冷却塔全接触

262 McQuay中国 ByNickChan 陈万里 262 ByNickChan 陈万里 Coolingtower冷却塔 Agenda TrainingAgenda CoolingTowers Introduction简介Typesofcoolingtowers类型Assessmentofcoolingtowers评估Energyefficiencyopportunities节能方案 Introduction冷却塔简介 MainFeaturesofCoolingTowers整体结构 Introduction Frameandcasing supportexteriorenclosures支架和塔体 外部支撑Fill facilitateheattransferbymaximizingwater aircontact填料 为水和空气提供尽可能大的换热面积 Componentsofacoolingtower冷却塔组成部分 Introduction Splashfill dropletsofwatersplashover preventfouling喷淋式 将水呈水雾状喷出 这样的方式可以避免塔内结垢 Filmfill layersofwaterfallover moreefficient butmoreexpensive水膜式 水呈膜状顺填料表面流下 效率较高但是成本高昂 Coldwaterbasin receiveswateratbottomoftower冷却水槽 位于冷却塔底部 接收冷却水 Introduction 喷淋式水膜式 Introduction Drifteliminators收水器 capturedropletsinairstream回收空气流带走的水滴Airinlet进风口 entrypointofair冷却塔空气入口Louvers冷却塔百叶窗 equalizeairflowintothefillandretainwaterwithintower平均进气气流 保留塔内水分 Componentsofacoolingtower冷却塔组件 Introduction Nozzles淋水装置 spraywatertowetthefill将冷却水喷出Fans风机 deliverairflowinthetower向冷却塔内送风Propellerfansusedininduceddrafttowers轴流风扇用于诱导通风冷却塔Propeller centrifugalfansusedinforceddrafttowers轴流 离心风扇用于强制通风冷却塔 TrainingAgenda CoolingTowers Introduction简介Typesofcoolingtowers类型Assessmentofcoolingtowers评估Energyefficiencyopportunities节能方案 TypesofCoolingTowers冷却塔种类 Hotairmovesthroughtower密度较小的热空气自冷却塔顶部流出Freshcoolairisdrawnintothetowerfrombottom密度较大的冷空气自塔底部进入冷却塔填补 NaturalDraftCoolingTowers自然通风冷却塔 TypesofCoolingTowers冷却塔种类 Nofanrequired不需风机Concretetower 200m混凝土塔 200mUsedforlargeheatduties用于大热量的冷却 NaturalDraftCoolingTowers自然冷却塔 TypesofCoolingTowers冷却塔种类 NaturalDraftCoolingTowers自然冷却塔 横流 对流 TypesofCoolingTowers冷却塔类型 两种冷却塔 横流 对流 TypesofCoolingTowers冷却塔种类 Largefanstoforceairthroughcirculatedwater大功率风机强制空气与循环水的换热Waterfallsoverfillsurfaces maximumheattransfer填料表面的水膜可以最大限度地与空气进行换热 MechanicalDraftCoolingTowers机械通风冷却塔 TypesofCoolingTowers冷却塔种类 Coolingratesdependonmanyparameters冷却效率的决定因素有很多Largerangeofcapacities多种冷却能力备选Canbegrouped e g 8 celltower可以多冷却塔同时工作 例如8塔联控 TypesofCoolingTowers冷却塔种类 Threetypes机械通风冷却塔分为三类 Forceddraft强制通风冷却塔Induceddraftcrossflow诱导通风横流冷却塔Induceddraftcounterflow诱导通风逆流冷却塔 MechanicalDraftCoolingTowers TypesofCoolingTowers Airblownthroughtowerbycentrifugalfanatairinlet空气由离心风扇吹入通风口Advantages suitedforhighairresistance fansarerelativelyquiet优势 适用于气流阻力较大的塔体 离心风扇噪声相对较小 ForcedDraftCoolingTowers Disadvantages recirculationduetohighair entryandlowair exitvelocities劣势 由于进气流速高于排气流速 会出现回流 19 CoolingTowerBasics ForcedDraft强制通风CounterflowTower逆流冷却塔 Waterissprayedontothefillandfallstothetowerbasin 冷却水被喷淋在填料上 向下流入冷却水槽 Airisblownupthroughthefillandevaporatessomeofthewaterandreducesthewatertemperature 空气从底部强制吹入 在填料内与水接触蒸发部分冷却水 从而降低水温 