冷卻塔原理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 冷卻塔原理冷卻塔原理 2 一、一、干空氣的性質(zhì)干空氣的性質(zhì) 表1 干空氣的組成表 成分成分相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量摩爾成分摩爾成分 O232.0000.2095 N228.0160.7809 Ar39.9440.0093 CO244.010.0003 組成組成 地球表面以上的大氣壓地球表面以上的大氣壓 p ppz 0 66 2261 12255710(.) . 海拔高度為z時(shí)的大氣壓力，mmHg 海拔高度，m 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大氣壓力（pb=760mmHg） 第1頁(yè)/共35頁(yè) 3 二、二、 混混 合合 氣氣 體體 考慮氣體混合物的基本原則： 混合氣體的組分混合氣體的組分都處理想氣體狀態(tài)，則

2、混合氣體 也處理想氣體狀態(tài)； 混合氣體可作為某種假想氣體，其質(zhì)量和分子數(shù)混合氣體可作為某種假想氣體，其質(zhì)量和分子數(shù) 與組分氣體質(zhì)量之和及分子數(shù)之和相同與組分氣體質(zhì)量之和及分子數(shù)之和相同； 即有：平均氣體常數(shù) 混混混 gg RTRmpV 即 理想氣體混合物可作為Rg混和M混的“某種”理想氣 體 平均摩爾質(zhì)量 混混混 MRRM g mol m Mv 3 3 0 104 .22)( i nn 混 等等 混混iiM nMn 第2頁(yè)/共35頁(yè) 4 1.分壓力定律分壓力定律 分壓力分壓力組分氣體處在與混合氣體相同容積組分氣體處在與混合氣體相同容積 、 相同溫度單獨(dú)對(duì)壁面的作用力相同溫度單獨(dú)對(duì)壁面的作用力。

3、 nRTpV RTnVp ii RTnVp 11 RTnVp mm nRTnRTpV ii 分壓力定律 i pp 第3頁(yè)/共35頁(yè) 5 2、分容積定律、分容積定律 分容積分容積組分氣體處在與混合氣體同溫同壓?jiǎn)为?dú)組分氣體處在與混合氣體同溫同壓?jiǎn)为?dú) 占有的體積。占有的體積。 pVnRTRTnpV 11 RTnpV ii RTnpV mm nRTnRTVp ii 分體積定律 i VV 第4頁(yè)/共35頁(yè) 6 3、混合氣體成分、混合氣體成分 1 i i i w m m w 2）體積分?jǐn)?shù)）體積分?jǐn)?shù)1 i i i V V 3）摩爾分?jǐn)?shù)）摩爾分?jǐn)?shù) 1 i i i x n n x 1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)）質(zhì)量分?jǐn)?shù) 4）各

4、成分之間的關(guān)系）各成分之間的關(guān)系 ) ii ax ) g i iii gi R M bwxx RM 混 混 第5頁(yè)/共35頁(yè) 7 ii pxp a)已知質(zhì)量分?jǐn)?shù)已知質(zhì)量分?jǐn)?shù) gigi Rw R 混 混 混 g R R M 4、分壓力的確定、分壓力的確定 5、混合氣體的折合氣體常數(shù)和折合摩爾質(zhì)量、混合氣體的折合氣體常數(shù)和折合摩爾質(zhì)量 b)已知摩爾分?jǐn)?shù)已知摩爾分?jǐn)?shù) iig R MM xR M 混 混 混 第6頁(yè)/共35頁(yè) 8 三、三、 濕濕 空空 氣氣 1、飽和空氣和未飽和空氣、飽和空氣和未飽和空氣 濕空氣作為理想氣體混合物 濕空氣是特殊的理想混合氣體 ppvpa 濕空氣的壓力 當(dāng)?shù)卮髿鈮?水蒸氣

5、的分壓力 干空氣的分壓力 空氣未飽和過(guò)熱 vs ptt 所以空氣飽和與否取決于t，pv 空氣中的水蒸氣 空氣飽和飽和 vs ptt 水蒸氣 過(guò)熱 飽和 第7頁(yè)/共35頁(yè) 9 如 / C1102030 /kPa 0.6556 1.2279 2.3385 4.2451 s t p 1.2279kPa v p 20 C 10 C 空氣達(dá)成飽和的途徑 t不變，不變，pv上升，上升，pv=ps（t） pv不變，不變，t下降，下降，t=ts（pv） 未飽和未飽和 飽和飽和 1 C ？飽和飽和 第8頁(yè)/共35頁(yè) 10 2、絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度 絕對(duì)濕度每立方米濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量 kg/m

