10章—5冷却塔的设计与计算
冷却塔设计选型与计算方法
冷却塔设计选型与计算方法一、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。
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
10章—5冷却塔的设计与计算
10章—5冷却塔的设计1与计2算
10
Gp——由空气重量流量换算成的风量m3/s H——实际工作压力（Pa）
η1——风机机械效率； η2——与叶片安装角相应的风机效率，可由特性 曲线查得。
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
He——塔风筒有效高，填料中点到塔顶。
He
vm2 2g
m 1 2
ξ——总阻力系数。
2
4D 2H.050 120章—05.冷3却2D 塔的0 设计与FF计m T算 p
12
10章—5冷却塔的设计与计算
13
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）
10章—5冷却塔的设计与计算
5
5、效率（η）——冷却后达到极限τ的程度。
t1 t2 t1
1
1
t2
t
6、冷却后水温的保证率：用百分数表示，应该
用可靠度的概念。 不同的行业据冷却水在工业
中的重要程度，可有不同的保证率，在近期连
续5~10年以上的观测气象资料中，取夏季三个
月中，超过平均每年最热的10天（或5天）的日
Pe=K·△t K——系数（L/℃）与环境有关。(见下表) △ t——进出塔水温差℃
10章—5冷却塔的设计与计算
16
G——进塔风量。
G3.8D 42
He12m3 m S
10章—5冷却塔的设计与计算
14
（三）水力计算： 1、目的：确定配水管渠尺寸；
喷嘴数及布置； 水的阻力； 选定循环水泵。 2、系统分类：（1）管式配水系统
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。
冷却塔的设计与计算
冷却塔的设计与计算冷却塔是一种用于降温的设备，主要用于工业生产中的热量排放以及空调系统中的冷却。
它通过水和空气之间的传热来实现降温效果。
在设计和计算冷却塔时，应注意以下几个方面。
首先是冷却塔的设计参数。
这些参数包括冷却塔的高度、直径、填料类型和填料高度。
这些参数的选择取决于需要处理的冷却负荷以及水和空气流量。
根据实际情况，冷却塔的高度一般在10米到30米之间，直径一般在3米到10米之间。
填料类型和填料高度影响冷却效率，常用的填料材料包括塑料、木材和金属。
其次是冷却塔的水流和空气流动模式。
冷却塔可以采用不同的流动模式，如逆流、交流和异流模式。
逆流模式是最常见的模式，水和空气在相反方向流动。
交流模式是水和空气在相同方向流动。
异流模式是水和空气在不同方向流动。
选择合适的流动模式可以提高冷却效率。
第三是冷却塔的传热计算。
冷却塔的传热主要是通过水和空气之间的对流、辐射和蒸发传热来实现的。
对流传热是指水经过填料后与空气产生传热，辐射传热是指塔体表面的热辐射与空气产生传热，蒸发传热是指水在冷却塔内蒸发时与空气产生传热。
根据这些传热方式，可以建立传热模型进行传热计算，以确定冷却塔设计的热负荷和传热效率。
最后是冷却塔的风阻计算。
冷却塔在运行过程中会产生一定的风阻，这会影响冷却效果。
计算风阻可以根据空气的流体力学原理来进行。
主要考虑到填料的压降、冷却塔的构造和风机的效率。
通过风阻计算可以确定合适的风机功率和风阻损失，以保证冷却塔的正常运行。
以上是冷却塔设计与计算的基本要点。
在实际应用中，还需要考虑到冷却水质量的要求、冷却塔的防腐蚀措施以及与其他系统的配合等方面。
通过合理的设计和计算，可以实现冷却塔的高效运行，达到降温的目的。
冷却塔计算
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
内容： （1）由风量计算阻力（经验公式，同类塔型实 测数据） 机械：风机选型及叶片角度。 （2）抽力计算： 自然：风筒高 1、机械通风： G (1)风速（Vi）（m/s） v
i
3600Fi m
ρm——塔内湿空气的平均密度㎏/m3 Fi——塔内各不同部位的截面积（㎡） G——所需风量, 由 D G 求得。
Pa
