第7章流体输配

1、47-12022-4-14内内 容容7.17.22022-4-7.647-27.1 混合式换热器的形式与结构混合式换热器的形式与结构 混合式换热器按用途可分为：混合式换热器按用途可分为：v冷却塔（或称冷水塔冷却塔（或称冷水塔) v气体洗涤塔（或称洗涤塔）气体洗涤塔（或称洗涤塔）v喷射式热交换器喷射式热交换器v混合式冷凝器混合式冷凝器7.1.1 混合式换热器的种类混合式换热器的种类 2022-4-1447-3（1） 冷却塔（或称冷水塔冷却塔（或称冷水塔) ) 用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使

2、用提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用2022-4-1447-4（2） 气体洗涤塔（或称洗涤塔）气体洗涤塔（或称洗涤塔） 空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式一种特殊形式 用来洗涤气体中的某些组分，如有害气体、灰尘等用来洗涤气体中的某些组分，如有害气体、灰尘等立式洗涤塔立式洗涤塔喷淋室喷淋室2022-4-1447-5（3） 喷射式热交换器喷射式热交换器 压力较高的流体由喷管喷出低压流体被引入混合室压力较高的流体由喷管喷出低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热传质，并一同进入扩散管。与射流直接接触进行传热传质，并一同进入扩散管。2

3、022-4-1447-6（4） 混合式冷凝器混合式冷凝器用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝 2022-4-1447-77.1.2 喷淋室的类型和构造喷淋室的类型和构造 （1） 喷喷淋室的构造淋室的构造 2022-4-1447-82022-4-1447-10（2）喷淋室的类型喷淋室的类型v卧式、立式卧式、立式(处理小风量，占地面积小处理小风量，占地面积小)v单级，双级单级，双级v低速低速(23m/s)，高速，高速(3.56m/s，Carrier产品产品 810m/s)v带填料式带填料式(增加喷水效率增加喷水效率)2022-4-1447-1147-122022-4

4、-147.1.3 冷却塔的类型与结构冷却塔的类型与结构 （1）冷却塔类型）冷却塔类型 根据水与水接触方式分为：根据水与水接触方式分为： 干式冷却塔；干式冷却塔； 湿式冷却塔。湿式冷却塔。按通风方式分为按通风方式分为：v自然通风冷却塔；自然通风冷却塔； v机械通风冷却塔。机械通风冷却塔。按热水和空气的流动方向分为：按热水和空气的流动方向分为：v逆流式冷却塔；逆流式冷却塔； v横流（交叉流）式冷却塔横流（交叉流）式冷却塔。2022-4-1447-13冷冷却却塔塔结结构构2022-4-1447-14冷却塔作用原理示意图冷却塔作用原理示意图2022-4-1447-15自然通风自然通风机械通风机械通风横

5、流横流逆流逆流2022-4-1447-16（2）冷却塔构造）冷却塔构造 1）淋水装置（填料）淋水装置（填料） 作用：增大水与空气的接触面积、接触时间，促作用：增大水与空气的接触面积、接触时间，促进水气进水气 之间的热质交换。之间的热质交换。按水在冷却塔中的形状可分为按水在冷却塔中的形状可分为：v点滴式；点滴式；v薄膜式；薄膜式； v点滴薄膜式点滴薄膜式。2022-4-1447-17倾斜式倾斜式阶梯式阶梯式棋盘式棋盘式方格式方格式点滴式淋水装置板条布置方式点滴式淋水装置板条布置方式2022-4-1447-18淋水片淋水片双向波双向波S波波六角蜂窝六角蜂窝薄膜式淋水装置填料薄膜式淋水装置填料斜折波

6、斜折波2022-4-1447-19利用多层网格板淋水利用多层网格板淋水点滴薄膜式淋水装置点滴薄膜式淋水装置2022-4-1447-202）配水系统）配水系统作用作用：将循环水均匀的分配到整个淋水面积：将循环水均匀的分配到整个淋水面积常用的配水系统有常用的配水系统有：v槽式；槽式；v管式；管式； v池式。池式。2022-4-1447-21槽式配水系统槽式配水系统管式（旋转）配水系统管式（旋转）配水系统池式配水系统池式配水系统2022-4-1447-223）通风筒）通风筒2022-4-1447-237.2 影响混合式设备热质交换的主要因素影响混合式设备热质交换的主要因素（1）喷嘴排数喷嘴排数 单排

7、不如双排，三排与双排差不多。单排不如双排，三排与双排差不多。 实际中多用两排；实际中多用两排； 当喷水量大使水压较大时，采用三排。当喷水量大使水压较大时，采用三排。 1) )气水间焓差；气水间焓差；2）空气流动状况；）空气流动状况；3）水滴大小；）水滴大小；4）水气比；）水气比；（红色（红色字体内容前边字体内容前边已经讲已经讲过，下面讲第五方面）过，下面讲第五方面） 5）设备的结构特性（以喷淋室为例）设备的结构特性（以喷淋室为例）2022-4-1447-24（2）喷嘴密度喷嘴密度 密度过大：水苗互相重叠。密度过大：水苗互相重叠。 密度过小：水苗不能覆盖整个喷淋室端面。密度过小：水苗不能覆盖整个

