華北理工水質工程學教案09水的冷卻

課程名稱：《水質工程學I》第周，第27講次摘要授課題目（章、節(jié)）水的冷卻和循環(huán)及冷卻水水質處理（穩(wěn)定）簡介第九章水的冷卻§9-1冷卻構筑物類型§9-2冷卻塔的工藝構造【目的要求】通過本講課程的學習，學會建立的方法，的特點?！局攸c】【難點】內容【本講課程的引入】【本講課程的內容】水的冷卻和循環(huán)及冷卻水水質處理（穩(wěn)定）簡介工業(yè)生產中，為了保證設備的正常溫度下工作，有許多需要冷卻的設備（熱交換器）水是最好的吸收和傳遞熱量的介質。升溫的水失去了它的冷卻設備的能力，為了恢復其功能，節(jié)約用水，將其冷卻后循環(huán)使用。水的最簡便冷卻方法是向大氣中蒸發(fā)。水的蒸發(fā)散失使水中溶解物濃度升高，達到一定程度時，使其產生CaCO3、Mg(OH)2結晶析出。要進行水質處理（水質穩(wěn)定）：控垢、防腐蝕管道和設備。第九章水的冷卻§9-1冷卻構筑物類型深型冷卻池1、水面冷卻：冷卻湖（唐山陡電）淺型冷卻利用河道等構筑2、噴水冷卻池：首鋼物敞開式（濕式）：傳熱傳質同時進行3、冷卻塔：密閉式（干式）：僅傳熱（汽車）混合式（干濕式）：熱水→干冷卻→濕冷卻一、水面冷卻：熱傳導通過水體水面向大氣散熱：熱輻射少（少量）蒸發(fā)散熱（少量，僅湖表面）淺水（小于3m）：水流平面1、水面面積有限的水體：流為主，局部有溫差異重流。深水（大于4m）：溫差異重流。2、水面面積很大的水體：河道、湖泊、海灣Ⅰ主流區(qū)：排水口（熱水）流徑取水口（冷水）的區(qū)域（主冷卻區(qū)）（1）分三個區(qū)：Ⅱ回流區(qū)：一定的回旋流動的區(qū)域。Ⅲ死水區(qū)：不流動的部分（2）提高冷卻效果途徑：擴大主流區(qū)減小回水區(qū)設導流墻（堤）消滅死水區(qū)取水口，取下層冷水。排水口，排致湖面，有利于散熱。水深有利于冷、熱水分層，并盡量減少冷、熱水有劇烈的摻混現(xiàn)象。延長熱水流經途徑——設導流堤、擋熱墻、潛水堰。3、熱工參數(shù)：熱傳導三種散熱形式全有熱輻射蒸發(fā)散熱（傳質）影響因素還有水的對流。是一綜合參數(shù)：單位時間，水面水溫變化1℃，水體通過單位表面散失的熱量變化量。單位：W/㎡.℃，應有實驗確定。另一參數(shù)：水力負荷，m3/m2.h估算面積用。一般0.01～0.1m3/m2.h二、噴水池：構造：敞開水池，由配水管道系統(tǒng)；噴嘴。2、冷卻原理：熱傳導噴出的細小水滴與大氣接觸熱輻射蒸發(fā)散熱（為主）3、影響冷卻效果因素：噴嘴布置、噴嘴形式、水壓、風速、風向。氣溫和氣象條件：空氣濕度晴、陰天氣等，風速。工藝參數(shù)：配水管間距：3～3.5米噴嘴間距：1.5～2.2米池中水深1～1.5m,保護高0.3～0.5m水力負荷0.7～1.2m3/m2.h三、濕式冷卻塔：主要的冷卻水方式。1、分類：（1）鼓風式：用于氣水對風機有腐蝕的作用的情況。逆流式：熱交換效果好（2）抽風式：橫流式：高度低、泵揚程小、節(jié)能（3）自然通風：風筒式冷卻塔：雙曲線式——結構受力效果好。利用塔內外氣體比重差所產生的抽氣，自然通風。適用于大水量1000米3/h以上。2、原理：主要是蒸發(fā)散熱，傳導和輻射作用小?！?