冷卻塔冷卻特性

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1、第16卷第3期山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)Vol.16No.32001#一9A-一JOURNALOFSHANDONGINSTITUTEOFARCH.ANDENG.-一Sent.一2007文童編號(hào):1003-5990(2001)03-0040-05冷卻塔的冷卻特性劉乃玲(山東建筑工程學(xué)院空調(diào)工程系，山東濟(jì)南250014)摘要:為了研究冷卻塔的冷卻特性，首先根據(jù)熱濕交換的理論建立了熱濕交換的相關(guān)方程，并據(jù)此計(jì)算了在不同條件下在逆流式冷卻塔內(nèi)單個(gè)下落的水滴與周圍空氣所進(jìn)行的熱濕交換的效果，并時(shí)計(jì)算結(jié)果逐項(xiàng)進(jìn)行

2、了分析。然后建立了冷卻塔的一維換熱模型，通過該模型分析了冷卻塔內(nèi)的填桿層的高度、水降落所持續(xù)的時(shí)間及空氣和水的質(zhì)1流童對(duì)冷卻塔性能的影響情況。關(guān)扭詞:冷卻塔;熱濕交換;冷卻性能中圖分類號(hào):TK124文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1熱濕交換為了研究冷卻塔的熱工特性，首先研究一下在逆流式冷卻塔內(nèi)單個(gè)下落的水滴與周圍的空氣所進(jìn)行的熱濕交換。如圖1所示，假定水滴是球熱水進(jìn)d;匕'形的且直徑D足夠小以致可以假定水摘內(nèi)各處的溫度均為Two牢氣進(jìn)水滴與空氣間的相對(duì)速度V=V=-、止(一V,),V，為水滴在冷卻塔內(nèi)的降落速度

3、，V,冷水出為冷卻空氣的流動(dòng)速度，水滴周圍的空氣其干球溫度為Tg，含濕量為d,。正如圖1中所示的，水圖1水滴與空氣的能量交換圖示滴的失熱量可分為對(duì)流Q。和蒸發(fā)Q，兩部分。水滴失熱到空氣中要消耗內(nèi)能且能量傳輸?shù)钠胶馐峭ㄟ^水滴的表面所完成的，其內(nèi)能的變化率可用下式表示:一(Q,+Q})=dU/dt(1)式中:Q,=a(幾一Tg)F(2)Q,=a(d=一d,)rF(3)U為水滴的內(nèi)能，J,U-m}Cp-T=;m、是水滴的質(zhì)量，掩;Cp,是水的比熱，J/(kgr);t為時(shí)間，s;a為空氣與水膜的對(duì)流熱交

4、換系數(shù)，W/(時(shí)℃);F為水滴的外表面積，耐;。為濕交換系數(shù)，kg/mz;d，為水滴周圍飽和水膜〔假定溫度是T=)的含濕量，kg/kg;d二為周圍空氣(主體空氣)的含濕量,kg/kg;r為水在T，下的汽化潛熱，J/kg.收稿日翔:2001-03-16作.摘介:劉乃玲(1966-).男.山東沂南人.山東建筑工程學(xué)院空調(diào)工程系講師，碩士.研究方向:熱濕交換萬方數(shù)據(jù)第3期劉乃玲:冷卻塔的冷卻特性根據(jù)劉伊斯關(guān)系式，則有a一載，C,..是汽水混合物的定壓比熱，假定C,,。一’000J/(1g'>C)，則式

5、(1)可寫成水溫瞬時(shí)變化的形式，即dT,V[(T，一T,)十0.001(d，一d,)7(4)兀j丁=一aNC,-VdF這里m，已由Pw磯替換，P，是水的密度，Vd是水滴的體積。水的蒸發(fā)率等于:dm,=0.001a(d，一d,)F(5)口的值可以通過一些經(jīng)驗(yàn)公式算出，在本文中，a的值是用下面的關(guān)聯(lián)式估算的[21Nu=2+0.6(Re)'2(Pr)1}(6)則。一Nux，式中;是主體空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，W/W'C),乃J“D’~’、~一份一介JJ月、‘于樸””、~zV根據(jù)以上的分析，下面以濟(jì)南市夏季空調(diào)

6、室外設(shè)計(jì)條件(TR=34.81;，T,=26.7`C)為基準(zhǔn)并給定冷卻塔內(nèi)水滴的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算冷卻塔內(nèi)的熱濕交換情況，為了便于比較，同時(shí)還計(jì)算了在改變以上各參數(shù)中任一項(xiàng)的情況下其它工況的熱濕交換的結(jié)果，計(jì)算結(jié)果如表1所示。表1水滴在不同條件下熱遏交換的效果標(biāo)準(zhǔn)條件變化條件川明劃Tg/C34.828翻20263246.87T,/,c26.726.71533D/-。和叨330幾沈2420215v/(服])繃(d幾/d,)/(IC,-)一4.04刪叼e/(w，2)黝7091，。/(W，m2)械1306

7、口60[(如，他)/m=]/(%，，1)下面對(duì)表1作簡(jiǎn)要分析。表中第2列表明，在“標(biāo)準(zhǔn)條件”下水溫降(dT=/dt)等于一4.04C/;對(duì)，其熱濕交換的效率是很高的，濕交換(4e)占到總能量交換的93%以上，而水分蒸發(fā)所散失的總量相對(duì)較小，只有0.66%/s.第3列的結(jié)果表明，降低干球溫度對(duì)dT=/dt沒有多大影響。雖然式(4)中(T_一幾)的值從5.2增加到12，但在濕球溫度不變時(shí)，降低干球溫度意味著要增加含濕量d,，因此(d，一d,)的值也就有所降低。其結(jié)果是4。的增加量與4，的減少量幾乎相

8、等。第4列表明，改變濕球溫度對(duì)dT=/dt有很大的影響。濕球溫度為20℃時(shí)，dT_/dt等于一4.57C/s,超過“標(biāo)準(zhǔn)條件”13%0第5列顯示了水滴與空氣之間的相對(duì)速度的降低對(duì)熱濕交換的影響效果。當(dāng)V從2m/s降低到1.5m/s時(shí)，dTw/dt則從一4.04r/s降到一3.58C/s，這是因?yàn)殡S著V的降低對(duì)流換熱系數(shù)a也降低了。第6列表明，當(dāng)水滴的直徑減小一半時(shí)，dT,-/dt的值增加到一12C/s?？梢詮膬煞矫娼馊f方數(shù)據(jù)山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)2001年釋這一特性。第一，直徑減小使對(duì)流換熱系數(shù)a