8、喷淋室端面。 一般取一般取1324个个/m2排。排。 增大喷水量可采用增大水压，如果水压过大，增大喷水量可采用增大水压，如果水压过大， 则则可增加喷嘴排数。可增加喷嘴排数。（3）喷水方向喷水方向 1排：逆喷；排：逆喷； 2排：对喷；排：对喷； 3排：排：1顺顺2逆。逆。2022-4-1447-25（4）排管间距排管间距 间距过小：水苗互相重叠。间距过小：水苗互相重叠。 间距过大：水苗不能覆盖管排间的整个空间。间距过大：水苗不能覆盖管排间的整个空间。 使用使用Y1型喷嘴，一般取型喷嘴，一般取600mm。（5）喷嘴孔径喷嘴孔径 孔径孔径过小：容易堵塞；过小：容易堵塞； 孔径孔径过大：水滴大，比表面

9、积小。过大：水滴大，比表面积小。（6）空气与水的初参数空气与水的初参数 空气与水的初参数决定了空气与水的热质交换空气与水的初参数决定了空气与水的热质交换过程过程2022-4-1447-267.3 混合式设备发生热质交换的特点混合式设备发生热质交换的特点1、空气与水表面之间既有热量交换，一般还有、空气与水表面之间既有热量交换，一般还有质量交换质量交换 。2、根据喷水温度不同，二者之间可能仅有显热、根据喷水温度不同，二者之间可能仅有显热交换；也可能既有显热交换，又有质量交换交换；也可能既有显热交换，又有质量交换引起的潜热交换，显热交换与潜热交换之和引起的潜热交换，显热交换与潜热交换之和构成它们之间

10、的总热交换构成它们之间的总热交换 。3、在实际的喷淋室里，喷水量总是有限的、在实际的喷淋室里，喷水量总是有限的 ，空，空气与水的接触时间也不可能很长，所以空气气与水的接触时间也不可能很长，所以空气状态和水温都是不断变化的，而且空气的终状态和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也很难达到饱和。状态也很难达到饱和。 7.3.1 喷淋室热质交换的特点喷淋室热质交换的特点2022-4-1447-27用喷淋室处理空气的实际过程用喷淋室处理空气的实际过程 A123tw1twtwtw2=100%(a) 水水tw1tw2空气空气顺流顺流A=100 %123tw1twtwtw2(b)tw1tw2逆流逆流2022

11、-4-1447-287.3.2 冷却塔热质交换的特点冷却塔热质交换的特点v冷却塔内水的降温主要是由于水的蒸发换热和气水之间冷却塔内水的降温主要是由于水的蒸发换热和气水之间的接触传热。因为冷却塔多为封闭形式，且水温与周围的接触传热。因为冷却塔多为封闭形式，且水温与周围构件的温度都不很高，故辐射传热量可不予考虑；构件的温度都不很高，故辐射传热量可不予考虑； v在冷却塔内，不论水温高于还是低于周围空气（干球）在冷却塔内，不论水温高于还是低于周围空气（干球）温度，总能进行水的蒸发温度，总能进行水的蒸发 。取显热为取显热为Q，潜热为，潜热为Q，则水放热量为：，则水放热量为：Q= Q+ QQQ Q= Q-

12、 Q Q= Q- Q=0水温下降干球温度干球温度湿球温度湿球温度蒸发冷却蒸发冷却既有显热，又有潜热交换，水可降温至低于空气温度。既有显热，又有潜热交换，水可降温至低于空气温度。2022-4-1447-297.4 喷淋室的热工计算喷淋室的热工计算7.4.1 喷淋室的热交换效率系数和接触系数喷淋室的热交换效率系数和接触系数123t2tw2t3ts2i1t1i2ts121tw1452022-4-1447-30123t2tw2t3ts2i1t1i2ts121tw14511221122111112211)(1)()()()(514521wswswswswswswwsstttttttttttttttt（1

13、）喷淋室的热交换系数（第一热交换效率、喷淋室的热交换系数（第一热交换效率、全热交换效率）全热交换效率）2022-4-1447-31123t2tw2t3ts2i1t1i2ts121tw145;13122利用相似三角形对应边成比例：利用相似三角形对应边成比例：112211223132sstttt得近似表达式：得近似表达式：112221sstttt（2）喷淋室的接触系数（第二热交换效率、）喷淋室的接触系数（第二热交换效率、通用热交换效率）通用热交换效率）313213132313121131222022-4-1447-3211121112111121312121)(1312sssssstttttttt

14、tttttttttt123t2t3=ts1=ts2t1绝热加湿过程的接触系数绝热加湿过程的接触系数2022-4-1447-337.4.2 喷淋室热交换效率系数和接触系数的实验公式喷淋室热交换效率系数和接触系数的实验公式 nmnmvAvA)()(21各系数见p287附录7-1 附录附录5-8是在管嘴密度为是在管嘴密度为13个个/(m2排排)条件下的数据，条件下的数据，当喷嘴密度变化较大时应进行修正。当喷嘴密度变化较大时应进行修正。2022-4-1447-34计算类型计算类型已知条件已知条件求解内容求解内容设计计算设计计算空气量空气量G喷淋室结构，喷淋室结构，喷水量喷水量W冷水初、终温冷水初、终温