-2冷卻塔的工藝構造一、冷卻塔的構成：1、淋水裝置（填料）2、配水系統(tǒng)、3、風機4、收水裝置（除水器）5、風筒6、進風口百葉窗7、塔體8、集水池二、配水系統(tǒng)：槽式配水系統(tǒng)1、分類：管式配水系統(tǒng)（固定、旋轉）由噴嘴噴淋池或配水系統(tǒng)2、作用：將進塔的熱水均勻地分布在塔內整個淋水面上。三、淋水填料：1、作用：將配水系統(tǒng)均勻分布下落的熱水水滴，經多次濺散成為小水滴或形成水膜，增大空氣和水的接觸面積和時間。2、基本要求：1）具有較高的冷卻能力，即水和空氣的接觸表面積較大、接觸時間較長；2）親水性強，容易被水濕潤和附著；3）通風阻力小以節(jié)省動力；4）材料易得而又加工方便的結構形式；5）價廉、施工維修方便；質輕、耐久。3、分類：點滴式、薄膜式、點滴薄膜式（一）、點滴式淋水填料：對填料要求形成水滴，散熱效果好，空氣阻力小。（二）、膜式淋水裝置：主要將水分散成許多水膜，（厚：0.25～0.5mm；流速：0.15～0.3mm/s）靠水膜與空氣接觸，蒸發(fā)、傳導散熱。優(yōu)點：單位體積表面積大。斜交錯（斜波）淋水填料：(與水平夾角)用0.2～0.5mm聚氯乙烯薄片壓成300適用橫流塔600適用逆流塔塊體（單元）：高400mm比表面積：填料孔降率：δ—片厚填料密度：ρpρp=(1-ε)ρm（㎏/m3）ρm—填料材質密度（㎏/m3）梯型斜波淋水填料：3、塑料折波形淋水填料：4、斜梯波淋水填料：適用：逆流、橫流塔。（三）點滴薄膜式淋水填料1、水泥格網(wǎng)淋水填料：自重大、施工復雜、價低、強度高、耐久、不易堵塞。適用：逆流塔。2、蜂窩淋水裝置填料：紙質基本已被淘汰。適用：逆流塔。（四）各種填料的比較：1、大、中型逆流塔：60°大、中斜波、折波、梯形波填料，但要防結垢、防堵塞。大、中型逆流鋼筋砼塔（水質差時）：水泥格網(wǎng)填料。大、中型橫流塔：30°斜波、弧形波、或折波填料。小型塔：中波斜交錯或折波填料。四、通風及空氣分配裝置：（一）風機：軸流式風機，特點：風量大、風壓小。葉片數(shù)：4～8枚參數(shù)：直徑：4.7m～20.0m轉速：輸入（進轉）轉速：如980r/min輸出轉速：240r/min效率：83.3%可調的2°～22°葉片：角度：不可調的（二）風筒：包括：進風口（收縮段）和擴散筒（擴散段）進風口（收縮段）：收縮頂角α=90°～110°（喇叭口形）高度：D—逆流塔填料頂面直徑,Df—風機直徑。風筒（擴散段）：錐角：β=14°～18°高度：D出—擴散筒出口直徑，D1—風筒直徑。（三）空氣分配裝置：包括：逆流塔：進風口和導風板橫流塔：進風口塔體高、造價高逆流塔：進風口：面積大風速均勻、氣流阻力小面積?。合喾匆话闳。耗媪魉哼M風口與淋水面積比≮0.5若<0.5，設導風板。橫流塔：進風口高=淋水填料高。進風口設百葉窗：目的：防水外濺，改善氣流條件。五、其它裝置（一）、收水器：（除水器）收集風吹出的小水滴，減少水量損失，改善周圍環(huán)境。（二）、集水池：作用：調節(jié)水量、泵的吸水池（三）塔體：作用：封閉、圍護、承重大型:鋼筋砼中、小型：鋼筋砼、玻璃鋼【本講課程的小結】【本講課程的作業(yè)】P題

