冷却数计算程序
纯电机车冷却性能计算
55
管内 径 (mm) 19 19 19 50
流速v m/s 0.774 0.774 0.774 0.1118
局部阻力kpa 6.765 12.18 3.325 0.09 22.36
冷却液参数 比热容 电机 kJ/kg*℃
散热功率KW
电机控制器 三合一
总散热功率
3.412
8
2
0.38
10.38
水箱局部阻 三合一局部阻力系 水管流速 雷诺数 力系数ξ 数ξ v re=vd/ν （P=ξ *ρ v² （P=ξ *ρ v²/2） m/s /2） 0.543524 4382.5887
21.16809759 38.10257566 13.48172666 10.40454333 总散热量 计 算 KJ/S 结 Q=PT 果 10.38 m³/s Q水=Q/（C* ρ *△t） 需要水流量
L/min
m/s（19mm）
m/s m/s （55mm） （25mm）
0.000219321 13.15927036 0.773933598
0.111756 0.447024
三合一 水箱
三合一参数 流速v m/s 压力差 （MPa） 管径 m
管参数 半径 m 管长 m 流量 流速v （l/mi m/s n) 40
电机参数 计 算 流量 输 （l/min) 入 16 计 算 参 数 流速v m/s
电机控制器 压力差 流量 （MPa） （l/min)
三合一参
m³/s
压力差（MPa）
0.000266667 0.941004876 0.01
0.018
25
电机控制器 电机局部阻 局部阻力系 力系数ξ 数ξ （P=ξ *ρ v² （P=ξ *ρ v² /2） /2）
章— 冷却塔热力计算基本方程
三、冷却塔的性能
（1）热力性能 （2）空气阻力特性 （定一 ：）填料公的式容：积散质系数βXV及特性数N′的求
βxvV Cw t1 dt
Q K t2 ii
左侧： N xvV
Q
βxvV—蒸发水量。 Q—总水量。 N′—是两者的比值 。
填料的容积散质系数：βxV 是填料散热能力的综合参数，取决于材料、构 造、尺寸、布置、高度：
水的散热 K 1CwQdt空气吸 G热 di 即： di 1 Q
Cwdt K G
令： G (气水比)
Q
di 1 tg Cwdt K
表示di与dt成直线关系,斜率为:
1 K
积分下式:边界条件用塔底空气焓i1和水温t2 。
Gdi
1 K
CwQdt
G(i2
i1)
Cw K
Q(t1
t2
)
i2 i1 (t1 K t2 )Q G C w i1 (t1 K t2 )C w (k/k J)g
iijj1列 入CKwjd表t 第λ—5列气。水比
G Q
（7）求
1 i
j
倒数，列入表第六列。
（8）求N i ： 用抛物线法，把（2）视为
抛物线，取两格，由三个点，
如：
1i0,t0,1i1,t1,1i2,t2
这三点视为抛物线（不是
抛物） 。所围面积：
3t1i0
4 i1
1 i2
N C K w t t 2 1 i d i 3 C t K w 1 i 0 4 i 1 2 i 2 4 i 3 2 i 4 4 i 5 i 2 n 2 i 4 n 1 1 i n
（Csh=Cg+Cqx=1+1.84x） （近似值）（实验）
冷却塔的热力计算
冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。
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α，散质系数v β，以及湿空气的比热c ，在整个冷却过程被看作是常量，不随空气温度及水温变化。
(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，其中最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。
()dV h h dH t xv q 0"-=β （1）式中：q dH —— 水散出热量；xv β —— 以含湿差为基准的容积散质系数()[]kg kg s m kg //3⋅⋅ ；"t h —— 温度为水温t 时饱和空气比焓 (kg kJ /)； 0h —— 空气比焓 (kg kJ /)。
