冷却塔设计计算参考
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。
冷却塔设计计算举例
冷却塔设计计算举例冷却塔符号说明（名称及单位）这⾥列出的符号是按习惯形成和长期延⽤的统⼀符号。
实际上符号是⼈为定的，不同的名称可⽤各种符号来代替，但为便于识别和运⽤，尽可能予以统⼀。
常⽤的有关冷却塔设计计算的符号与名称⼤致如下：t 1——进冷却塔⽔温（℃）；t 2——出冷却塔⽔温（℃）；Δt——进、出冷却塔⽔温差（℃），即Δt =t 1 -t 2 ；t m——平均⽔温（℃），t m =（t 1 -t 2 ）／2 ；T——绝对温度（城），T =273 +ti ；θ——空⽓⼲球温度（℃）；τ——空⽓湿球温度（℃）；t 2 –τ——冷幅⾼（℃），此值越⼩，冷却效率越⾼；θ1 ——进冷却塔空⽓的⼲球温度（℃）；θ2 ——出冷却塔空⽓的⼲球温度（℃）；τ1 ——进冷却塔空⽓的湿球温度（℃）；τ2 ——出冷却塔空⽓的湿球温度（℃）；P a——⼤⽓压⼒（m m H g ），P a =P g +P q ；P g——空⽓中⼲空⽓的分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P q——空⽓中⽔蒸⽓的分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″τ1——进冷却塔空⽓温度为湿球温度τ1 时饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″θ1——进冷却塔空⽓温度为⼲球温度θ1 时饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）； P ″——饱和空⽓中⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″t1——空⽓为进冷却塔⽔温t 1 时饱和⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″t2——空⽓为出冷却塔⽔温t 2 时饱和⽔蒸⽓分压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；P ″tm——平均⽔温时饱和⽔蒸⽓压⼒（kg／cm2 ，或m m H g ）；Q——冷却塔冷却⽔量（m3／h 或kg／h ）；q——冷却塔淋⽔密度（m3／（m2· h ））；G ——进冷却塔的空⽓量，即风量（m3／h 或kg／h ）；g ——进冷却塔空⽓重量速度（kg／（m2·h ）或kg／（m2 ·s ））；有时表⽰重⼒加速度（m／s2 ）；V——外界风速风向（m／s）；i 1 ——进塔空⽓的焓（kcal／kg ）；i 2 ——出塔空⽓的焓（kcal／kg ）；i m ——平均温度时空⽓的焓（kcal／kg ）；i″1 ——空⽓温度为进塔⽔温t 1 时的饱和空⽓焓（kcal／kg ）；i″2 ——空⽓温度为出塔⽔温t 2 时的饱和空⽓焓（kcal／kg ）；i″m ——空⽓温度为进、出塔⽔温的平均温度t m 时的饱和空⽓焓（kcal／kg ）；γg——空⽓的密度（⽐重）（kg／m3 ）；γ——⽔的汽化热（kcal／kg ）；λ——⽓、⽔⽐（⽆量纲）；K——蒸发⽔量带⾛的热量系数（⽆量纲）；βxv ——以焓差为基准的容积散质系数（kg／（m 3·h ））；V m——塔内平均风速（m／s）；Z ——淋⽔填料装置⾼度（m ）；Z g ——淋⽔填料装置尾部⾼度（m ）；F——冷却塔内断⾯积（m2 ）；V——淋⽔填料装置有效容积（m3 ）：（注：有时表⽰⽔流或⽓流速度，m／s）；N （或Ω）——以温度进⾏积分的交换数（⽆量纲）；Σhi——空⽓总阻⼒（mmH2O）；hi ——进塔空⽓各部分的阻⼒（mmH2O）；D N——⽔管⼦内径（m m ）；L——管⼦长度（m ）；n——有时表⽰转速（r／min ）；有时表⽰根数；有时表⽰孔眼数；ηi——表⽰电机、风机、传动装置等效率（%）；ξi——流体（⽔或空⽓）有关阻⼒系数。
冷却塔设计计算举例
冷却塔设计计算举例冷却塔是一种常用的热交换设备，主要用于将热水冷却至一定温度。
其设计计算是为了保证冷却效果和安全性能。
下面以一个简单的冷却塔设计计算举例进行说明。
一、设计参数确定1.冷却介质：假设为水，需要冷却至25℃。
2.进口温度：假设为70℃。