課程名稱：《水質工程學I》第周，第28講次摘要授課題目（章、節(jié)）§9-3水冷卻的理論基礎【目的要求】通過本講課程的學習，學會建立的方法，特點?！局攸c】【難點】內容【本講課程的引入】【本講課程的內容】§9-3水冷卻的理論基礎一、濕空氣的性質：多種氣體（干空氣）（N2、O2、CO2……）1、空氣的組成：水蒸氣（H2O）大氣中的水蒸氣含量低，大都處于過熱狀態(tài)。過熱狀態(tài)：——水蒸氣的不飽和的狀態(tài)，或者說——水蒸氣溫度高于其飽和溫度。（一）、濕空氣的熱力學參數(shù)：1、壓力：（1）、濕空氣的壓力：P=Pg+Pq（KPa）Pg—干空氣的分壓力，Pq—水蒸氣的分壓力。由理想氣體狀態(tài)方程：PV=G′RT10-3G′——氣體質量（㎏），V——氣體體積,（m3）T——氣體絕對溫度，R——氣體常數(shù)。方程用于干空氣和蒸氣得：Pg=ρgRgT10-3（KPa）Pq=ρqRqT10-3（KPa）ρgρq——干空氣和水蒸氣的密度㎏/m3Rg—干空氣的氣體常數(shù)，Rg=287.14J/kg·KRq—蒸氣的氣體常數(shù)，Rq=461.53J/kg·K(2)飽和水蒸氣的分壓力：空氣在某一恒溫下，吸濕能力達到最大時，空氣中的水蒸氣處于飽和狀態(tài)，稱為飽和空氣。這時水蒸氣的分壓稱為飽和蒸氣壓力。（Pq″）水蒸氣的分壓Pq在0～Pq″范圍內變化。Pq″與溫度的關系：溫度范圍：0～100℃紀利公式：T——為絕對溫度，KT=273.15+θ，θ——氣溫（℃）Pq″——飽和蒸氣壓。（㎏f/㎝2）2、濕度：（1）、絕對濕度——每m3濕空氣中所含水蒸氣的質量。其值等于密度ρq同樣，飽和空氣的絕對濕度ρq″（2）相對濕度（濕度比）（φ）空氣的絕對濕度ρq和相同溫度下飽和空氣的絕對濕度ρq″的比值：飽和時：φ=1.0由Pq和Pq″公式，可知：還可得：θ，τ—空氣的干、濕球溫度℃Pθ″Pτ″——θ和τ的飽和水蒸氣壓力,kPaP——大氣壓力。kPa（3）含濕量：（比濕）在含有1㎏干空氣的濕空氣混合氣體中，所含水蒸氣的質量x㎏。（kg/kg)可得：飽和時φ=1.0含濕量達到最大值（x″）已知含濕量x，可求得Pq、Pq″3、濕空氣的密度（ρ）:1m3濕空氣中所含的干空氣和水蒸氣在各自分壓下的密度（ρg；ρq）之和。ρ=ρg+ρqkg/m3由前面的公式可計算也可查圖表。4、濕空氣的比熱：（Csh）(kJ/kg·℃)使總質量為1kg的濕空氣（干空氣+xkg水蒸氣），溫度升高1℃所需的熱量。Csh=Cg+CqxCg—干空氣的比熱(kJ/kg·℃)Cg≈1.0kJ/kg·℃壓力一定，溫度<100℃Cq—水蒸氣比熱(kJ/kg·℃)Cq≈1.84kJ/kg·℃∴Csh=1.0+1.84x(kJ/kg·℃)在冷卻塔中常用Csh=1.05kJ/kg·℃5、濕空氣的焓:（i）表示氣體含熱量大小的數(shù)值叫焓。（物化中稱為內能）濕空氣的焓=1kg干空氣的含熱量+含濕量xkg水蒸氣的含熱量i=ig+xiqig—干空氣的焓kJ/kgiq—水蒸氣的焓kJ/kgx—含濕量kg/kg焓是能量的量度，應有一個計算起點，國際水蒸氣會議規(guī)定：在水蒸氣的熱量計算中，以水溫為0℃的水熱能量為零。干空氣:ig=Cgθ=1.00θ(kJ/kg)θ—干空氣的溫度℃(1)從0℃的水汽化成0℃的蒸氣所吸收的熱量；水蒸氣：iqγo=2500kJ/kg（氣化比熱）（2）蒸氣由0℃溫升至θ℃，吸收的熱量CqθCq=1.84kJ/kg·℃∴iq=γo+θCq=2500+1.84θ∴i=ig+xig=1.00θ+(2500+1.84θ)x=(1.00+1.84x)θ+2500x=Cshθ+γox(kJ/kg)顯熱潛熱（氣化熱）與θ有關（二）濕空氣的焓濕圖φ、P、I、θ的關系圖：由φ、P、θ求i。