冷却塔设计气象参数的探讨

1、2021-12-1412021-12-142 众所周知，确定湿空气的状态需要三个参数，一般采用大气压力干球温度和湿球温度。在计算冷却塔设计出水温度时，水工设计规范1规定采用按湿球温度频率统计方法计算的频率为10的日平均气象条件。这个规定的前提是冷却塔出水温度主要受湿球温度控制，按10湿球温度频率确定的气象条件计算的冷却塔出水温度也具有10的频率。这个结论或许适用于机力通风冷却塔，因为机力塔的通风量受气温影响甚微。但就自然通风冷却塔而言，干球温度对通风量的影响非常大，其对出水温度的影响相当于湿球温度的影响。因此仅按湿球温度统计频率来确定自然通风冷却塔的设计气象条件是不充分的，其结果不能保证计算出

2、水温度具有相同的保证率。 本文利用上海地区典型年小时气象数据，按日平均和小时平均分别计算和比较对应的干球温度频率、湿球温度频率和出水温度频率，提出合理的确定冷却塔设计气象条件的新方法。2021-12-143 逆流式冷却塔计算模型可以由下列常微分方程组表达2:)xx( tChh(m)xx(mCdtdxwaww)x x( tChh(m)hh(mCdtdhwaww)x x( tChh)x x(mCdtdmwwww)x x( tChhmCdt)V(dwwwxv2021-12-144 水气间热质传递的推动力在于水气间的焓差。湿空气诸参数中，湿球温度对空气焓的影响最大。维持湿球温度不变，当干球温度等于湿球

3、温度时，空气焓值最大（此时相对湿度100），焓差推动力最小，此时最不利于冷却。随着干球温度升高，空气焓值略减，焓差推动力略增，稍有利于冷却的进行；当然这是对于机力通风冷却塔塔而言，因为其通风量基本不随气温变化而变化。但对于自然通风冷却塔，其通风抽力由塔内外空气密度差决定，而空气密度又主要由干球温度决定，当干球温度升高时，环境空气密度降低，通风抽力也降低，不利于冷却，综合的结果是出水温度升高。可见对于同样的湿球温度，干球温度的变化对于机力塔和自然塔的冷却效果是截然相反的，仅以湿球温度作为冷却塔的设计控制参数过于简单和笼统。2021-12-145 干球温度和湿球温度对于自然通风冷却塔的冷效影响是相

4、当的，因此简单地套用机力塔，仅以湿球温度确定设计气象参数的方式是不妥当的。正确的方法是根据典型年的气象数据利用典型塔计算出水温度，再取所需保证率的水温所对应的气象参数作为设计气象参数。作为比较，本文根据上海地区典型年的气象数据，取最热的90天，以上海吴泾第二发电有限责任公司9000平方米自然通风逆流塔为对象3，按以下情形分别计算了冷却塔的出水温度：2021-12-146l取10%频率日平均干球温度及对应的湿球温度，计算出水温度；l取10%频率日平均湿球温度及对应的干球温度，计算出水温度；l计算90天日平均出水温度，取10%频率的出水温度及对应气象参数；l取10%频率小时平均干球温度及对应的湿球

5、温度，计算出水温度l取10%频率小时平均湿球温度及对应的干球温度下，计算出水温度l计算2160小时时平均出水温度，取10%频率的出水温度及对应气象参数。2021-12-147 吴泾塔的尺寸和设计参数如下：l塔高: 150.60米l喉部直径: 65.79米l出口直径: 71.97米l进风口高度: 9.8米l淋水面积: 9000平方米l冷却水量: 74160立方米时l进出水温差: 8.23 2021-12-148 计算结果如图所示：2021-12-149l从计算结果可以看出，不管是日平均还是小时平均，以10%频率干球温度或以10%频率湿球温度所对应气象参数求得的出水温度都与10%频率的出水温度不符。l以10%频率小时平均干球温度和以10%频率小时平均湿球温度所对应气象参数求得的出水温度明显高于10%频率的小时平均出水温度，这意味以它们作为设计气象参数的话，过于保守。l因为忽略了白天和夜晚的气温差，按日平均计