TypesofCoolingTowers Twotypes诱导通风冷却塔分两类 Crossflow横流式诱导通风冷却塔Counterflow逆流式诱导通风冷却塔 InducedDraftCoolingTowers诱导通风冷却塔 TypesofCoolingTowers Advantage lessrecirculationthanforceddrafttowers lowermotorrunningcost优势 回流程度低于强制通风冷却塔 风机运行费用小于强制通风冷却塔 Disadvantage fansandmotordrivemechanismrequireweather proofing劣势 风扇与电机的机械传动需要防水设计 TypesofCoolingTowers Hotwaterentersatthetop热水从顶部进入冷却塔Airentersatbottomandexitsattop空气通过风扇强制诱导 从底部进入冷却塔Usesinduceddraftfans使用强制诱导风扇 InducedDraftCounterFlowCT 23 CoolingTowerBasics InducedDraft诱导通风CounterflowTower逆流式 WaterissprayedontotheFillandfallstothetowerBasin冷却水从顶部喷入 流经填料层进入冷却水槽 AirisdrawnthroughtheFillandevaporatessomeOfthewaterandreducesTheremainingwatertemperature 空气由诱导风机引入冷却塔从底部 在填料内与水接触蒸发部分冷却水 从而降低水温 CoolingTowerBasics Duetotheirpressurizedspraywaterdistributionsystem因为此类冷却塔内的加压配水喷淋装置 Advantages优势 Increasedtowerheightaccommodateslongerrangesandcloserapproaches通过增加塔的高度来获得更长的换热流程与更小的冷幅Moreefficientuseofairduetofinerdropletsizefrompressuresprays由于加压喷淋装置可以喷出更小的水滴 因此换热效率较高 Induceddraft counterflow逆流式诱导通风冷却塔 CoolingTowerBasics Disadvantages劣势 Increasedsystempumpingheadrequirements系统水泵压头增加Increasedenergyconsumptionandoperatingcosts能量需求增大 运行费用增加Distributionnozzlesdifficulttoinspectandclean冷却水喷头不易维护和清洁Requiresextradistributorandexternalpipingcosts需要配水系统以及相关管路 因此初投资增加 TypesofCoolingTowers Waterenterstopandpassesoverfill冷却水从顶部进入 流经填料层Airentersononesideoroppositesides空气从一侧或两侧进入Induceddraftfandrawsairacrossfill诱导风机使空气横向流过填料层 InducedDraftCrossFlowCT横流式诱导通风冷却塔 27 CoolingTowerBasics InducedDraftCrossFlowTower WaterissprayedontotheFillandfallstothetowerBasin FillisdeeperlargerSurfacearea 冷却水喷淋至填料层 从顶部流至底部的冷却水槽 AirisdrawnthroughtheFillandevaporatessomeOfthewaterandreducesThewatertemperature Lessairrequired空气由诱导风机引入冷却塔侧面 在填料内横向流动与水接触蒸发部分冷却水 从而降低水温 CoolingTowerBasics Duetotheirgravityflowhotwaterdistributionsystem由于此类冷却塔的水属于自然流配水系统 Advantages优势 Lowpumpinghead低水泵压头Lowerfirstcostpumpingsystems较低的水泵初投资Lowerannualenergyconsumptionandoperatingcosts较低的年运行能耗和费用Acceptslargervariationinwaterflowwithoutadverseeffectonthewaterdistributionpattern流量变化较大时不会对配水系统造成不利的影响 Induceddraft crossflow横流式诱导通风冷却塔 CoolingTowerBasics Disadvantages劣势 Lowpressureheadonthedistributionpanmayencourageorificecloggingandlesswaterbreakupatspraynozzle低压头会导致喷头易于堵塞以及冷却水喷出时不能很好的分散成细密水雾Exposuretoairinthehotwaterbasinmayacceleratealgaegrowth热水水槽直接暴露于空气中会导致藻类的滋生Largerfootprint占地面积较大 TrainingAgenda CoolingTowers Introduction简介Typesofcoolingtowers类型Assessmentofcoolingtowers评估Energyefficiencyopportunities节能方案 AssessmentofCoolingTowers MeasuredParameters应测量的参数 