工作中一般用查圖很少計算（但以后計算機將用公式計算）(三)濕球溫度(τ)和水的理論冷卻極限:1、濕球溫度計的構成：2、濕球溫度計的工作：要求風速3～5m/s，不準日曬，是熱傳導和蒸發(fā)平衡時的水溫。3、濕球溫度是當?shù)氐臍庀髼l件，是重要的空氣熱力學參數(shù)。是水可能被冷卻的最低溫度，是水冷卻塔的理論極限值。常規(guī)冷卻出水水溫比τ大3～5℃。二、水的冷卻原理：1、蒸發(fā)散熱：水分子由液→氣的物理過程。（1）飽和氣膜——水面飽和氣層→擴散到大氣氣膜溫度（水面水溫）（2）水分子往返平衡時——空氣達到飽和。蒸發(fā)動力(濕空氣的分壓差)△Pq=Pq″－Pq（3）加速蒸發(fā)散熱的措施：A、增加接觸面積；B、加速空氣流速（擴散降低空氣的含濕量）。2、熱傳導：水溫＞氣溫氣溫＞水溫水熱量→氣氣熱量→水表面接觸傳導，造成水和空氣的異重流。（對流）熱傳導動力是溫差（tf-θ）3、輻射作用：作用很小，工程上不考慮。（實驗獲取參數(shù)時包含了輻射作用）4、蒸發(fā)與傳導的共同作用傳熱量H：蒸發(fā)傳熱量Hβ，傳導傳熱量Hα（1）當tf>θH=Hα+Hβ冷卻塔的常規(guī)工作。（2）當tf=θH=Hβ個別冷卻塔的工作工況。(3)當tf＜θH=Hβ一Hαα(4)當tf=τ＜θH=0蒸發(fā)散熱量=空氣傳給熱量液面溫度達到冷卻極限值τ∴H=05、四季的變化：冬季θ↘Hα↗Hα占主導50～70%夏季θ↗Hα↘并且多數(shù)情況φ↗Hβ↘但Hβ可保證冷卻量。設計按最不利情況：夏季。三、冷卻散熱量1、單位時間內接觸傳熱量dHα=α(tf－θ)dF（kJ/h）tf－θ—水和空氣的溫差℃α—接觸傳熱系數(shù)kJ/㎡.h.℃dF—傳熱面積㎡2、單位時間內蒸發(fā)散熱量：蒸發(fā)水量：dQu=βp(Pq″－Pq)dF（㎏/h）βp—以分壓差為基準的散質系數(shù)㎏/㎡.h.KpaPq″－Pq——空氣中的蒸發(fā)分壓差。還可：dQu=βx(x″－x)dF（㎏/h）βx—以含濕量差為基準的散質系數(shù)；㎏/㎡.h.㎏/㎏（干）x″－x—空氣中的含濕差。蒸發(fā)帶走的熱量：dHβ=γ0dQu+Cq(θ－tf)dQu可忽略3、水散發(fā)的總熱量：HdH=dHα+dHβ≈α(tf－θ)dF+γ0dQu=α(tf－θ)dF+γ0βx(x″－x)dF（kJ/h）塔中填料總面積為F（水滴總面積或水膜總面積）則:式中：tf；θ；x是接觸面積中的位置函數(shù)（很復雜）用平均值代替：(tf－θ)m——塔內水溫與空氣溫差的平均值；℃(x″－x)m——塔內空氣含濕量差的平均值。㎏/㎏（干）則：∑x=x1″+x2″+x1+x2x1″、x2″——空氣進出塔溫度t1、t2時，對應空氣飽和含濕量；㎏/㎏（干）x1、x2——進出塔空氣含濕量；㎏/㎏（干）P——大氣壓。習慣上：填料用體積V，而不用面積F?！郿H=dHα+dHβ=αv(tf－θ)dV+γ0βxV(x″－x)dVαv——容積散熱系數(shù)；kW/m3.℃或kJ/m3.h.℃βxV——與含濕量差有關的淋水填料的容積散質系數(shù)。kg/m3·hV——淋水填料體積?！颈局v課程的小結】【本講課程的作業(yè)】P題

