冷却塔的热力计算

1、冷却塔的热力计算之勘阻及广创作时间：二 O 二一年七月二十九日冷却塔的任务是将一定水量 Q,Q,从水温 t1t1 冷却到 t2,t2,或者冷却At=t1-t2,At=t1-t2,因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必需做冷却塔的热力计算.为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化假设：(1)(1)散热系数.，散质系数了，以及湿空气的比热悒，在整个冷却过程被看作是常量，不随空气温度及水温变动.(2)(2)在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变动影响也很小，所以计算中压力取平均年夜气压力值. .(3)(3)认为水膜或水滴的概况温度与内部温度一致，也就是不考

2、虑水侧的热阻.(4)(4)在热平衡计算中，由于蒸发水量不年夜，也可以将蒸发水量忽略不计.(5)(5)在水温变动不年夜的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系. .冷却塔的热力计算方法有始差法、湿差法和压差法等，其中最经常使用的是麦克尔提出的始差法，以下简要介绍冷却塔的始差法热力计算.麦克尔提出的始差法过由温度差和度差为动力的?热?统一为一个以始差为动力的?热?.在方程中，麦克尔引进入刘易斯关系，导出了以始差为动力的散热方程.时间：二O二一年七月二十九日I I（1）中：_水散出热量；国一一以含湿差为基准的容积散质系数一;日一一温度为水温 t t 时饱和空气比始（目）；回

3、空气比始（*）.将（1 1）代入冷却塔内热平衡方程：（2 2）中：水散出热量；回水的比热;日冷却水量（回）；M M 烝发水量（目）忸一一水温度（C C）并引入系数 K:K:中目塔内平均汽化热（巨 1_|1_|）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程：I Ix x| |（3 3）上的左端暗示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿以暗示，即：（3 3）的右端暗示冷却任务的年夜小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数（或交换数）,以符号回暗示，也即：时间：二O O二一年七月二十九日由于水温不是空气

4、给的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采纳近似积分方法.积分的方法很多，有辛普逊积分法、平均推动力法、切比雪夫积分法、对数及算术平均始差法，以及很多的经验曲线与图表，这里只介绍美国冷却塔协会(CTI)(CTI)所推荐的切比雪夫积分法. .切比雪夫积分法为美国冷却塔协会(CTI)(CTI)所推荐，在美国及日本均被采纳. .这种积分方法是将积分回，在 x x 轴上 a a 到 b b 之间求出几个预定的 y y 值，某 y y 值的总和乘恒定值 b-a,b-a,便为所求的积分值.其分点为 b ba a 的 0.1026730.102673 倍、0.4062040.40620

5、4 倍、0.5937960.593796 倍及 0.8973270.897327 倍.求其 4 4 个分点相应的 y y 值.为计算简化， 小数点后取一位， 则为 b ba a 的 0.0.1 1倍,0.4,0.4 倍,0.6,0.6 倍及 0.90.9 倍.其计算?为：如果温差较小时， 其分点也可以不按上述倍数划分， 可将水温差 t t 四等分，求各份中点的始差，然后代入?计算.如果按倍数划分时各分点相应的始差如下表所示.上述即为一个完整的冷却塔热力计算过程，它既可用于冷却塔的设计计算，也可用于现有冷却塔的核算.在核算已有冷却塔时, ,已知塔的尺寸及内部部件， 水量 Q,Q,进水温度 t1,

6、t1,年夜气压力 pa,pa,干球温度 01,01,湿球温度T1.1.则要求计算：出水温度 t2,t2,通气量 G,G,出塔空气干球温度 02,02,出塔空气湿球温度T2.冷却塔的设计是一个试算过程，即根据给定条件，选定塔的尺寸时间：二O二一年七月二十九日及内部部件， 然后计算水温 t2,t2,使其满足设计要求. .因此冷却塔的热力计算即为计算出塔水温 t2,t2,同时也计算通气量及排气温度. .冷却塔的通风阻力计算在设计新的冷却塔时,首先要选定冷却塔的型，根据给定的工作条件决定冷却塔的基本尺寸和结构，其中包括淋水装置的横截面面积和填料高度、冷却塔的进风口、导风装置、收水器、配水器等并选定风机