Wetbulbtemperatureofair空气湿球温度Drybulbtemperatureofair空气干球温度Coolingtowerinletwatertemperature冷却塔进水温度Coolingtoweroutletwatertemperature冷却塔出水温度Electricalreadingsofpumpandfanmotors水泵和电机运行参数Waterflowrate水流速度Airflowrate空气流速 PerformanceParameters运行参数 Range冷却水温差Approach冷幅Effectiveness效率Coolingcapacity冷却塔容量Evaporationloss蒸发损失Cyclesofconcentration浓缩倍数Blowdownlosses排污损失Liquid Gasratio液体 气体比 AssessmentofCoolingTowers 1 Range冷却水温差 Differencebetweencoolingwaterinletandoutlettemperature 冷却水进出水温差 Range C CWinlettemp CWoutlettempHighrange goodperformance大温差 高性能 AssessmentofCoolingTowers 2 Approach冷幅 Differencebetweencoolingtoweroutletcoldwatertemperatureandambientwetbulbtemperature 冷却塔出水温度与入口空气湿球温度的差值 Approach C CWoutlettemp WetbulbtempLowapproach goodperformance小冷幅 高性能 AssessmentofCoolingTowers 3 Effectiveness效率 Effectivenessin Range Range Approach 效率 冷却水温差 冷却水温差 冷幅 Higheffectiveness goodperformance高效率 高性能 AssessmentofCoolingTowers 4 CoolingCapacity冷却塔容量 HeatrejectedinkCal hrortonsofrefrigeration TR massflowrateofwaterXspecificheatXtemperaturedifference冷却塔容量单位为 千卡每小时 或者 冷吨 冷却塔容量 冷却水质量流量X水的比热容X温差Highcoolingcapacity goodperformance大容量 高性能 AssessmentofCoolingTowers 5 EvaporationLoss蒸发损失 Waterquantity m3 hr evaporatedforcoolingduty蒸发损失的单位为 m3 hr 表示每小时因为冷却而损失的水量 theoretically 1 8m3forevery10 000 000kCalheatrejected理论上蒸发损失为1 8立方米 1千万千卡 0 00085x1 8x流量 m3 hr x冷却水温差 AssessmentofCoolingTowers AssessmentofCoolingTowers 5 EvaporationLoss蒸发损失 CoolingTowerIndustry CTI RatesTowersAtARICondenserWater工业冷却塔的ARI工况 Waterflowrateacrosscoolingtower 0 054 L s Kw冷却塔流量 0 054 L s KwCoolingtowercapacity 3500kW冷却塔容量 3500kW29 4 LeavingFluid出水温度29 4 35 EnteringFluid进水温度35 Usetheformulafrompreviouspage应用前一页的公式 0 00085x1 8x流量 m3 hr x冷却水温差 0 00085x1 8x680 4x 35 29 4 5 82m3 hrA3500kWTowerCanConsume5820LitersPerHourofMakeupWaterDueToEvaporation一个3500kW冷却塔的冷却水蒸发量为5820升每小时 AssessmentofCoolingTowers 6 Cyclesofconcentration浓缩倍数 Ratioofdissolvedsolidsincirculatingwatertothedissolvedsolidsinmakeupwater循环水中固态溶解物含量与补充水中固态溶解物的含量之比Increasethistoreducewaterloss增加此比例可减小蒸发损失 7 Blow down排污量 Dependoncyclesofconcentrationandtheevaporationlosses决定于循环水浓度与蒸发损失Blow down circulatingwaterremovedamounttomaintaintheamountofdissolvedsolidsandotherimpuritiesatanacceptablelevel EvaporationLoss C O C 1 排污量 为将固态溶解物和其他杂质浓度维持在可接受范围内而排出的循环水量 蒸发损失 C O C 1 8 LiquidGas L G Ratio液气比 Ratiobetweenwaterandairmassflowrates水与空气的质量流量之比Heatremovedfromthewatermustbeequaltotheheatabsorbedbythesurroundingair冷却水散发的热量等于空气吸收的热量L T1 T2 G h2 h1 L G h2 h1 T1 T2 T1 hotwatertemp oC 热水温度 冷却塔进水 T2 coldwatertemp oC 冷水温度 冷却塔出水 Enthalpyofairwatervapormixtureatinletwetbulbtemp h1 andoutletwetbulbtemp h2 冷却塔进口 空气与水蒸气混合 温度对应的焓值 h1 与出口温度 湿球温度 的焓值 h2 AssessmentofCoolingTowers 41 CoolingTowerProcess冷却塔工作流程 1 