課程名稱：《水質工程學I》第周，第29講次摘要授課題目（章、節(jié)）§9-4冷卻塔熱力計算基本方程§9-5冷卻塔的設計與計算【目的要求】通過本講課程的學習，學會建立的方法，特點?！局攸c】【難點】內容【本講課程的引入】【本講課程的內容】§9-4冷卻塔熱力計算基本方程三變量分析t、θ、P理論推導的理論公式熱力計算法兩變量分析t、i按經驗（實驗測得）經驗公式或圖表計算法。一、Merkel（麥克爾）焓差方程：（近似性）（兩變量t、i分析法）1、Lewis（劉易斯）比例系數(shù)：濕空氣的比熱:（kJ/kg℃）（Csh=Cg+Cqx=1+1.84x）（近似值）（實驗）2、方程假設條件：(1)Lewis比例系數(shù)是適用的。(近似性)(2)水面與水內部溫度相同。(3)略去了比熱C、蒸發(fā)熱γ0與溫度θ的關系。(4)方程中的略去了蒸發(fā)水量。（進、出水量不變的假定）3、Merkel方程推導：空氣焓：不飽和（實際）i=Cshθ+γ0x水面焓：（飽和層：tf=t水溫；含濕量：x″）i″i″=Cshtf+γ0x″水面飽和層向空氣散發(fā)的熱量：Merkel焓差方程。二、逆流式冷卻塔熱力計算：（一）熱力學平衡方程推導：1、水在塔內是冷卻降溫過程，取微元dz，在dz內水所散失的熱量：dHS=CwQzt－[Cw(Qz－dQu)(t－dt)]Qz——進入該層水流量,t——水溫,Cw——水的比熱,CwQzt——流入該層的水所含熱量。在該層中：dQu——水的蒸發(fā)量，dt——水溫降低量。出該層水的含熱量：Cw(Qz－dQu)(t－dt)散失熱量：dHs為進出水含熱量之差：略去二階微量Qz≈Q2、空氣在塔內是增焓（增溫、增濕）過程，增焓為di在dz后吸收的總熱量dHK，為：G——空氣流量，（㎏/h）由能量平衡：水溫下降散熱量=空氣吸收熱量即：(1)變化可得：設：(2)則原式：K——蒸發(fā)水量散熱的流量系數(shù)。將(1)式代入(2)式中：dHu—蒸發(fā)帶走的顯熱，(該dz層內)dHs—水蒸發(fā)熱量?！郿Hu=(1－K)dHSCwtdQu=(1－K)dHS積分得：Cwt2Qu=(1－K)HSt2—出塔水溫,K按經驗：最不利工況是夏季，一般θ高，φ大。在dz層中：空氣吸熱量dHK≈蒸發(fā)散熱量dH變換積分：平衡方程：在Merkel方程基礎上建立的冷卻塔基本計算方程（以焓差為推動力）冷卻塔所具有冷卻任務的大小，的散熱能力對冷卻塔的要求。任務：右側用N表示冷卻數(shù)或交換數(shù)：能力：左側用N′表示：其散熱能力與淋水填料的特性，構造，幾何尺寸，散熱性能和氣水流量有關。稱為冷卻塔的特性數(shù)：N′冷卻塔的特性數(shù)大性能好。設計：（1）算出生產上要求的冷卻任務N（2）求出與N相匹配的散熱能力的N′（二）討論：（1）式中i″－i是水面飽和空氣層的含熱量i″（與水溫tf相應的焓）與外界空氣含熱量i（與θ相應的焓）之差△i?！鱥↘→水散熱困難→所需填料V↗△i可視為冷卻動力。（2）βxV是淋水填料的散熱能力的表述，與水、氣的物理性質、相對速度、水滴或膜的面積形狀有關。由△im=i″－i由均值代入,△t—進出塔水溫差。填料內散熱量βxV的物理意義：單位容積填料在單位焓差(動力)作用下，所能散發(fā)的熱量?！