6、3 TR p v TRvpp gv v v v gvvvvv 1 ) 1 3）v數(shù)值不能直接反映濕空氣吸濕能力的大小 如pv=0.6566kPa，1 時(shí)pv=ps，無(wú)吸濕能力 10 時(shí)pvps有吸濕能力。 )2 max,max, vsvsvv ppp 第9頁(yè)/共35頁(yè) 11 相對(duì)濕度濕空氣中水蒸氣含量與同溫度下 最大可能含量之比 s v sv s v pp p p ) 1 10)2 =0 干空氣 0 2 3 第14頁(yè)/共35頁(yè) 16 4、比濕度（含濕量）、比濕度（含濕量） 比濕度（含濕量）1kg干空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量， 又稱含濕量，用d表示。 v a m d m 水蒸氣質(zhì)量 干空氣質(zhì)量 ,

7、v v g v p V m R T , a a g a p V m RT 0.6220.622 0.6220.622 vv av ss s pp d ppp pp ppp 5、濕空氣的焓、濕空氣的焓 av hhdh 1kg干空氣的焓 1kg水蒸氣的焓 h=1.005td (25011.86t) 第15頁(yè)/共35頁(yè) 17 6、濕空氣的焓濕圖、濕空氣的焓濕圖 第16頁(yè)/共35頁(yè) 18 例：例：壓力0.2MPa，溫度t1=30，相對(duì)濕度 1=0.6的濕 空氣經(jīng)絕熱節(jié)流，壓力降至p2=0.1MPa，求：此時(shí)濕空氣 的相對(duì)濕度 ，含濕量d2及v2 11 1 22 2 v v v v pp p pp p

8、2 1272.4Pa v p求得 解： 理想氣體節(jié)流后有：p2s1、v2v1、 T2=T1，均適用于濕空氣。同時(shí)由于節(jié)流前后干空氣及 水蒸氣量均不變，故進(jìn)而有d2=d1。 查表：t=30，psv=4241Pa pv1= 1psv1=0.64241Pa=2554.6Pa 節(jié)流過(guò)程 d2=d1 即 第17頁(yè)/共35頁(yè) 19 21 2 21 1272.4Pa 0.30 4241Pa vv svsv pp pp 2 2 22 1272.4Pa 6220.6228.016kg/kg (100000 1272.4)Pa v v p d pp 干空氣 討論：討論： 查h-d圖得 幻燈片 18 d=0.016

9、1kg/kg干空氣？ h-d圖使用條件！ 幻燈片 20 第18頁(yè)/共35頁(yè) 20 1. 1. 蒸發(fā)冷卻蒸發(fā)冷卻 2121wvva mmmmdd 1212aawa m hmddhm h即 水蒸氣質(zhì)量守衡：水蒸氣質(zhì)量守衡： 能量守衡：能量守衡： 111 222 aavww aav mhd hm h mhd h 21wv hhdd且與 相差不大 12 hh 四、濕空氣熱力過(guò)程四、濕空氣熱力過(guò)程 第19頁(yè)/共35頁(yè) 21 2. 冷卻、冷卻去濕冷卻、冷卻去濕 2121caw Qmhhddh 12wa mmdd 水蒸氣質(zhì)量守衡：水蒸氣質(zhì)量守衡： 能量守衡：能量守衡： 第20頁(yè)/共35頁(yè) 22 例：例： t

10、1=20，1=60%的空氣在加熱器中加熱到溫度t2= 50 然后進(jìn)入干燥器，流出干燥器時(shí)空氣溫度t=37.7 ， 若空氣壓力近似不變，為0.1MPa，試求： 1）加熱終了時(shí)空氣相對(duì)濕度； 2）是物料蒸發(fā)1kg水分，需要多少kg干空氣； 3）設(shè)干空氣的質(zhì)量流量為5000kg/h，加熱器每小時(shí)向 空氣加入多少熱量。 t/ 20 25 30 35 40 45 50 Ps/kPa 2.3368 3.1712 4.2417 5.6217 7.3749 9.5817 12.355 第21頁(yè)/共35頁(yè) 23 解：解： ,20 C 2.3368kPa s p 因?yàn)榧訜崞鲀?nèi)過(guò)程含濕量d不變，而 0.622 v