将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )； u Q —— 蒸发水量 (s /g k ) t —— 水温度 （℃）并引入系数K ：m w u m u w r tc Q r t Q c K 2211-=-=式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t wxv h h dt c Q vK β （3） 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'Ω表示，即：Q VK xv β=Ω'（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'Ω表示，也即：⎰-=Ω120"t t t w h h dt c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。
甲醇冷凝器设计计算
甲醇冷凝器设计计算在甲醇生产过程中，甲醇冷凝器是一个非常重要的设备。
它的主要功能是冷却甲醇蒸汽，使其凝结成液体。
在设计和计算甲醇冷凝器时，需要考虑一些关键参数，如冷却介质的温度、流量以及甲醇蒸汽的压力等。
下面将详细介绍甲醇冷凝器的设计计算过程。
首先，需要确定甲醇冷凝器的工作条件。
这包括甲醇蒸汽的进口温度和压力，以及冷却介质的出口温度和流量。
在这里，我们假设甲醇蒸汽的进口温度为110℃，压力为0.5MPa，冷却介质的出口温度为30℃，流量为5t/h。
接下来，需要根据冷却介质的温度和流量，以及甲醇蒸汽的压力，计算出甲醇冷凝器的冷却面积。
这可以通过以下公式计算：Q = U × A × ΔTlm其中，Q为传热量，U为传热系数，A为冷却面积，ΔTlm为对数平均温差。
传热系数U可以通过经验公式进行估算，如Dittus-Boelter公式：Nu=0.023×Re^0.8×Pr^0.33其中，Nu为努塞尔数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数。
雷诺数和普朗特数可通过以下公式计算：Re=ρ×v×Dh/μPr=μ×Cp/k其中，ρ为流体密度，v为流体速度，Dh为流动直径，μ为动力粘度，Cp为恒压比热容，k为热导率。
此外，对数平均温差ΔTlm可以通过以下公式计算：ΔTlm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)其中，ΔT1为冷却介质的进口温度与甲醇蒸汽的出口温度之差，ΔT2为冷却介质的出口温度与甲醇蒸汽的进口温度之差。
利用以上公式，可以计算出甲醇冷凝器的冷却面积A。
根据具体参数，可以得出甲醇冷凝器的冷却面积为100m²。
最后，需要根据甲醇冷凝器的冷却面积和其他设计要求，选择合适的设备型号和尺寸。
这包括选择合适的换热管和冷却塔等设备，以及确定其数量和尺寸。
需要注意的是，以上只是甲醇冷凝器设计计算的基本步骤和方法。
实际的设计过程中，还需要考虑到具体工艺要求、安全性和经济性等因素。
冷却塔热力计算的数学模型
作者简介: 环境工程系主任 副教授 通讯处: 300381 天津市西青区津静公路
环境保护是利在当代、 福及子孙的大事。
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a b
。 要使数值积分达到一定的精确度, d x 的真值 I 需要在计算程序中设置精度控制语句, 当分点 数达到 n 时的数值积分值与真值 I 的差值小于 精度控制限 Ε , 即可完成积分计算。 当未达到精 度要求时, 则由控制语句使计算进入分点数加 倍后的下一次积分计算。 2. 3 龙贝格 (Rom berg ) 方法的引用 [ 3 ] 为了使积分值具有辛普森积分的较高精确 度又能节省计算工作量, 使每次计算时能利用 上次计算中已经算出分点上的函数值, 引用龙 贝格方法, 即把辛普森积分公式表示为梯形积 分公式分点加倍前后两次积分结果的线性组 合, 这给编制程序带来很大的便利。 在式 ( 5) 中, 令:
