成品冷却塔的计算选用

1、非标状态下成品冷却塔的选用引言：工程设计中常用冷却塔设计规范有：玻璃纤维增强塑料冷却塔（第1部分：中小型玻璃纤维增强塑料冷却塔）（GB/T 7190.1-2008）（简称塑冷1）玻璃纤维增强塑料冷却塔（第2部分：大型玻璃纤维增强塑料冷却塔）（GB/T 7190.2-2008）（简称塑冷2）机械通风冷却塔工艺设计规范GB/T50392-2006（简称机冷）工业循环水冷却设计规范GB/T50102-2003（简称工冷）其中机冷及工冷均针对工业构筑冷却塔的工艺设计，较详尽的介绍了冷却塔的工艺设计及计算方法；机冷第1.0.2条明确规定：不适用于开放式冷却塔、喷射式冷却塔、小型玻璃钢冷却塔的设计。玻璃纤

2、维增强塑料冷却塔（1，2）中的主要计算公式大量套用前述规范条文，对工程中大量应用的小型成品塑料冷却塔的选用计算却极少涉及。空调工程中制冷设备在稳定工作状态下，制冷机的排热相对稳定，尚可参照生产厂家提供的标准状态下的数据进行适当的修正后选用，运行结果不致出太大的偏差；而在工业企业中，承载废热的液体温度常远远偏离标准状态，如何进行这类冷却塔的选型，找到一种便捷的方法对冷却结果进行预判并制定合理的设计方案便成了笔者一直努力的方向。 一；设计环境建筑给排水设计规范GB50015-2003（2009）第3.10.2条：冷却塔设计计算所选用的空气干球温度和湿球温度，应与所服务的空调等系统的设计空气干球温度

3、和湿球温度相吻合，应采用历年平均不保证50h的干球温度和湿球温度。其条文解释：“本条规定：国家采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003第3.2.7条规定：夏季空气调节室外计算干球温度，应采用历年平均不保证50h的干球温度；第3.2.8条规定：夏季空气调节室外计算湿球温度，应采用历年平均不保证50h的湿球温度”民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012第4.1.6条：夏季空调室外计算干球温度，应采用历年平均不保证50小时的干球温度；第4.1.7条：夏季空调室外计算湿球温度，应采用历年平均不保证50小时的湿球温度机冷GB/T50392-2006第4.0.4条：应以日平均湿

4、球温度为基础数据进行统计宜采用当地多年平均的每年最热时期3个月中最热天数不超过510天的日平均湿球温度作为湿球温度，并以与之对应的日平均干球温度、大气压作为设计干球温度、大气压。工冷GB/T50102-2003第2.1.11条：冷却塔的最高冷却水温不应超过生产工艺允许的最高值；计算冷却塔的最高计算水温的气象条件应符合下列规定：1， 根据生产工艺的要求，宜采用按湿球温度频率统计方法计算的频率为5%10%的日平均气象条件；2， 气象资料应采用近期连续不少于5年，每年最热时期不少于三个月（一般为6、7、8三个月）的日平均值3， 当产品或设备对冷却水温的要求极为严格或要求不高时，根据具体要求，也可适当

5、提高或降低气象条件标准由以上各不同规范对气象条件的要求可以看出：各规范针对不同的设计对象所提要求的严格程度是不同的；建水GB50015-2003（2009）的条文针对的是空调工程中所用到的冷却塔，其气象条件对应于暖通专业中对冷却水的要求；机冷GB/T50392-2006和工冷GB/T50102-2003针对工业冷却用水，其对水温的要求相对宽范，所提气象要求也较灵活；由于暖通规范中气象资料比较完善，本文虽讨论工业高温冷却水的问题，基础资料仍取自暖通规范，这并不影响对问题本质的探讨。三，基础资料以苏州地区气象资料为例： 统计年份：19712000；该资料的跨度满足各规范对统计时间的要求夏季空气调节