4.气象条件：温度为35℃，湿度为80%，周围空气压力为101.325千帕。
二、冷却介质流量计算根据热负荷和进出口温差可以计算出冷却介质的流量，常用的公式为：Q = m * Cp * (Tout - Tin)其中，Q为热负荷，m为流量，Cp为冷却介质的比热容，Tout为出口温度，Tin为进口温度。
假设冷却介质的比热容为4.18千焦/千克.摄氏度，则可以得到：解得冷却介质的流量m为641.76千克/小时。
三、冷却风量计算冷却塔利用气流将冷却介质中的热量带走，所以需要计算冷却风量。
冷却风量的计算公式为：Q = ρ * Qa * (h - 1) / (ρa * Cp * (Tout - Tin))其中，Q为热负荷，ρ为冷却介质的密度，Qa为冷却介质的流量，h 为感温系数，ρa为空气密度，Cp为冷却介质的比热容，Tout为出口温度，Tin为进口温度。
假设冷却介质的密度为1000千克/立方米，空气的密度为1.225千克/立方米，则可以得到：解得感温系数h为0.743四、塔高计算根据冷却风量的计算结果和冷却介质的温度变化，可以通过查表或者利用经验公式计算出塔高。
假设根据经验公式计算得到塔高为20米。
五、填料选择填料可以增加冷却面积，提高冷却效果。
根据冷却塔的设计参数，可以选择适合的填料。
假设选择波纹板填料。
六、风机功率计算风机功率的计算公式为：P = Qa * h * ρ * (Pout - Pin)其中，P为风机功率，Qa为冷却介质的流量，h为感温系数，ρ为冷却介质的密度，Pout为塔顶的绝对压力，Pin为塔底的绝对压力。
假设塔顶的绝对压力为101.325千帕，塔底的绝对压力为101.425千帕，则可以得到：P=641.76*0.743*1000*(101.325-101.425)解得风机功率P为739.32千瓦。
冷却塔计算
冷却塔设计计算参考方法本文简述了冷却塔、冷却塔的选型，校核计算，模拟计算方法等，供大家参考。
一、简述如上图，冷却塔放于层间，运行时冷却塔进/排风大致可分为6个区间（图中箭头表示风向，其长度表示风量大小）；它们分别是：a 区——冷却塔在A轴方向的主要进风面，该处装有1250mm高百叶3层。
b1/b2——冷却塔入风回流区，在这两个区很可能出现负压；回流在b2区会较多出现。
c 区——冷却塔高速排风区。
d 区——冷却塔在1/A轴方向通风区，该区为负压区，风速较a区高，且以乱流出现居多。
e 区——热风扩散区；冷却塔排风经过一段距离（冷却塔排风口到建筑顶部百叶约4000mm）后，动压明显下降，静压上升，该区属正压区，其间大部分热风经建筑顶部百叶排入大气，少部分弥散后排风受阻会滞留一段时间，但，由于上下（e 区~b区）空间随机存在着压差，使得部分e区弥散的热风回流。
二、冷却塔的选型1、设计条件温度：38℃进水，32℃出水，27.9℃湿球；水量：1430M³/H；水质：自来水；耗电比：≤60Kw/台，≤0.04Kw/M³·h，场地：23750mm×5750mm；通风状况：一般。
2、冷却塔选型符合以上条件的冷却塔为：LRCM-H-200SC8×1台。
（冷却塔[设计基准]37-32-28℃，此条件下冷却塔处理水量为名义处理水量）其中，LRC表示良机方形低噪声冷却塔，M表示大陆性气候适用，H表示加高型，200表示冷却塔单元名义处理水量200M³/H，S表示该机型区别于一般冷却塔，C8表示该塔共由8个单元并联组合而成，即名义处理总水量为1600M³/H。
冷却塔的外观尺寸为：22630×3980×4130。
冷却塔配电功率：7.5Kw×8=60Kw，耗电比为60÷1600=0.0375Kw/M³·h。
冷却塔空冷器设计计算及翅片管传热系数计算
Vmax Db Vmax Db
μ
−0.316
S1 S1
−0.927
Db
−0.927
μ
Db
S1
0.515
S2
f = 0.316Re−4
0.718
μ
Pr
1
3
Y
0.296
H
mL =
9、以基管表面为基准传热系数 h o = h ηf β 10、计算管内换热系数 Do ρv Re = μs λs Di ρv 0.8 n hi = 0.023 （ ） Prs Di μs 流体被加热 n 取 0.4 11、上述计算可求得总热阻，进而求得总传热系数 K。
0.667
V o Ao
o −A f −A d
，继而计算管外 Re=
D o V max μ
பைடு நூலகம்
。
μ