Gp——由空气重量流量换算成的风量m3/s H——实际工作压力（Pa） η1——风机机械效率； η2——与叶片安装角相应的风机效率，可由特性 曲线查得。 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）
N = f（λ） βXV= f （g· q） 阻力特性： P f v 1g
三、设计步骤和方法： 由规范的保证率P 查出当地的 τ、 φ 、 θ 、 P 由实际条件据 P498表23-8 定塔型和填料。 设计： 步骤： （一）、热力计算：已讲 一类：由Q、t1、t2、p、τ、 φ求: F (或V)。 二类：由Q、λ、P、τ、 φ 、f（单塔面积）、 t1 ，求: t2 （二）空气动力计算： 机械通风：选风机型号。 目的： 自然通风：选塔高。
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的局部阻力：
H i
Hale Waihona Puke mVi 22 ξi——局部阻力系数可查有关手册； ρm——塔内湿空气平均密度。㎏/m3 填料的阻力最大，可由 P491 f 23-36 关系曲线 P ~ v g 查得。 （3）风机选择： 据：G——风量； H——总阻力。选风机型号。 由风机特性曲线，定叶片安装角度。 配电机：转速； Gp H N B 103 kW 功率： 12
二、设计原始资料： 1、冷却水量Q（m3/h），进出塔水温t1、t2， 工艺设备对水质的要求。 2、气象参数：由湿球温度的频率曲线，找出 设计保证率下的湿球温度τ值，并在原始资料 中找出与之相对应的干球温度θ，相对湿度φ和 大气压P的平均值。并由此些数据计算：密度ρ、 焓i、含湿量x。
3、确定所选填料，并由其实验性能数据(公式)：
§10-5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，校核所选的定 型塔，校核冷却后水温是否能达到要求。
（二）设计范围：
1、选择塔型：P498表23-8
2 vm H m Pa 2
ρ1，ρ2—塔外和填料上部的空气密度 （㎏/ m3） kg / m ρm——塔中平均空气密度 2 vm——淋水填料中的平均风速（m/s）
m 1 2 3
vm
2 H e 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。
2 vm m He 2 g 1 2
ξ——总阻力系数。
2.5
Fm 0.32D0 2 F p 4H0 T D 0
2
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） G——进塔风量。
据当地条件，及生产能力，定塔型，选填料。 据p491表23—4；及其他设备。水泵，风机。
2、工艺计算：热力、阻力（气）、水力。 3、设计：塔平面、高程、管道布置、泵站。 （三） 技术指标： 1、热负荷（H）—冷却塔单位面积单位时间的 散热量（kJ/m2.h） 2、水负荷（q）—（淋水密度）塔每平方米有 效面积上单位时间内的冷却水量： 3/m2h） Q （ m q F 3、水温差（冷却幅宽）—冷却前后水温差： △t= t1－t2 4、冷却幅高（△t′）冷却后水温t2与当地湿球 温度τ之差。 △t′= t2－τ 。 △ t′越小，冷却塔 效果越好。
5、效率（η）——冷却后达到极限τ的程度。
t1 t 2 t1 1 t2 1 t
6、冷却后水温的保证率：用百分数表示，应该 用可靠度的概念。 不同的行业据冷却水在工业 中的重要程度，可有不同的保证率，在近期连 续5~10年以上的观测气象资料中，取夏季三个 月中，超过平均每年最热的10天（或5天）的日 平均湿球温度τ。 τ——每天观测四次的平均值（2、8、14、20点 的观测值） 保证率是夏季三个月的保证率。 92 10% 9.2 10天
（2）风吹损失率P502表23-10
（3）渗漏：按规范
（4）排污：按规范。
G 3.84D
2
H e 1 2 m3
m
S
（三）水力计算： 1、目的：确定配水管渠尺寸； 喷嘴数及布置； 水的阻力； 选定循环水泵。 2、系统分类：（1）管式配水系统 （2）槽式配水系统 （3）池式配水系统
（四）水量损失： 1、原因：蒸发、风吹(小水滴)、渗漏、排污。 2、计算目的：设计补充水量。 3、计算： （1）蒸发：用蒸发率Pe（%） Pe=K· △t K——系数（L/℃）与环境有关。(见下表) △ t——进出塔水温差℃