鶹↘βxV↗→Q↗（3）式中許多參數(shù)都是變化的。（是位置函數(shù)）如：空氣焓i,水溫t,變化明顯；βxV、K、Q變化不明顯。作為了常數(shù)處理∴Merker方程在逆流塔的熱力計算上是近似的。（三）焓差法熱力學基本方程圖解：（i—t圖）已知條件：τ——濕球濕度,t1；t2——進出水溫；P——大氣壓力；假設氣水比。1、水面飽和氣層的飽和焓曲線：已知：當?shù)卮髿鈮篜在相對濕度，φ=1.0條件下,水溫t，由式:可求出的i〞—t關系曲線。圖中：A′～B′曲線；由空氣含熱量計算圖也可求i〞—t關系曲線。2、空氣操作線：反映填料中空氣焓i和水溫t關系。由熱能平衡式可知:水的散熱即：令：表示di與dt成直線關系,斜率為:積分下式:邊界條件用塔底空氣焓i1和水溫t2。即：i2—塔頂出口空氣焓。3、圖解步驟：（1）繪出i″—t曲線，（2）由所知的水溫t1和要求水溫達到的t2作兩垂線，交i″—t曲線于B1′；A1,′；過B1′、A1′作橫線，由縱坐標可求i1″；i2″（相應t1；t2的飽和空氣焓，i1″；i2″）（3）在橫軸找到當?shù)貪袂驕囟圈幼鞔咕€i″—t曲線于B′，B′縱座標i1（空氣進塔焓值）（4）過B′點作橫線交t2線于A點（i1、t2）空氣操作線起點。表示塔底水溫t2與進塔空氣焓i1的關系，是填料底層，空氣與水的傳熱、傳質關系。（5）由A點以為斜率作直線交A′—t1線于B1，A—B1線即為空氣操作線。由B1引橫線到縱軸得i2（塔頂空氣焓）。B1（t1，i2)為塔頂水溫t1與空氣的焓i2。反映塔頂?shù)膫鳠崤c傳質條件?？諝獠僮骶€A—B1表示塔中不同高度的空氣焓i與水溫t的變化關系，其斜率為：Cw——水的比熱（kJ/㎏.℃）4、焓差的物理意義：（1）焓差：△ii=i″－i，t時，AB1與A′B′對應點的距離。是冷卻水（熱量交換）的動力。（2）△ii越大，其它條件不變，由式：可知：V可越?。ㄌ盍?、塔體均可?。?）t2越?。╰2－τ）值越小→△i也越小，冷卻困難；V增大。一般要求t2－τ≮3～5℃（4）的變化，使操作線斜率變化λ↗→斜率↘→△im↗→有利冷卻λ↗→風量G↗→電耗↗設計時λ應在最佳范圍。（四）冷卻數(shù)的求解：1、實質：焓差（i″-i）的倒數(shù)對水溫t的積分，其上、下限為進出水的水溫t1；t2。對應t1（進水水溫）水面飽和層的焓i1″；空氣的焓i2；對應t2（出水水溫）水面飽和層的焓i2″；空氣的焓i12、圖解：（1）將t1——t2分若干格；（2）量出各分格點的焓差值△i=i″－i，并以其倒數(shù)為縱標，以t為橫坐標，繪圖如：（2）（3）求其所圍面積:（五）Simpson(辛普遜)積分法：（近似解法）i″，i不是水溫t的直接函數(shù)，所以不能直接求積分值。Simpson法是將冷卻數(shù)N的積分式分項計算，求近似解。Simpson法復習：高數(shù)稱辛卜生法，即：拋物線近似法：將積分區(qū)分成n（偶數(shù)）格，每兩格計算一次，每兩格曲線內視為一個拋物線的一段。其近似解：步驟：（1）將t1——t2均分成n（偶數(shù)）格（用拋物法，兩格計算一次）每格△t=t1—t2（2）求出相應水溫：并列表中第一列（注：下標序號）（3）求：水溫面層飽和焓i″：i0″=f（t0，p）i″——可查空氣含熱量計算圖或式23-23計算θ代入ti、并填入表第二列。