喷雾式冷却塔

冷却塔冷却效率

1前言冷却塔的热力计算相当复杂，手算程序尤其繁琐，并且还涉及到查表，而目前市场上虽然有一些商业性的软件，但大部分是针对小型玻璃钢冷却塔设计的，对于大型的工业冷却塔而言，计算起来误差较大，并且使用起来不方便，图形法分析能省去计算，但存在只能定性分析而不能定量分析等缺陷，考虑到焓差法计算是冷却塔热力计算的基础理论，结合冷却塔工艺热平衡图，笔者采用EXCEL电子表格设计了热力计算程序，只需具备EXCEL编辑公式的能力就可直接操作，操作简单，方便实用。非常适合于从事冷却塔设计和运行管理的工程技术人员使用。2理论分析Q：冷却水量，m3hβxv:容积散质系数，kgm3hk:蒸发水量散热系数i,i空气焓值，饱和焓值，kJkgCw:水的比热，kJkg℃式1中右边表示冷却塔的冷却任务的大小,称冷却数或交换数。与设计的进出水水温、温差以及大气气象条件决定的,左边为选定的淋水填料所具有的冷却能力，称冷却特性数,与选择填料的热力性能和气水比有关,对于给定的冷却任务而言,可以选择适当的填料以及填料体积来满足冷却任务。1式右边可用1所示的冷却塔工艺热平衡形象地表述水与空气之间的关系及焓差推动力。3评价结合图1的原理，利用EXCEL编程计算冷却效率，可以简化查表步骤，既方便又快捷。首先设计如图6所示的表头，图中B～H项为设计者直接填入数值,I～X项为计算机自动显示值处,分步介绍自动计算表格的设计。1、饱和水蒸汽压力的计算计算饱和水蒸汽压力式中T=273+θθ为空气温度℃Pq˝=98、065×10Ekpa则相当于湿球温度τ的水蒸气压力编写方法是用鼠标单击K6处，然后在如图所示的编辑输入=98、065*10^0、014196-3、142305*1000273+D6-1000373、16+8、2*Lg373、16273+D6-0、0024804*373、16-273+D6,输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键，此时相当于湿球温度τ水蒸气压力公式编辑完毕。同理，相当于干球温度θ的水蒸气压力编写方法是用鼠标单击L6处，将上式中的D6改为E6即可。2、相对湿度的计算相对湿度可按进行计算，则相对湿度的编写方法是用鼠标单击M6处，然后在如图所示的编辑栏输入=K6-0、0006628*F6*E6-D6L6,输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键，此时相对湿度的公式编辑完毕。3湿空气容重的计算湿空气容重可按进行计算，则湿空气容重编写方法是用鼠标单击N6处，然后在如图所示的编辑栏输入=F6-M6*L60、287273+E6+M6*L60、4615273+E6，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键，此时湿空气容重公式编辑完毕。4气水比的计算气水比按进行计算，则气水比编写方法是用鼠标单击O6处，然后在如图所示的编辑栏输入=N6*H61000G6，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键，此时气水比公式编辑完毕。5饱和空气焓的计算为方便统一的公式编辑，同时省去查表的步骤，可引入内田秀雄[1]给出饱和焓与温度的关系式:,即图中的AB线，此关系式在20～40℃误差仅为1%，因此t1对应的饱和空气焓的编写方法是鼠标单击P6处，然后在如图所示的编辑栏输入=8、265-0、24*B6+0、0254*B6^2，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键，此时t1对应的饱和焓公式编辑完毕。t2、tm对应的饱和焓编写方法同t1对应的饱和空气焓的编写方法，将上式中的B6改为C6、J6即可。6进出塔空气焓值的计算由图1可以看出进塔空气焓可近似等于湿球温度τ对应的饱和空气焓，因此i1编写方法同t1对应的饱和焓，只是将上式中的B6改为D6。空气操作线CD上任意一点可用求出。因此i2编写方法是鼠标单击T6处，然后在如图所示的编辑栏输入=S6+I6O6，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键，im编写方法是鼠标单击u6处，然后在如图所示的编辑栏输入=S6+t62。7逆流塔冷却数的计算考虑到计算精度，逆流塔冷却数的计算积分采用辛普逊Simpson二段公式作简化计算：则Ω编写方法是鼠标单击V6处，然后在如图所示的编辑栏输入=I66*1P6-T6+4R6-U6+1Q6-S6，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键。8横流塔冷却数的计算先按求逆流塔冷却数的方法求出Ωn,再除以修正系数F0。F0的编写方法是鼠标单击W6处，然后在如图所示的编辑栏输入=1-0、106*1-Q6-T6P6-S6)^3、5，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键。ΩH的编写方法是鼠标单击X6处，然后在如图所示的编辑栏输入=V6W6，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击Enter键。此时整个计算程序编写完毕。用此程序校验手算值上海科学技术出版社1981年出版的冷却塔及中国建筑出版社1986年出版的给水排水设计手册第4册书中的例题见表1。表1：手算和电算结果对照表塔型逆流塔2横流塔3参数气水比λ0、50、60、91、0进塔温度℃40、2440、2440、2445出塔温度℃32323235干球温度℃25、725、725、724干球温度℃22、822、822、830大气压力Kpa99、65899、65899、65899、293结果手算冷却Ω1、0240、8610、6920、613电算冷却Ω0、970、820、680、63差值%5、56%5%1、76%2、7%从表1可以看出手算和电算值结果相差不大1、76%～5、56%,因此采用此程序可信度较高。结合某横流塔几种不同的测试工况，利用此EXCEL程序对其判断见图7。表2：某大型横流塔设计及测试情况项目设计条件测试工况1测试工况2测试工况3水量m3h3300352035203150干球温度℃3332、336、231、4湿球温度℃2829、126、0526、27进水温度℃4337、439、1739、14出水温度℃3331、833、1632、11风量m3h243000246000242000253000大气压力Kpa99、96100、9101、4299、96图7：某横流塔冷却数计算结果值将测试的三个工况的B～F项直接填入表格中,然后用鼠标单击I6处,按住鼠标,按住鼠标左键不放,将鼠标拖至X6处,将鼠标移至X6右下角,待光标变成小+时,按住鼠标左键不放,将鼠标移至第9行,就可完成复制工作,在7、8、9行处计算机可以自动显示数值，测试工况1冷却数计算值大于设计值，填料的容积散质系数比设计值大,能满足冷却任务,而测试工况2、3均低于设计值工况2是在该冷却塔运行六年后进行测试的，工况3是该冷却塔在更换填料后进行测试的，尤其是运行六年后，填料的容积散质系数下降幅度较大，已不能满足冷却任务的需要。而改造后也未达到设计任务的要求，因此还存在着改造的缺陷。单纯从冷却数的大小不容易看出冷却效率降低多少，可以将不同工况下的冷却数修正到设计条件下，求出出水温度或水量。具体操作步骤见图8、图9。图8：修正至设计条件下出水水温校核图将设计条件下的工况复制至第10行处，然后保持水量不变，将出水温度空出，再在空栏处填入出水温度，直至填入的温度满足测试工况条件下的冷却数值。由图可以看出，修正到设计条件下，出水图9：修正至设计条件下出水水温值水温为32、5℃时，满足要求，因此该塔的冷却效率为43-32、543-33×100%=105%，同理可将工况2、3修正到设计条件下得到出水温度为33、9℃和33、2℃，因此冷却塔效率分别为91%和98%。分析其改造不成功的原因主要有：①填料片间距过大，水力停留时间短②由于横流塔百叶窗的安装角度不合理，同时由于横流塔支撑架多，在安装过程中不可避免地在原百叶窗上开孔，如果对有孔部位不进行修补，横流塔溅水相当厉害，尤其在不开风机时加剧，造成冬季百叶窗易结冰，导致百叶窗及挡水板变形，向外凸出，水直接冲击边层填料，形成水幕，并且自上而下越来越密，无形中增加了风机的运行阻力，减少了风量，同时水幕对边层填料具有冲击破坏作用，加剧了填料的部分垮塌。因此在改造过程中不可忽视，在挡水板凸出处再插入新的挡水板。③未综合考虑整个气室的配风均匀性，填料安装没有按照上密下疏的原则，同时填料安装并未交错安装，影响了填料的热力性能。④由于横流塔内部结构本身复杂，填料支撑架过多，同时每层填料间安装了填料框，无疑这些增加了风机的阻力，对于钢筋支撑架而言，要改造已很困难，但可以撤消填料框架，用相同材质的PVC板代替填料框架。减少风机的运行阻力。⑤由于风机的抽吸作用，有部分水飘落在收水器与填料之间，未经过充分换热，由上自下逐渐增加，因此可考虑略微增加原底部1～2层填料深度，以保证充分换热。当然单凭某一工况的测试就对冷却塔的热力效率作出评价，不是非常严谨的，如要对冷却塔作出科学合理的判断，按照NDGJ89-89工业冷却塔测试技术规定要求，需对冷却塔进行全面测试，测试项目包括大气参数，进出水温，进塔空气量，出塔空气干湿球温度，塔各部分风阻，风机全压，至少测出15个不同的工况，然后在不同工况下，计算出冷却数Ω及容积散质系数，用最小二乘法，得出式2和式3根据此关系校核在设计条件下的出水水温或水量，然后对合肥冷却塔效率高低作一评价。同样可以采取EXCEL方法对其进行编辑,在此不再赘述。ahlingjie冷却塔冷却效率

