第十五章 水的冷却与水质稳定

1、第15章 水的冷却与水质稳定湿空气的性质水冷却的基本原理冷却塔的工艺与设计循环冷却水水质稳定15.1湿空气的性质15.1.1 湿空气的热力学参数1.湿空气的压力 P=Pg+Pq P=RT10-3 Pg=gRg10-3 Pq= gRqT10-3 Pg、Pq干空气和水蒸汽在其本身分压下的密度，Kg/m3。 Rg干空气的气体常数，Rg=287.145J/（KgK ）。 Rq水蒸气的气体常数，Rq=461.53J/KgK 2 饱和水蒸气分压力 当空气在一定温度下，吸湿能力达到最大时，空气中的水蒸气处于饱和状态。水蒸气的分压称为饱和水蒸汽压（Pq ）。湿空气的饱和水蒸气分压只与温度有关，与大气压力无关。

2、0PqPq ： 3绝对湿度 绝对湿度每M3湿空气中所含水蒸汽的质量称为空气的绝对温度。其数值等于水蒸汽在分压Pq和湿空气温度T时的密度。(q)4相对湿度： =q/q= Pq/ PqPq= Pq Pq Pq 5含湿量：在含有一kg干空气的湿空气混合气体中，其所含水蒸汽的质量x（kg）称为湿空气含湿量， 也称为比湿，单位为kg/kg(干空气)6湿空气的密度 湿空气的密度随大气压力的降低和温度的升高而减小。 7湿空气的比热（Csh） 使总质量为（x）kg的湿空气（包括kg干空气和xkg水蒸汽）温度升高所需的热量，称为湿空气的比热，用Csh表示。Cshg+Cq x Csh=1.00+1.84x Csh

3、一般采用.KJ/(kg)8 湿空气的焓（i）湿空气的焓等于Kg干空气和含湿量x公斤水蒸汽的含湿量之和。iigxig以的水的热量为零：水蒸汽的焓以两部分组成：a. 汽化热r0 =2500kJ kgb.1kg干空气由升至所需的热量：15.1.2 湿空气的焓湿图：15.1.3 湿球温度（）和水的冷却理论极限：干湿球温度是空气的主要热力学参数，干球温度为一般温度计测得的气温。测定湿球温度时：）纱布必须完全包住水银球）风速m/s以上。湿球温度代表在当地气温条件下，水可能被冷却的最低温度，也即冷却构筑物出水温度的理论极限值。15.2水冷却的基本原理 15.2.1 水的冷却原理 水的冷却过程是通过蒸发传热和

4、接触传热实现的，水温的变化则是两者作用的结果。1522 接触传热量和蒸发传热量X1进塔空气含湿量X2出塔空气含湿量在冷却塔中，淋水填料邻接触表面积F的总传热量H为 15.3冷却塔的工艺与设计 理论公式计算法目前国内外常用的有两种：三变量分析法（t,Pq） 热水有接触散热传给空气的热量dHa将使空气干球温度升高。 空气通过dz段所增加的含湿量等于该段内水的蒸发量dQu,会引起空气中水蒸气分压Pq的增大。 dz段中，水放出了热量必然引起水温t的下降。 2两变量分析法（t,i） Merkel焓差方程为基础，麦克尔于1925年引用“焓”的概念。建立了麦克尔焓差方程： 从而只需分析水温t与i，i代替，P

5、 1531 麦克尔焓差方程 表示了热量交换和质量交换之间的速度关系。1、2、 空气所到的热量： K为考虑蒸发水量传热的流量系数。此即为逆流式冷却塔热力学计算基本方程。散热性能以及气、水流量有关，称为冷却塔的特性数。 1532 对热力学基本方程的讨论 xv：单位容积淋水填料在单位焓差的推动力的作用下，所能散发的热量。1533 逆流塔焓差法热力学基本方程图（it图）解1、 2空气操作线 起点：在t坐标上找到当地湿球温度值，作垂线交饱和焓曲线于B点，B点的纵坐标为i1，即为进入塔中空气的焓值。3焓差的物理意义：1534先根据it图作出用simpson积分法1535 冷却塔的性能：1、(1)(2)2淋

6、水填料性能：1）热水特性数： A，m或A,m,n等参数由模型塔或生产性塔试验求得。2）阻力特性：3）淋水填料模型塔与工业塔的热力学性能比较。4)当出塔时空气的含湿量恰好达到饱和（=1.0），此时空气的流量为理论空气需氧量。 1536 冷却数（N）与特性数（N）的统一。1537 横流式冷却塔基本公式的推导：1矩形横流塔基本公式的推导：单位时间水所散发的热量 单位时间空气所吸收的热量：由于i在x方向有变化，i在y方向有变化：右端表示冷却塔的冷却能力，左边为冷却任务时对冷却塔的要求。2求解：15.4循环冷却水水质稳定 15.4.1 循环冷却水水质特点和处理要求 15411 敞开式循环水冷却水具有的特

7、点 1循环冷却水的浓缩作用 2冷却水中CO2的散失和O2的增加 3. 循环冷却水的水质污染 4水温变化 项目要求条件允许值浊度（度）1.年污垢热阻9.510-5m2h0C/kJ2.有油类粘性污染物时,年污垢热阻1.410-4m2h0C/kJ3.腐蚀率0.125mm/a201.年污垢热阻1.410-4m2h0C/kJ2. 腐蚀率0.2mm/a501.年污垢热阻1.410-4m2h0C/kJ2. 腐蚀率0.2mm/a100电导率（us/cm）采用缓蚀剂处理3000总碱度（mmol/L）采用缓蚀剂处理7PH值6.59.015412循环循环冷却水的处理要求：1敞开式循环冷却系统对水的浊度，电导度，总碱

8、度，PH值等均有要求，详见表敞开式循环冷却系统冷却水主要水质指标2腐蚀率：. 概念(2).点蚀参数：点蚀时，腐蚀可用点蚀参数反应。点蚀系数越大，对金属危害越大。(4).缓蚀率：3污垢热阻：热交换器传热面由于沉积物沉积使传热系数下降，从而使热阻增加的量称为污垢热阻。 4循环冷却水结垢控制指标 不稳定的水：1.结垢性水 2腐蚀性水循环水结垢控制指标 影响因素：盐分浓缩：CaCO3,CaSO4,MgSO4结垢。 悬浮固体及有机物浓度。 热交换器提高了水温的影响。 水处理药剂。结垢控制参数控制指标CaCO3pHspH0pHs+（0.52.5）CaSO4溶解度Ca2+SO42-500000Ca3（PO4）2pHppH