AirEntersat35 DB26 WB空气35 DB26 WB2 AirLeavesSaturatedat30 8 2 30 8 饱和空气离开冷却塔3 EnteringAirEnthalpyis78 5kJ kg3 进口空气的焓值是78 5kJ kg4 LeavingAirEnthalpyis103 9kJ kg出口空气的焓值是103 9kJ kg5 WaterVaporizedLatentHeatis2430kJ kg11gwaterabsorbs26 7kJheatduringevaporating5 蒸汽的潜伏热值是2430kJ kg 11g的水吸取26 7kJ的热量6 AirSensibleheatis26 7 25 4 1 3kJ6 空气的感热为26 7 25 4 1 3kJ 17 3g 28 3g L G h2 h1 T1 T2 L G 103 9 78 5 35 30 8 L G 25 4 11 6 05 g g TrainingAgenda CoolingTowers Introduction简介Typesofcoolingtowers类型Assessmentofcoolingtowers评估Energyefficiencyopportunities节能方案 EnergyEfficiencyOpportunities Selectingacoolingtower选择冷却塔Fills填料Pumpsandwaterdistribution水泵与配水设备Fansandmotors风扇与电机 EnergyEfficiencyOpportunities 1 Selectingacoolingtower选择冷却塔 Capacity冷却塔容量Heatdissipation kCal hour 散热量 kCal hour Circulatedflowrate m3 hr 循环水流量 m3 hr Otherfactors其它因素 EnergyEfficiencyOpportunities Range冷却水温差Rangedeterminedbyprocess notbysystem冷却水温差取决于换热过程而不是设备Approach冷幅Closertothewetbulbtemperature Biggersizecoolingtower Moreexpensive越接近湿球温度 更大的冷却塔 更多的投资 1 Selectingacoolingtower EnergyEfficiencyOpportunities HeatLoad热负荷Determinedbyprocess决定于换热过程Requiredcoolingiscontrolledbythedesiredoperatingtemperature合适的工况下才能保证需要的冷量Highheatload largesizeandcostofcoolingtower热负荷大 更大的冷却塔与更多的设备费用 1 Selectingacoolingtower EnergyEfficiencyOpportunities Wetbulbtemperature considerations 关于湿球温度Wateriscooledtotemphigherthanwetbulbtemp冷却水出水温度高于空气湿球温度Conditionsattowersite冷却塔坐落位置的具体情况Nottoexceed5 ofdesignwetbulbtemp湿球温度不可高于设计湿球温度的5 及以上ThedesignedwetbulbtempisrefertoambientWB preferred orinlet此湿球温度指的是环境湿球温度 推荐 或者空气入口处湿球温度Cantowerdealwithincreasedwetbulbtemp 冷却塔能否适应较高的湿球温度 Relationshiprange flowandheatload温差 流量与热负荷的关系 Rangeincreaseswithincreased 以下两项增加的情况下温差会增大 Amountcirculatedwater flow 循环水量 流量 Heatload热负荷Causesofrangeincrease温差增大的原因如下 Inletwatertemperatureincreases进水温度升高Exitwatertemperaturedecreases出水温度降低Consequence largertower冷却水温差增大 更大的冷却塔 Wetbulbtemperatureinfluenceonchillerperformance湿球温度对机组运行的影响 Loweringcondenserwaterimpactonchillerimprovement冷却水温下降对机组性能的影响 0 56DegC Loweringcondenserwaterimpactoncoolingtower冷却水温下降对机组性能的影响 3 9DegC Gettemperaturedatafromcustomer用户提供的湿球温度变化图 WB 26DegC 337DaysWB 26DegC 27Days EnergyEfficiencyOpportunities Hotwaterdistributedoverfillmediaandcoolsdownthroughevaporation热水经过配水设备流经填料介质 蒸发降温Fillmediaimpactselectricityuse填料介质影响冷却塔用电量Efficientlydesignedfillmediareducespumpingcosts高效填料介质可以节约管路投资Fillmediainfluencesheatexchange surfacearea durationofcontact turbulence填料介质影响换热效率 表面积 接触时间与湍流 2 Fillmedia填料 EnergyEfficiencyOpportunities Comparing3fillmedia filmfillmoreefficient比较三种填料介质 水膜填料效率最高 2 Fillmedia填料介质 EnergyEfficiencyOpportunities Pumps seepumpssession水泵