6 (
h
中国给水排水
)4
4
1996 V o l . 12 N o. 5
t ——塔内某点水温, ℃
I - Y 2n = I- Y n
2
h
1 = 16
( 11) ( 12)
得 I - Y 2n =
1 ( Y 2n - Y n ) 15
式 ( 12) 即成为以分点加倍前后两次辛普森积分 值之差形式表示的截断误差。 由于被积函数形 式复杂、 积分公式的余项难以求出, 故采用事后 估计的方法控制计算精度, 给编制计算程序带 来很大便利。 从误差限定义出发, 若误差限为 Ε 时可写 成: ( 13) I - Y 2n < Ε 由式 ( 12) 和 ( 13) 可得: 1 ( 14) Y 2n - Y n < Ε 15 ( 15) 即 Y 2n - Y n < 15Ε 式 ( 15) 即为实际用于计算的积分误差控制公 式。 3 冷却塔热力计算第一类问题求解 这类问题的核心是求解 d N ’ = cΚ N = C w
10章—4冷却塔热力计算基本方程
（8）求N i ： 用抛物线法，把（2）视为 抛物线，取两格，由三个点， 如： 1 1 1
i , t1 , i , t 2 i , t 0 , 0 1 2
这三点视为抛物线（不是 抛物） 。所围面积：
xv
Q
dV
Cwdt K i i
t1
xv
Cw V Q K
dt t2 i i
在Merkel方程基础上建立的冷却塔基本计算方 程（以焓差为推动力） xv Cw t dt
Q V K
1
t2
i i
冷却塔所具有 的散热能力
冷却任务的大小， 对冷却塔的要求。
由式:
1 C wQdt 空气吸热 Gdi 水的散热 K
即： 令：
di 1Q Cwdt K G
G (气水比) Q
di 1 tg Cwdt K
1 K
表示di与dt成直线关系,斜率为: 积分下式:边界条件用塔底空气焓i1和水温t2 。
1 Gdi K CwQdt Cw G(i2 i1 ) Q(t1 t2 ) K (t1 t2 ) Q (t1 t2 ) i2 i1 Cw i1 Cw (kJ / kg ) K G K
xv
K imV
可知：V可越小（填料、塔体均可小）
（3）t2越小（t2－τ）值越小→△i也越小， 冷却困难；V增大。 一般要求t2－τ≮3~5℃
G （4） 的变化，使操作线斜率变化 Q
λ↗ → 斜率 λ ↗ →风量G↗ → 电耗↗
设计时λ应在最佳范围。
1 K↘→△im↗
→有利冷却
冷却系统计算
三、水泵的设计要点及计算
（一）、水泵的设计要点
在水泵结构中，影响效率的主要关键是轮叶和蜗壳的形状，而影响可靠性的关键是水封。
（二）、水泵的计算
水泵主要根据所需的泵水量和泵水压力来选择，其程序大致如下：
1．确定水泵的泵水量
水泵的泵水量 可根据冷却水的循环量按下式初步确定：
（米3/秒）（1-3）
式中 ---空气进入散热器以前与通过散热器以后的温度差，通常
=10~80℃
---空气的比重，可近似取 =千克/米3
---空气的定压比热，可近似取 =千焦/千克.度
额定功率：（取 =75℃）
∴对于420马力发动机 =(60**发动机 =(60**=2.7670米3/秒
---水的比热，可近似取 =千焦/千克.度
取 =12℃
额定功率：
∴对于420马力发动机 =（12*1000*）=（米3/秒）=(L/min)
∴对于360马力发动机 =（12*1000*）=（米3/秒）=(L/min)
∴对于310马力发动机 =（12*1000*）=（米3/秒）=(L/min)
最大扭矩：（对应转速1300~1600）
式中 ---冷却水的循环量（米3/秒）
---水泵的容积效率，主要考虑水泵中冷却水的泄露，一般取~
2．确定水泵的泵水压力（ ）
水泵的压力应当足以克服冷却系统中所有的流动阻力并得到必要的冷却水循环的流动速度；此外，为了冷却可靠，在工作温度下水在任一点的压力均应大于此时饱和蒸气压力。当压力不够时，水泵入口处可能发生气蚀现象，因此此处的压力最低。
---叶片出口安装角，一般取 =240~500；
---液力效率 =~；