Pr
1
3
Y
0.164
H
(Y t)0.075
对于高翅片管 Df = 1.7~2.4 Db = 12~41mm Db h = 0.1378 λ D b 8、 翅片效率 ηf = tanh mL mL 2h L λt λ 为翅片导热系数 Db Vmax
A f +A b Ao
基管导热热阻 R w =
4、 选定翅片管，计算翅化比 β = 5、 设计排管形式。
。
6、 根据布管形式计算最窄截面风速Vmax = A 7、 计算翅片管传热系数 对于低翅片管 Df = 1.2~1.6 Db = 13.5~16mm Db h = 0.1507 λ D b Db Vmax
12、根据换热量可求得实际需求换热面积 Ac=K Δ t 13、根据布管形式可求得现有翅片管面积Ao 当A0 > Ac 时，设计满足要求 14、校核风阻 ΔP=f
冷却塔的计算公式
名称 水流量 代号 Q水 单位 m /h Q风=μγ水Q水/γ气 式中：μ—气水比 风量 Q风 m3/h γ气—空气在28℃时的比容， γ水—水的比容,1000kg/m3 V1=πΦv风机/60 风机末端线速度 V1 m/s 式中：Φ—风机直径； v风机=风机转速； i=v电/v风机 式中：v电=电机转速 Kg/m h Kcal/h m3/h
3 3
计 算 公 式
1.115kg/m
3
减速比 容积散质系数 换热量
i βv K Q水补
Βv=18300 K=5000 Q水 Q水补=(δ+ε+0.01%) Q水 式中: δ—漂水损失系数,0.001% ε—蒸发损失系数,0.83% 0.01%—自然排空损失 P1=0.9P P—电机功率 λ水= Q水/2L1W1 式中：L1—填料总长度 H1—填料宽度 λ气= Q风/S进风 式中：S进风=进风面积 wi >Q水/1800πI水 I水—进水管流速,2.35m/s Wo≈1.414wi n = Q水 / uf√2gh 式中：u—流量系数，0.67 f—开口面积,设A为开孔直径,则f=πA /4 h—配水深度,MK系列冷却塔配水池深度 为110mm δ=0.0075Φ P0=P动+P静 式中：P动—动压 P静—静压 P动=V出 /2g 式中：V出=出风口平均风速 μ=1.115Q风/Q水 V出=4Q风/nπΦ
2 2 2 2
总补充水量
轴功率
P1
kw
水负荷
λ水
m3/m2h
气负荷 进水管径 出水管径
λ气 wi wo
m3/m2h mm mm
配水孔个数
n
风机间隙 全压
δ P0
mm Pa
冷却塔设计选型与计算,收藏
冷却塔设计选型与计算，收藏一、关于冷却塔冷却塔是利用空气同水的接触（直接或间接）来冷却水的设备。
是以水为循环冷却剂，从一个系统中汲取热量并排放至大气中，从而降低塔内温度，制造冷却水可循环使用的设备。
冷却塔的结构构成及功能：支架和塔体：外部支撑；填料：为水和空气供给尽可能大的换热面积；冷却水槽：位于冷却塔底部，接收冷却水；收水器：回收空气流带走的水滴；进风口：冷却塔空气入口；百叶窗：平均进气气流，保留塔内水分；淋水装置：将冷却水喷出；风机：向冷却塔内送风；轴流风扇用于诱导通风冷却塔；轴流/离心风扇用于强制通风冷却塔。
二、冷却塔的选型与计算01选型须知1、请注明冷却塔选用的实在型号，或每小时处理的流量。
2、冷却塔进塔温度和出塔水温。
3、请说明给什么设备降温、现场是否有循环水池，现场安装条件如何。
4、若需要备品备件及其他配件，有无其他要求等请注明。
5、特别条件使用请说明使用环境和实在情况，以便选择适当的冷却塔型号。
6、特别情况、型号订货时请标明，以双方合同、技术协议商定专门进行设计。
冷却塔认真选型：1、首先要确定冷却塔进水温度，从而选择标准型冷却塔、中温型冷却塔还是高温型冷却塔。
2、确定使用设备或者可以依照现场情况对噪声的要求，可以选择横流式冷却塔或者逆流式冷却塔。
3、依据冷水机组或者制冷机的冷却水量进行选择冷却塔流量，一般来讲冷却塔流量要大于制冷机的冷却水量。
（一般取1.2—1.25倍）。
4、多台并联时尽量选择同一型号冷却塔。
其次，冷却塔选型时要注意：1、冷却塔的塔体结构材料要稳定、经久耐用、耐腐蚀，组装搭配精准明确。
2、配水均匀、壁流较少、喷溅装置选用合理，不易堵塞。
3、冷却塔淋水填料的型式符合水质、水温要求。
4、风机匹配，能够保证长期正常运行，无振动和异常噪声，而且叶片耐水侵蚀性好并有充足的强度。
风机叶片安装角度可调，但要保证角度一致，且电机的电流不超过电机的额定电流。