7、的型号和风量、风压，这样就需要对冷却塔内气流通风阻力作比力准确的计算.1.冷却塔的通风阻力构成冷却塔的通风阻力，即空气流动在冷却塔内的压力损失，为沿程摩阻和局部阻力之和.通常冷却塔的全部通风阻力从冷却塔的进口到风机出口分为 1010 个部份进行计算，如图所示：网一一进风口的阻力；导风装置的阻力；一一空气流转弯的阻力；回一一淋水装置进口处突然收缩的阻力；回|空气流过淋水装置的阻力（摩擦阻力和局部阻力）；一淋水装置出口处突然膨胀的阻力；回一一配水装置的阻力；什卬塔台总成濯?湎力承晶一一收水器的阻力；风机进口的阻力；风机风筒出口的阻力.冷却塔的通风总阻力：（1 1）如前所述，冷却塔总的局部阻力包括进

8、风口、导流设施、淋水装置、配水系统、收水器以及风筒阻力（包括风机进出口）、气流的收缩、扩年夜、转弯等部份.各局部阻力可按下述?来计算：m（毫米水柱）（2 2）中：一一各局部阻力系数；冈一一相应部位的空气流速（米/秒）；）一一相应部位的空气比重（?斤/米 3 3）; ;司重力加速度.而冷却塔的总局部阻力可写成：| |x xj j（毫米水柱）由于气流密度在冷却塔内变动很小，所以在球求解时,各处的密度值均取冷却塔进、出口的几何平均值. .气流通过冷却塔各种部件处的速度，可先根据风机特性曲线及热力计算时确定的气水比选择风量 G G（?斤/时）后，由下确定：冷却塔各部件处局部阻力系数日值简直定：（1 1

9、）进风口三 J J（2 2）导风装置中:淋水密度（米 3 3/米 2 2小时）;一一导风装置长度（米）.（3 3）进入淋水装置处气流转弯：山（4 4）淋水装置进口处突然收缩：三淋水装置的截面（m2m2）. .（5 5）淋水装置|一.|中：”一一单元高度淋水装置的阻力系数；系数；叵一一淋水装置高度（）. .淋水装置的阻力亦可以从试验资料直接查得，若需改变形水装置的标准时，其阻力降的近似值计算可参阅资料. .（6 6）淋水装置出口突然膨胀日（7 7）配水装置中：$一一配水装置中气流通过的有效截面积（米 2 2）国一一塔壁内白横截面积（米 2 2）. .（8 8）收水器中：|中：一一收水器中气流通过

10、的有效截面积（米 2 2）; ;国一一塔壁内白横截面积（米 2 2）. .（9 9）风机进口习可根据下确定：三弓根据 I I 引查表取值；3 3 收缩后的截面积（M M）; ;叵收缩前的截面积（ItfItf）;中：目一摩擦系数；可采纳 0.03.0.03.（1010）风机凤筒出口（扩散筒）二 1 1中：万一风筒速度分布不均匀而影响修正系数，根据回；0 0根据回查表取值.由上述计算，我们获得冷却塔的总通风阻力，然后再确认它是否与风机的额定风量下所能提供的风压相适应.如果相适应且又能满足热力性能要求，则该冷却塔的设计计算完成.若不适应就要选用另外的风机或改变冷却塔部件的结构尺寸，重新计算空气的流动

11、阻力，经过屡次反复直到既满足风机的风压要求又满足热力性能时为止.冷却塔性能的评价通过冷却塔验收试验或性能试验整理出结果，应对该冷却塔的性能作出评价.评价的指标，决定于所采纳的评价方法，有以冷却出水温度久或以冷却能力 J J）（实测经修正后的气水比与设计时气水比的比值）作为评价指标，也有用其它的评价指标.下面介绍几种目前国内外经常使用的冷却塔性能评价方法.根据冷却数方程暗示的热力特性和阻力特性，可以综合计算获得设计或其它条件下的冷却水温根据设计条件及实测的热力、阻力特性，计算出冷却水温 I I 三，与设计的进行比力，如前者的值即是或低于后者的忖值，则该冷却塔的冷却效果到达或优于设计值.通过验收试

