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技术文章
冷却塔的热力计算 |
阅读次数:4660 发布时间:2012/7/17 14:42:16 |
冷却塔的任务是将一定水量Q,从水温t1冷却到t2,或者冷却△t=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,我们必须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)散热系数 (2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小,对塔内压力变化影响也很小,所以计算中压力取平均大气压力值。 (3)认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致,也就是不考虑水侧的热阻。 (4) 在热平衡计算中,由于蒸发水量不大,也可以将蒸发水量忽略不计。 (5) 在水温变化不大的范围内,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焓差法、湿差法和压差法等,其中*常用的是麦克尔提出的焓差法,以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。 麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式,统一为一个以焓差为动力的传热公式。在方程式中,麦克尔引进入刘易斯关系式,导出了以焓差为动力的散热方程式。 式中: 将式(1)代入冷却塔内热平衡方程: 式中:
并引入系数K: 式中 经整理,并积分后,可得冷却塔热力计算的基本方程式: 上式的左端表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 (3)式的右端表示冷却任务的大小,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 由于水温不是空气焓的直接函数,直接积分有困难,所以,在求解冷却数的时候,一般均采用近似积分方法。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、对数及算术平均焓差法,以及不少的经验曲线与图表,这里只介绍美国冷却塔协会(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)所推荐,在美国及日本均被采用。这种积分方法是将积分式 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四等分,求各份中点的焓差,然后代入公式计算。如果按倍数划分时,各分点相应的焓差如下表所示。
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,进水温度t1,大气压力pa,干球温度θ1,湿球温度τ1。则要求计算:出水温度t2,通气量G,出塔空气干球温度θ2,出塔空气湿球温度τ2。 冷却塔的设计是一个试算过程,即根据给定条件,选定塔的尺寸及内部部件,然后计算水温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,同时也计算通气量及排气温度。 原创作者:江苏良一冷却设备有限公司 |