某冷却塔热力工程设计计算书

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资料等级:某冷却塔热力工程设计计算书
发布时间:2015-12-8
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某冷却塔热力工程设计计算书
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 ,以及湿空气的比热 ,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。
 (1)
式中:—— 水散出热量;
—— 以含湿差为基准的容积散质系数;
—— 温度为水温t时饱和空气比焓 ( );
—— 空气比焓 ( )。
将式(1)代入冷却塔内热平衡方程:
(2)
式中:—— 水散出热量;
—— 水的比热;
—— 冷却水量 ( );
—— 蒸发水量 ( )
 ——水温度(℃)
并引入系数K:
式中——塔内平均汽化热( )
经整理,并积分后,可得冷却塔热力计算的基本方程式:
 (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:
(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:
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 ,在x轴上a到b之间求出几个预定的y值,某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:
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。

 

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