6、室外计算干球温度：34.4夏季空气调节室外计算湿球温度：28.3夏季通风室外计算相对湿度：70%冬季通风室外计算温度：3.7夏季室外大气压力：100.37KPa四，基本计算4.1饱和水蒸汽分压计算P=2.0057173-3.142305（-）+8.2-0.0024804（373.16-T）4.1.1进塔空气在湿球温度下（28.3）的水蒸汽分压（KPa）P=2.0057173-3.142305（-）+8.2-0.0024804373.16-（273.1628.3）=0.00289364+0.7598561947-0.17784468=0.585P=3.846KPa4.1.2进塔空气在干球温度下（

7、34.4）的水蒸汽分压（KPa）P=2.0057173-3.142305（-）+8.2-0.0024804373.16-（273.1634.4）=0.2096308388+0.6885149038-0.16271424=0.7354P=5.437Kpa4.1.3进塔空气在干球温度下（50）的水蒸汽分压（KPa）P=12.335Kpa4.1.3进塔空气在干球温度下（60）的水蒸汽分压（KPa）P=19.917Kpa4.1.3进塔空气在干球温度下（70）的水蒸汽分压（KPa）P=31.16Kpa4.2进塔空气相对湿度= P-A（）/ P=3.8460.0007974*100.37（34.428.3

8、）/5.4370.6175 4.3进塔空气的焓值（KJ/Kg）=1.006+0.622（2500+1.858）P/（P-P）=1.006*34.4+0.622（2500+1.858*34.4）*0.6175*5.437/（100.37-3.846）=34.6064+5354.147566/96.524=90（KJ/Kg）=1.006*34.4+0.622（2500+1.858*34.4）*0.6175*5.437/（100.37-3.846）=34.6064+5354.147566/96.524=90（KJ/Kg）出塔空气焓： 温差5=+=90+=119.4（KJ/Kg）温差10=+=90+=

9、148.76（KJ/Kg）温差15=+=90+=178（KJ/Kg）温差20=+=90+=207.5（KJ/Kg）温差25=+=90+=236.8（KJ/Kg）温差30=+=90+=256.3（KJ/Kg）温差35=+=90+=295.6（KJ/Kg）塔内空气平均焓温差5=（+）/2=104.7（KJ/Kg）温差10=（+）/2=119.4（KJ/Kg）温差15=（+）/2=134（KJ/Kg）温差20=（+）/2=148.7（KJ/Kg）温差25=（+）/2=163.4（KJ/Kg）温差30=（+）/2=173（KJ/Kg）温差35=（+）/2=193（KJ/Kg）4.4饱和空气的焓值（KJ

10、/Kg）=1.006+0.622（2500+1.858）P/（P-P）温度为37时，=144.2温度为50时，=277.3温度为60时，=464.5温度为70时，=811.1五，推导逆流冷却塔热力学平衡基本方程（-h）dV=QdtN=V/Q=dtV-冷却塔填料体积，-淋水填料的容积散质系数，kg/.hQ-进塔热水流量，kg/hN-冷却数-水的比热，KJ/kg.t2-出塔水温，K-考虑蒸发水量传热的流量系数 K=1-t2/586-0.56（t2-20）K30=0.95 K35=0.94 K40=0.93 K45=0.92 K50=0.912 K32=0.945对于一个选定的成品冷却塔来说，填料的

11、体积V是固定的；容积散质系数也是相对不变的；本文主要目标是讨论不同进水水温下的冷却效果，因此生产工艺中的排水也是已知的，不去讨论它的变化；因此，冷却塔的冷却数即是一个定数，所不同的是冷却塔的出水水温，如下式： dt=dt上式按相关规范可采用辛普逊公式近似求解dt=（+）=（0.046+0.197+0.04）=1.04N=1.04=dt通过试算（试算过程过于繁琐，本文不列出过程），进水水温为70时，出水水温约39进水水温为60时，出水水温约37；进水水温为50时，出水水温约36；结论：1：由于进水水温的提高，增加了传热的动力，使冷却塔的换热量远大于标准进水水温时的换热量，但在不提高气水比的情况下，一次换热无法达到设备标准状态下的出水温度；在此情况下，需通过其它辅助手段，如增加冷却水池预冷或采用冷却塔两次冷却.2：