（4）求對應各ti的K值，可據(jù)各等分層的出水水溫t由式求出。填入表中的第三列。（5）求i值，由上向下i0=i*1=進氣的氣溫θ1，相對濕度φ1，和大氣壓P，查圖23-27得到，并填入表中，第4列。計算法：λ—氣水比（6）計算△ij=ij-″－ij列入表第5列。（7）求倒數(shù)，列入表第六列。（8）求Ni：用拋物線法，把（2）視為拋物線，取兩格，由三個點，如：這三點視為拋物線（不是拋物）。所圍面積：在第7列中，添入首尾：1數(shù)奇數(shù)：4偶數(shù)：2（9）求出：（10）當溫差（水溫）△t＜15℃時，可以僅分兩格其精度就足夠了?？捎茫喝?、冷卻塔的性能（1）熱力性能（2）空氣阻力特性（一）填料的容積散質系數(shù)βXV及特性數(shù)N′的求定：公式：左側：βxvV—蒸發(fā)水量。Q—總水量。N′—是兩者的比值。填料的容積散質系數(shù)：βxV是填料散熱能力的綜合參數(shù)，取決于材料、構造、尺寸、布置、高度：βxV=f(g，q，t1，τ，θ)g——空氣動力條件；（風量）（㎏/㎡.h）q——水力條件；（水量或淋水密度）（㎏/㎡.h）t1——水溫；（℃）τ——濕球溫度；θ——氣溫。是通過對填料的性能實驗確定的。實驗公式：常用：βXV=Agmqnt1－P還有不考慮t1因素的:βXV=Agmqn（㎏/㎡.h）A、m、n——試驗常數(shù)還有其它影響因素：（1）填料底與水池水面距離（尾部）；大，βXV也增大。（2）填料高度增高（一定范圍內），βXV也增高。（3）進塔空氣濕度φ↗→βXV↘（4）t1↗→βXV↘注意：設計的環(huán)境條件與βXV的實驗條件要相近。特性數(shù)N′：由原式可知：z—填料高度q—淋水密度將βXV代入：若m+n=1時A′=AZ（試驗常數(shù)）λ=氣、水流量比A′、m——試驗常數(shù)。（二）、淋水填料性能：1、熱力特性：已學過是由實驗求得的A′、m，確定公式N′=A′λm2、阻力特性：是淋水填料中的風壓損失△P（Pa）ρ1——空氣密度㎏/m3g——重力加速度9.8m/S2Vm——填料中的平均風速m/sA、n——與淋水密度（q）有關的實驗系數(shù)。圖為阻力特性曲線：各種性能見表23—4。注：在用表時一定要查看參數(shù)的變化范圍。P490f23-35是據(jù)表繪出的各種填料的特性數(shù)N′與λ的關系曲線。（三）、淋水填料模擬塔與工業(yè)塔的熱力性能比較。1、模擬塔是在較理想條件下試驗的（試驗范圍?。?shù)據(jù)精確。2、生產塔實際情況的工況范圍（最不利工況點）可能超出模擬塔的試驗范圍。3、由于兩種工況的差異，對模擬塔的數(shù)據(jù)應進行修正。表23-5給出了修正系數(shù)φ，工業(yè)塔與模擬塔冷卻數(shù)的比值。（四）氣水比（λ）的選擇：1、理論空氣需要量：出塔空氣含濕量達到飽和（φ=1.0）2、理論氣水比：理論需氣量與水流量的比值λTi2″——出塔空氣在出塔溫度θ2時的飽和空氣（φ=1.0）焓。3、出塔氣溫：（℃）im″——塔內平均水溫時的飽和空氣焓kJ/㎏θ1——進塔空氣的干球溫度℃4、實際選用λ:自然通風塔λ接近λT；（略高于λT）機械通風λ高于λT。λ值的范圍與△t相關表23-6實際計算要先設定λ值然后計算（五）N=N′，冷卻任務與塔任務的統(tǒng)一。