冷却塔地热力计算

实用文档 文案大全  冷却塔的热力计算

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，散质系数v，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。 dVhhdHtxvq0" （1） 式中：qdH —— 水散出热量；

xv —— 以含湿差为基准的容积散质系数kgkgsmkg//3 ；

"th —— 温度为水温t时饱和空气比焓 (kgkJ/)； 0h —— 空气比焓 (kgkJ/)。 将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：

nwwqtdQcQdtcdH

（2）

式中：qdH —— 水散出热量； 实用文档 文案大全 wc —— 水的比热C/Jokgk ；

Q —— 冷却水量 (s/gk)； uQ —— 蒸发水量 (s/gk) t —— 水温度 （℃）

并引入系数K：

mwumuwrtcQrtQcK2211

式中 mr——塔内平均汽化热（kgkJ/）

经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：

120"tttwxvhhdtcQvK （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'表示，即：

QVKxv'

（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'表示，也即：

120"tttwhh

dtc

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baydx，在x轴上a到b之间求出几个预定的y值，某实用文档 文案大全 y值的总和乘恒定值b－a，便为所求的积分值。其分点为b－a的0.102673倍、0.406204倍、0.593796倍及0.897327倍。求其4个分点相应的y值。为计算简化，小数点后取一位，则为b－a的0.1倍，0.4倍，0.6倍及0.9倍。其计算公式为：

12"tttwhhdtc 4321

1111

4hhhhtc

w

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。

 冷却塔的通风阻力计算 在设计新的冷却塔时，首先要选定冷却塔的型式，根据给定的工作条件决定冷却塔的基 本尺寸和结构，其中包括淋水装置的横截面面积和填料高度、冷却塔的进风口、导风装置、 收水器、配水器等，并选定风机的型号和风量、风压，这样就需要对冷却塔内气流通风阻力实用文档 文案大全 作比较准确的计算。

1. 冷却塔的通风阻力构成 冷却塔的通风阻力,即空气流动在冷却塔内的压力损失，为沿程摩阻和局部阻力之和。通常把冷却塔的全部通风阻力从冷却塔的进口到风机出口分为10个部分进行计算，如图所示： 1p——进风口的阻力； 2p——导风装置的阻力； 3p——空气流转弯的阻力； 4p——淋水装置进口处突然收缩的阻力； 5p——空气流过淋水装置的阻力(摩擦阻力和局部阻力)； 6p——淋水装置出口处突然膨胀的阻力； 7p——配水装置的阻力； 8p——收水器的阻力； 9p——风机进口的阻力； 10p——风机风筒出口的阻力。 冷却塔的通风总阻力 : izp （1） 2.冷却塔的局部通风阻力计算 如前所述，冷却塔总的局部阻力包括进风口、导流设施、淋水装置、配水系统、收水器以及风筒阻力(包括风机进出口)、气流的收缩、扩大、转弯等部分。各局部阻力可按下述公式来计算：

gvPiii22i



(毫米水柱) （2）

式中： i ——各局部阻力系数； 实用文档 文案大全 iv——相应部位的空气流速(米／秒)； i——相应部位的空气比重(公斤／米3)； g ——重力加速度。

而冷却塔的总局部阻力可写成：gvPhiii22i(毫米水柱) 由于气流密度在冷却塔内变化很小，所以在球求解时，各处的密度值均取冷却塔进、出口的几何平均值。 气流通过冷却塔各种部件处的速度，可先根据风机特性曲线及热力计算时确定的气水比选择风量G(公斤／时)后，由下式确定：

10...3,2,110...3,2,13600F

Gv

冷却塔各部件处局部阻力系数3,2,1值的确定： (1)进风口 55.01 (2)导风装置式中：Lq25.01.02 q ——淋水密度(米3／米2·小时)；

L ——导风装置长度(米)。

(3)进入淋水装置处气流转弯：5.03

(4)淋水装置进口处突然收缩： cpFF0415.0 cpF——淋水装置的截面(m2)。 (5)淋水装置 ZKqe15 式中：e——单位高度淋水装置的阻力系数； K——系数； Z ——淋水装置高度(m)。

淋水装置的阻力亦可以从试验资料直接查得，若需改变形水装置的尺度时，其阻力降的近似值计算可参阅资料。 实用文档 文案大全 (6)淋水装置出口突然膨胀2061cpFF (7)配水装置323713.15.0FFFFcpcp 式中：3F——配水装置中气流通过的有效截面积(米2) cpF——塔壁内的横截面积(米2)。

(8)收水器式中：22228125.0FFFFcpcp 式中：2F——收水器中气流通过的有效截面积(米2)； cpF——塔壁内的横截面积(米2)。

(9)风机进口 9可根据下式确定：cpFF4091

0——根据0Dl查表取值；

4F——收缩后的截面积(㎡)；

cpF——收缩前的截面积(㎡)；

2sin8124cpF

F

式中：—摩擦系数；可采用0.03。 (10)风机凤筒出口(扩散筒) p110

式中： —－风筒速度分布不均匀而影响修正系数，根据0/lD ； p——根据0Dl查表取值。 实用文档 文案大全 由上述计算，我们得到冷却塔的总通风阻力，然后再确认它是否与风机的额定风量下所能提供的风压相适应。如果相适应且又能满足热力性能要求，则该冷却塔的设计计算完成。若不适应就要选用另外的风机或改变冷却塔部件的结构尺寸，重新计算空气的流动阻力，经过多次反复直到既满足风机的风压要求又满足热力性能时为止。

 冷却塔性能的评价 通过冷却塔验收试验或性能试验整理出结果，应对该冷却塔的性能作出评价。评价的指标，决定于所采用的评价方法，有以冷却出水温度2t，或以冷却能力 (实测经修正后的气水比与设计时气水比的比值)作为评价指标，也有用其它的评价指标。下面介绍几种目前国内外常用的冷却塔性能评价方法。

1.按计算冷却水温评价 根据冷却数方程式表示的热力特性和阻力特性，可以综合计算得到设计或其它条件下的冷却水温2t。 根据设计条件及实测的热力、阻力特性，计算出冷却水温2t，与设计的2t进行比较，如前者的2t值等于或低于后者的2t值，则该冷却塔的冷却效果达到或优于设计值。

2.按实测冷却水温评价 通过验收试验，测得一组工况条件下的出塔冷却水温2t，由于试验条件与设计条件的差异，需通过换算方可比较，其比较的方法是：将实测的工况条件代入设计时提供的tqft,,,112性能曲线或设计采用的计算方法和公式，计算出冷却水温2t，如果比

实测的2t高，则说明新建或改建的冷却塔实际冷却效果要比设计的好，反之则说明冷却塔效果差。 这种用实测冷却水温的评价方法，计算简便，评价结果直感，试验时不需测量进塔风量，易保证测试结果的精度，但需设计单位提供一套tqft,,,112性能曲线(操作曲线)