冷却塔填料选择

1应根据冷却塔的型式、冷却任务、循环冷却水的水质；设计运行工况等条件，选择刚度好、耐腐蚀、抗老化、具有阻燃性能的填料。逆流式冷却塔宜采用薄膜式或点滴薄膜式；横流式冷却塔宜对薄膜式、点滴薄膜式、点滴式填料与塔体高度等配套比较后确定。2应根据进塔水温t1选择阻燃氧指数30～40、耐温性能不同的填料：t1≤45℃，宜选择聚氯乙烯；t1≤55℃，宜选择改性聚氯乙烯；t1≤60℃，宜选择聚酯玻璃钢。3寒冷地区，填料材质应根据地区的最低月平均气温，选用相应耐寒等级的填料，最低月平均气温低于一8℃的地区应选用耐寒型填料。4当冷却水的悬浮物小于20mgL时，宜采用薄膜型填料。当冷却水的悬浮物大于50mgL时，宜采用点滴式或点滴薄膜式填料。5填料的热力特性与阻力特性应结合风机特性进行综合评价，选择在相同设计条件下冷却能力最大者。对薄膜式填料，当片型相同而片距与片高组合不同者，应进行对比计算，当设计水温差较大时，宜选择片高较大者。6当填料块直接简支在支撑小梁上时，支撑梁宜采用宽度小，通风阻力小的结构，梁中距应与填料块简支最优尺寸相配合。当采用支撑型格板时，格板简支设计跨度与支撑梁的跨度应一致，格板的耐腐蚀性能应与填料相适应。7当填料安装方式采用吊装时，应有防止填料发生晃动的措施。8填料的组装形式应稳定、便于施工和日常维护。