n 式中 n 为风筒进口面积 为风筒喉部面积 D F X F D F X F K 逐渐缩小缓冲系数为 0 45 沿程损失的摩擦阻力系数 可参照通风工程计算方法详细计算 一般粗算 可取 0 03 2 233 0 43 0 57 1 1 x D F F 3 272 2 88 X F F 3 221 2 21 88 12 d d 9 风筒出口扩散段阻力系数 风筒出口扩散段的阻力系数应包括风筒扩散 9 段和风筒出口动能损失两部分阻力系数 即 0 751 9KC 0 043 2 2 11 1 1 8si n 2 K K nn 式中 渐扩角 K 逐渐扩大缓冲系数 n 为风筒出口面积 为风筒喉部面积 C F H F C F H F 0 708 2 1 H C C F F 11 17 679 2 99 H F F 17 400 2 21 99 12 d d 10 塔体总阻力系数 32 20 9 123456789 1 i i 11 塔体的通风总阻力 51 204 Pa 22 111 1 1 2 n iiim i PvA v A 式中 塔体的通风总阻力 Pa 1 PA 进塔湿空气密度 kg 1 3 m 填料断面的平均风速 m s m v 塔体总阻力系数 1 A 9 1 i i n 阻力部位的总数 i 部位的湿空气密度 kg i 3 m i 部位的计算空气流速 m s i v i 部位的阻力系数 i 12 填料通风阻力 13 877 Pa 21 2 m m PAV A 式中 填料通风阻力 Pa PA 通过填料的风速 m s m V m 系数 分别为 0 925 1 856 2 A 13 塔的总阻力宜按下式计算 65 08 Pa 12Tm PKPKP AAA 式中 塔的总阻力 Pa PA 塔体阻力调整系数 视 A1 的实测数据或计算条件与该工程塔设计条