5、电耗低、造价低，中小型钢骨架玻璃冷却塔还要求质量轻。
冷却塔的设计与计算
一、设计任务范围与技术指标
(一)工艺设计任务: 第一类问题:设计新塔:热力计算、阻力计
算,决定塔体尺寸,选择风机,水力计算、设 计水泵。 第二类问题;校核计算,校核所选得定型塔, 校核冷却后水温就是否能达到要求。
(二)设计范围: 1、选择塔型:P498表23-8
据当地条件,及生产能力,定塔型,选填料。据 p491表23—4;及其她设备。水泵,风机。
Fi——塔内各不同部位得截面积(㎡)
G——所需风量, 由
求得。
D
G Q
也可拟定风机,在风机特性曲线高效区查定风量G。
(2)空气阻力: 塔体由冷空气进口至出口各部分得局部阻力:
H
i
mVi 2
2
Pa
ξi——局部阻力系数可查有关手册;
ρm——塔内湿空气平均密度。㎏/m3
填料得阻力最大,可由 P491 f 23-36 关系曲线
B——电机安全系数B:1、15~1、20
2、风筒式自然通风冷却塔: (1)原理: (2)计算: 抽力Z=阻力H
求塔高He(有效高) Z=He(ρ1－ρ2)g(Pa)
H
vm2 2
m Pa
ρ1,ρ2—塔外和填料上部得空气密度
(㎏/ m3)
ρm——塔中平均空气密度
m
1
2
2
kg / m3
vm——淋水填料中得平均风速(m/s)
vm
2He 1 2 g
m
(vm一般取o、6~1、2m/s)
He——塔风筒有效高,填料中点到塔顶。
He
vm2 2g
m 1 2
ξ——总D0
2
0.32D0
Fm FT
p
H0——进风口高度,(m) D0——进风口直径, (m) Fm——淋水填料面积,(㎡) FT——风筒出风口面积,(㎡) ξp——填料阻力系数,(实验定) D——填料1/2高处直径, (m)
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论文上传：liangchixzp留言
论文作者：熊志平
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摘要：本文通过南航飞机维修中心机型为LRCM-LNS-500SC2冷却塔的两种方案比较，提供出冷却塔设计计算参考。
关键词：冷却塔设计方案
项目：南航飞机维修中心机型：LRCM-LNS-500SC2
1、南航飞机维修中心原设计单塔1000水量，电机30kw，冷却塔占地6000×8000mm。。
以上提供说明供贵方参考。
估算：若按84%较高轴流风机效率计，通风空气负荷约10095 kg/㎡·h。从而Ps=166Pa，全压Pt=217Pa；通风机轴功率Ny=G*Pt=8300/60*217/1000=30.1kw，按95%齿轮传动效率计，电机的最小输入功率N= = 35.83 kw，配电功率Nm= =35.83÷0.95×1.05=39.6 kw，最后选用电机40kw。从上可知，方案1的配电功率不足，如此，冷却塔的性能将严重受影响。
方案2、冷却塔风机直径必为3000㎜，按水气比1.66计算，冷却通风量应在4200M³/h以上，排风约在9.8m/s。从而，冷却塔最大散水面积应在3.5*（5.6-3）=9.1㎡，有效散水面积约在8.91㎡，即，淋水密度约55600kg/㎡·h，填料深度约1.5m。
估算：若按84%较高轴流风机效率计，通风空气负荷约8748 kg/㎡·h。从而，其动压Pd= ，Ps= ×2，代入数据得，Pd=56Pa，Ps=142Pa，全压Pt=198Pa；
通风机轴功率Ny=G*Pt=4200/60*198/1000=13.9kw，按95%齿轮传动效率计，电机的最小输入功率N= = 16.54 kw，配电功率Nm= =16.54÷0.95×1.2（GMA2标准）=20.89 kw，最后选用电机22kw，共2台，合44 kw。
现场所配电机为2台30 kw，比计算的大，主要是从长期安全性与衰减率考虑，所以设计时选用了较大容量电机。
2、经招标，中标冷却塔采用组合式，分两单元，单元500水量，电机30kw共两台，冷却塔占地5580×6990。
方案1、冷却塔风机直径必为4300㎜，按水气比1.6计算，冷却通风量应在8300M³/min以上，排风约在9.5m/s。从而，冷却塔最大散水面积应在6*（8-4.3）=22.2㎡，有效散水面积约在19㎡，即，淋水密度约53000kg/㎡·h，填料深度约1.6m。