15、tw1，tw2空气初状态空气初状态t1，ts1，i1空气终状态空气终状态t2，ts2，i2校核计算校核计算空气量空气量G空气终参数空气终参数t2，ts2，i2，冷，冷水终温水终温tw2空气初参数空气初参数t1，ts1，i1喷淋室结构喷淋室结构, 喷水量喷水量W，冷水初温冷水初温tw17.4.3 喷喷淋室的计算类型淋室的计算类型2022-4-1447-357.4.4 喷淋室计算的主要原则喷淋室计算的主要原则 该喷淋室能达到的该喷淋室能达到的1, 2应该等于空气处理过程需应该等于空气处理过程需要的要的1 , 2 ； 该喷淋室喷出的水能够吸收（或放出该喷淋室喷出的水能够吸收（或放出)的热量应该的热量

16、应该等于空气失去（或得到等于空气失去（或得到)的热量。的热量。)()(1)(1)(21121122211221iiGttWcQttttvAttttvAwwssnmwswsnm由于由于W/G=, 所以所以：)(1221wwttcii2022-4-1447-367.4.5 喷淋室设计的计算方法喷淋室设计的计算方法（1）计算用方程组计算用方程组 11222112211)(1)(ssnmwswsnmttttvAttttvA)(122211wwssttctata计算中一般用湿球温度，而不用空气焓，取计算中一般用湿球温度，而不用空气焓，取a=i/ts)(1221wwttcii部分部分a值见值见p201表表

17、7-22022-4-1447-37hlWW （2）循环水量循环水量W Wx x的确定的确定 冷水冷水量量Wl、循环水量、循环水量Wx、回水（或溢流水）量、回水（或溢流水）量Wh )()(221lwlttciiGWlxWWWlxWWW221whllctWGictWGi喷淋室喷淋室G，i1G，i2W,tw1Wh,tw2Wl,tlWx,tw22022-4-1447-3822dddvH（3）喷淋室的阻力计算）喷淋室的阻力计算前后挡水板的阻力前后挡水板的阻力 喷嘴排管阻力喷嘴排管阻力 水苗阻力水苗阻力1）前后挡水板阻力）前后挡水板阻力2）喷嘴排管阻力）喷嘴排管阻力21 . 02vzHp3）水苗阻力）水苗

18、阻力PbHw118P：喷嘴前压力（：喷嘴前压力（atm）b：系数（单排顺喷：系数（单排顺喷-0.22，单排逆喷，单排逆喷0.13，双排对喷，双排对喷0.075）P202例题例题2022-4-1447-397.4.6 喷淋室的校核计算喷淋室的校核计算v喷淋室热工计算必须同时满足三个方程式，喷淋室热工计算必须同时满足三个方程式，而这样解出来的喷水初温必然是一个定值而这样解出来的喷水初温必然是一个定值。v 成本问题成本问题 如果水初温偏高一些（不是比计算值偏高如果水初温偏高一些（不是比计算值偏高很多很多)，但是将水量加大一些，是不是也可达，但是将水量加大一些，是不是也可达到同样的处理效果呢到同样的处

19、理效果呢?1111wlwlttttP205 例题例题2022-4-1447-407.5.1 冷却塔的热工计算方法冷却塔的热工计算方法(逆流逆流)（1）用焓差法计算冷却塔的基本方程用焓差法计算冷却塔的基本方程 AdZiidQx)( Merkel方程方程W-dW, tW, t+dtG, iG, i+di热平衡方程热平衡方程ctdWWdtctdWWdttWcdQ)()()(GdidQ ctdWcWdtGdi7.5 冷却塔冷却塔的热工计算的热工计算hmd填料比表面积填料比表面积2022-4-1447-41ctdWcWdtGdicWdtctdWGdiGdicWdtGdictdWGdi令：令：GdicWd

20、tGdictdW1GdictdWcWdtGdi1GdictdWK1KcWdtGdi 出口水温出口水温t2 10 20 30 40 501.00.9K2022-4-1447-42)()(2112ttKcWiiG)(2112ttGKcWiiAdZiidQx)( GdidQ 2121ttiidtKcWGdiKcWdtGdi KcWdtAdZiix )(2022-4-1447-43定义定义：按温度积分的冷却数（：按温度积分的冷却数（）NKcWdtAdZiix )(WAZdZWAdtiiKcxzxtt 0121定义定义：冷却塔：冷却塔N 121ttdtiiKcNWAZNx冷却冷却数表示冷却负荷与水面散热速度的比值数表示冷却负荷与水面散热速度的比值,N越大表示要求散热量大，所需淋水装置大；越大表示要求散热量大，所需淋水装置大；冷却塔冷却塔特性数特性数N表示冷却塔冷却能力。表示冷却塔冷却能力。2022-4-1447-44（2）冷却数的确定）冷却数的确定WVWAZNxVx可利用数值方法积分下式可利用数值方法积分下式 121ttdtiiKcN（3）特性数的确定特