冷却系统计算
冷却系统计算一、闭式强制冷却系统原始参数都以散入冷却系统的热量Q W 为原始数据，计算冷却系统的循环水量、冷却空气量，以便设计或选用水泵、散热器、风扇1．冷却系统散走的热量Q W冷却系统散走的热量Q W ，受很多复杂因素的影响，很难精确计算，初估Q W ，可以用下列经验公式估算：3600h N g Q ueeWA（千焦/秒） （1-1）A ---传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对汽油机A=0.23~0.30，对柴油机A=0.18~0.25ge---内燃机燃料消耗率（千克/千瓦.小时）Ne---内燃机功率（千瓦）hu---燃料低热值（千焦/千克）如果内燃机还有机油散热器，而且是水油散热器，则传入冷却系统中的热量，也应将传入机油中的热量计算在冷却系统中，则按上式计算的热量Q W 值应增大5~10%一般把最大功率（额定工况）作为冷却系统的计算工况，但应该对最大扭矩工况进行验算，因为当转速降低时可能形成蒸汽泡（由于气缸体水套中压力降低）和内燃机过热的现象。
具有一般指标的内燃机，在额定工况时，柴油机g e 可取0.21~0.27千克/千瓦.小时，汽油机g e 可取0.30~0.34千克/千瓦.小时，柴油和汽油的低热值可分别取41870千焦/千克和43100千焦/千克，将此值带入公式即得汽油机Q W =（0.85~1.10）N e 柴油机Q W =（0.50~0.78）N e车用柴油机可取Q W=（0.60~0.75）N e，直接喷射柴油机可取较小值，增压的直接喷射式柴油机由于扫气的冷却作用，加之单位功率的冷却面积小，可取Q=（0.50~0.60）N e，精确的Q W应通过样机的热平衡试验确定。
W取Q W=0.60N e考虑到机油散热器散走的热量，所以Q W在上式计算的基础上增大10% 额定功率：∴对于420马力发动机Q W=0.6*309=185.4千焦/秒增大10%后的Q W=203.94千焦/秒∴对于360马力发动机Q W=0.6*266=159.6千焦/秒增大10%后的Q W=175.56千焦/秒∴对于310马力发动机Q W=0.6*225=135千焦/秒增大10%后的Q W=148.5千焦/秒最大扭矩：∴对于420马力发动机Q W=0.6*250=150千焦/秒增大10%后的Q W=165千焦/秒∴对于360马力发动机Q W=0.6*245=147千焦/秒增大10%后的Q W=161.7千焦/秒∴对于310马力发动机Q W=0.6*180=108千焦/秒增大10%后的Q W=118.8千焦/秒2．冷却水的循环量根据散入冷却系统中的热量，可以算出冷却水的循环量V Wct V wwwWWγ∆=（米3/秒） （1-2）式中 t w ∆---冷却水在内燃机中循环时的容许温升，对现代强制循环冷却系，可取t w ∆=6~12℃γw ---水的比重，可近似取γw =1000千克/米3cw---水的比热，可近似取c w =4.187千焦/千克.度取t w ∆=12℃额定功率：∴ 对于420马力发动机V W =203.94/（12*1000*4.187）=4.06X10-3（米3/秒）=243.54(L/min)∴对于360马力发动机V W =175.56/（12*1000*4.187）=3.49X10-3（米3/秒）=209.65(L/min)∴对于310马力发动机V W =148.5/（12*1000*4.187）=2.96X10-3（米3/秒）=177.33(L/min)最大扭矩：（对应转速1300~1600）∴ 对于420马力发动机V W =165/（12*1000*4.187）=3.28X10-3（米3/秒）=197.03(L/min)∴对于360马力发动机V W =161.7/（12*1000*4.187）=3.22X10-3（米3/秒）=193.10(L/min)∴∴对于310马力发动机V W =118.8/（12*1000*4.187）=2.36X10-3（米3/秒）=141.87(L/min)3．冷却空气需要量冷却空气的需要量V a 一般根据散热器的散热量确定。