11、bv p d pp 過(guò)程中pb保持不變，所以 21 1.40208kPa vv pp 1 0.6 2.3368kPa 1.40208kPa vs pp 第22頁(yè)/共35頁(yè) 24 2 2 ,50 C 2 1.40208kPa 12.355kPa11.35% 12.355kPa v s s p p p 3 12 1.40208kPa 0.6228.845 10 kg/kg (100 1.40208)kPa dd 干空氣 23 73.19kJ/kghh干空氣 3333 1.0052501 1.86htdt 1111 86. 12501001. 0005. 1tdth -3 1.005kJ/(kg K

12、) 20 C 8.845 10 kg/kg2501kJ/kg 1.86kJ/(kg K) 20 C 42.55kJ/kg 干空氣 干空氣 同樣 第23頁(yè)/共35頁(yè) 25 33 3 3 1.00573.19kJ/kg 1.005kJ/(kg K) 37.7 C 2501 1.862501kJ/kg1.86kJ/(kg K) 37.7 C 0.01373kg/kg ht d t 干空氣 所以，使物料蒸發(fā)1kg需： 1 204.71kg a m d 干空氣 21 5000kg/h73.1942.55 kJ/kg153200kJ/h a m qhh 32 (0.013730.008845)kg/kg0

13、.004885kg/kg ddd 干空氣干空氣 加熱器加入空氣的熱量 第24頁(yè)/共35頁(yè) 26 第二部分第二部分 冷冷 卻卻 塔塔 第25頁(yè)/共35頁(yè) 27 一、分類(lèi)一、分類(lèi) 機(jī)械通風(fēng)冷卻塔機(jī)械通風(fēng)冷卻塔 逆流式逆流式 第26頁(yè)/共35頁(yè) 28 橫流式橫流式 第27頁(yè)/共35頁(yè) 29 示意圖示意圖 填料填料 第28頁(yè)/共35頁(yè) 30 自然通風(fēng)冷卻塔自然通風(fēng)冷卻塔 填料，共2層，約高1m 第29頁(yè)/共35頁(yè) 31 二、工作原理二、工作原理 11111ma thdq 22222ma thdq 濕空氣濕空氣 濕空氣濕空氣 33ml tq 熱水熱水 冷水冷水 44ml tq 12aaa mmm qqq

14、 能量守恒能量守恒 1324 1324 0 alal mmlmm qhqhqhqh 1111av hhd h 3 34 21214 l a mll m l qhh q hhddh 34 21 lla mmm qqqdd 質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒 2222av hhd h 第30頁(yè)/共35頁(yè) 32 例：圖示是逆流式冷卻塔示意圖，高溫水自上而下 未飽和濕空氣自下而上在塔內(nèi)與水進(jìn)行熱質(zhì)交 換，各 截面參數(shù)如下，若 3343 /)/101325Pa allll mmmmmb qqqqqp；(。（） 112234 30 C,40%,38 C,98%,40 C25 C ll tttt 計(jì)算 汽水比汽水比 補(bǔ)充水補(bǔ)

15、充水 第31頁(yè)/共35頁(yè) 33 解：1）因?yàn)榉€(wěn)流，所以 質(zhì)量守恒 12aaa mmm qqqa 能量守恒 1324 1324 0 alal mmlmm qhqhqhqhc 22221111vava hdhhhdhh其中 3 34 21214 l a mll m l qhh q hhddh 34 21 lla mmm qqqddb 第32頁(yè)/共35頁(yè) 34 2） 據(jù)p=101325Pa，tl3=40C，tl4=25C，查表， hl3=167.5kJ/kg，hl4=104.655kJ/kg 據(jù)t1=30C，t2=38C，查表， ps1=4.241kPa ps2=6.624kPa，故pv1=1ps1=1.696kPa pv2=2ps2=6.492kPa 據(jù) v v pp p d 622. 0 1 1 1 2 2 2 1.696kPa 0.6220.6220.01059kg/kg (100 1.696)kPa