求出幾個Ni′=f′(λi)計算選定幾個λi求出幾個Ni=f(λi)在雙對數(shù)坐標紙上繪出兩曲線,其交點P對應的λD即為所設計的氣水比。條件:λD≥λT由λD所對應的N（冷卻數(shù)）是設計所要求的。四、橫流式冷卻塔的計算：園形：四周進風橫流式：單邊進風矩形：雙邊進風特點：濕、熱交換更復雜。（一）矩形橫流塔基本公式推導：1、設填料體積、矩形：X、Y、Z。并設：沿Z軸方向氣、水各狀態(tài)參數(shù)不變。水：沿Y軸下降并溫度降低；氣：沿X軸平流，并增溫增焓。2、取微元dx、dy、z：（1）水：q——淋水的密度；t——水溫；（進）（2）氣：g——質量流量；i——焓。微元內單位時間水所散發(fā)的熱量dHs：——水溫沿y的變化。微元內單位時間空氣所吸收的熱量dHk：——氣焓沿x的變化。水溫在x方向也有變化：空氣焓i在y方向的變化：∴兩式變?yōu)椋簱?jù)Merkel焓差方程：dHs=dH=βxV(i″－i)dv=βxV(i″－i)dxdyz據(jù)熱量平衡：dHs=dHk=dH即：可由：得：（1）還可由：得：（2）兩式：即為橫流塔的基本方程。右邊：塔的冷卻能力左邊：冷卻任務對塔的要求。(二)計算公式的求解——平均焓差法：填料：寬度L（X方向）高度H（Y方向）方程改為：忽略t在x方向的變化右側去掉寬度因素L積分后χ—中間參數(shù)；（希臘，Kai）χ=f（η，ξ）η—中間參數(shù)；ξ—中間參數(shù)；δi″—中間參數(shù)；設計時：由t2，t1→→im″求得η，δi″，ξ查圖：得χ再求得：△im（三）橫流塔的計算步驟：1、由已知條件：τ、t1、t2→tm.P.并φ=1.0時，查圖23-27得：i1、i1″、i2″、im″由式：P48323-43求：K由θ、φ查手冊，求γ（氣體容量）2、由P495式23-75求得：δi″式23-73求得：η式23-74求得：ξ3、求λ及N值，用表23-7由不同的λ值得不同的Ni值。4、作N=f（λ）關系曲線。P493f23-35由交點確定λD→ND5、由ND求填料體積V：式23-71上式變換：6、由λD求風量：§9-5冷卻塔的設計與計算一、設計任務范圍與技術指標（一）工藝設計任務：第一類問題：設計新塔：熱力計算、阻力計算，決定塔體尺寸，選擇風機，水力計算、設計水泵。第二類問題；校核計算，校核所選的定型塔，校核冷卻后水溫是否能達到要求。（二）設計范圍：1、選擇塔型：P498表23-8據(jù)當?shù)貤l件，及生產能力，定塔型，選填料。據(jù)p491表23—4；及其他設備。水泵，風機。2、工藝計算：熱力、阻力（氣）、水力。3、設計：塔平面、高程、管道布置、泵站。（三）技術指標：1、熱負荷（H）—冷卻塔單位面積單位時間的散熱量（kJ/m2.h）2、水負荷（q）—（淋水密度）塔每平方米有效面積上單位時間內的冷卻水量：（m3/m2h）3、水溫差（冷卻幅寬）—冷卻前后水溫差：△t=t1－t24、冷卻幅高（△t′）冷卻后水溫t2與當?shù)貪袂驕囟圈又??！鱰′=t2－τ?！鱰′越小，冷卻塔效果越好。5、效率（η）——冷卻后達到極限τ的程度。6、冷卻后水溫的保證率：用百分數(shù)表示，應該用可靠度的概念。不同的行業(yè)據(jù)冷卻水在工業(yè)中的重要程度，可有不同的保證率，在近期連續(xù)5～10年以上的觀測氣象資料中，取夏季三個月中，超過平均每年最熱的10