12、验，测得一组工况条件下的出塔冷却水温 3 3,由于试验条件与设计条件的不同，需通过换算方可比力，其比力的方法是：将实测的工况条件代入设计时提供的匚性能曲线或设计采纳的计算方法和?，计算出冷却水温日,如果比实测的目高，则说明新建或改建的冷却塔实际冷却效果要比设计的好，反之则说明冷却塔效果差.这种用实测冷却水温的评价方法，计算简便，评价结果直感，试验时不需丈量进塔风量，易保证测试结果的精度，但需设计单元提供一套性能曲线（持曲线）或计算?.中可一一实测冷却能力；叵一一修正到设计条彳下的冷却水量（山）；设计冷却水量（同）；回一一试验条件下的实测风量（I I）；网一一修正到设计工况条件下的气水比，由于试

13、验条件与设计条件存在不同，故需将试验条件下所测之数据，修正到设计条件下进行评价.在作设计时，根据选定的塔型及淋水填料，可获得该冷却塔的热力特性日,在双对数坐标纸上即可获得一条日的设计特性曲线，如下图中直线 1.1.根据给定的冷却任务（二六三匚）假设分歧的气水比，可获得分歧的 IdId,将其描绘在图上，即可得冷却塔的工作特性曲线，如上图中曲线 2,2,直线 1 1 和曲线 2 2 的交点.即为满足设计要求的工况点.冷却塔进行验收试验或性能试验时, ,由于实测进塔空气量G,G,和设计空气量不成能完全相同， 所以获得的直线和上图中的直线 1 1 不成能完全相同，而是另外一条和直线 1 1 平行的直线

14、 3.3.直线 3 3 和曲线 2 2 的交点 c c 则暗示修正到设计条件下的工作点,C,C 点对应的气水比即为修正到设计工况条件下的气水比目. .c c 点的获得，可由试验获得的冷却数目和气水比后点绘到冷却塔设计特性曲线图上， 得试验点 b,b,过 b b 点作直线 3 3 平行于直线 1,1,从而可获得直线 3 3和曲线 2 2 交点 c.c.根据试验实测的空气量区及修正后 c c 点的气水比凶，即可获得修正后的冷却水量 W,即：将上代入即可求得实测冷却能力目.如可年夜于 90%90%或 95%,95%,应视为到达设计要求； 日年夜于 100%,100%,应视为超越设计要求.此评价方法与

15、上述的冷却塔性能评价方法基秘闻同，亦是以实测冷却能力4暗示的，即：所分歧的是上中进塔风量区不是直接测定的， 而是测定机械通风冷却塔的风机功率，根据风机功率再计算进塔风量.计算?为：X|（kg/hkg/h）中通过实测风机功率换算的风量（叵！）；-设计风量区）；回实测风机功率（史）；设计风机功率（回）.风量求得后，其它计算方法均与前所述相同.本法是由试验数据利用持曲线评价机械通风冷却塔性能的方法，计算结果是以冷却能力四暗示.110%110%三组曲线组成的持曲线图.每组曲线以湿球温度日为横坐标，出塔水温工为纵坐标，冷却幅宽火力参变数的列线图，如图（系列）所示.冷却幅宽曲线的变量至少要包括设计值，8080%设计值和 120%120%设计值三条冷却幅宽曲线.设计点应在曲线图上暗示.时间：二O二一年七月二十九日（2）设计单元应提供相当于设计冷却水量的90%90%、100%100%、战计寿印水城的跖时操件曲微冷却塔能力简直定.将设计单元提供的性能曲线转化绘制成在试验条件下确定冷却塔能力的列线图.其步伐首先以试验湿球温度胆为基础，绘制一组以冷却幅宽臼为横