冷却塔计算_百度文库

更新时间:2020-08-27 11:00

  冷却塔计算_电力/水利_工程科技_专业资料。冷却塔设计计算参考方法 本文简述了冷却塔、冷却塔的选型,校核计算,模拟计算方法等,供大家参考。 一、简述 如上图, 冷却塔放于层间, 运行时冷却塔进/排风大致可分为 6 个区间(图中箭头表示风向

  冷却塔设计计算参考方法 本文简述了冷却塔、冷却塔的选型,校核计算,模拟计算方法等,供大家参考。 一、简述 如上图, 冷却塔放于层间, 运行时冷却塔进/排风大致可分为 6 个区间(图中箭头表示风向, 其长度表示风量大小);它们分别是: a 区——冷却塔在 A 轴方向的主要进风面,该处装有 1250mm 高百叶 3 层。 b1/b2——冷却塔入风回流区,在这两个区很可能出现负压;回流在 b2 区会较多出现。 c 区——冷却塔高速排风区。 d 区——冷却塔在 1/A 轴方向通风区,该区为负压区,风速较 a 区高,且以乱流出现居多。 e 区——热风扩散区;冷却塔排风经过一段距离(冷却塔排风口到建筑顶部百叶约 4000mm)后,动压明显下降,静压上升,该区属正压区,其间大部分热风经建筑顶部百 叶排入大气,少部分弥散后排风受阻会滞留一段时间,但,由于上下(e 区~b 区)空间随 机存在着压差,使得部分 e 区弥散的热风回流。 二、冷却塔的选型 1、设计条件 温度:38℃进水,32℃出水,27.9℃湿球; 水量:1430M? /H;水质:自来水; 耗电比:≤60Kw/台,≤0.04Kw/M?·h, 场地:23750mm×5750mm; 通风状况:一般。 2、冷却塔选型 符合以上条件的冷却塔为:LRCM-H-200SC8×1 台。 (冷却塔[设计基准]37-32-28℃,此条件下冷却塔处理水量为名义处理水量) 其中,LRC 表示良机方形低噪声冷却塔,M 表示大陆性气候适用,H 表示加高型,200 表 示冷却塔单元名义处理水量 200M? /H,S 表示该机型区别于一般冷却塔,C8 表示该塔共 由 8 个单元并联组合而成,即名义处理总水量为 1600M? /H。 冷却塔的外观尺寸为:22630×3980×4130。 冷却塔配电功率:7.5Kw×8=60Kw,耗电比为 60÷1600=0.0375Kw/M? · h。 三、校核计算 1、已知条件: 冷却塔 LRCM-H-200SC8 在 37-32-28℃温度条件下单元名义处理水量 L=200 M? /H; 冷却塔风量 G=1690M? /min。 2、设计条件: 热水温度:T1=38℃; 冷水温度:T2=32℃; 外气湿球温度:Tw=27.9℃; 大气压:Pa=76mmHg; 处理水量:L=179 M? /min; 水气比:L/G=1.605; 热负荷:Q=1074000Kcal/h; 组合单元数:N=8。 3、冷却塔特性值 依照 CTI 标准所给出的计算公式 Ka· V/L= 近似计算为 Ka· V/L= × 代入数据得,Ka· V/L=1.251。 其中 当 Tx=T1-0.1×(T1-T2)时,dh1=(hw –ha); 当 Tx=T1-0.4×(T1-T2)时,dh2=(hw –ha); 当 Tx=T2+0.4×(T1-T2)时,dh3=(hw –ha); 当 Tx=T2+0.1×(T1-T2)时,dh4=(hw –ha); 水温度℃ T1 38.0 焓值 35.861 37.4 34.792 35.6 31.762 34.4 29.880 32.6 27.247 T2 32.0 26.416 湿球温度℃ Tw 27.9 21.307 焓值单位为 Kcal/Kg。 随水气比的变化可得到以下数据: L/G Ka·V/L 1.100 0.967 1.300 1.058 1.500 1.175 1.605 1.251 1.700 1.333 1.900 1.566 2.10 1.963 由上表数值可以求得冷却塔特性曲线 交于设计点(见曲线、冷却塔冷却能力比较 由上列数值绘出设计条件之特性曲线,然后由设计点(L/G, Ka· V/L)绘出水塔特性斜线。 即,设计条件转换到 37-32-28℃标准条件下之当量水量 L’=(L’/G)*G 代入数据,L’=1.769×1690×60×1.1=197.3M?/h。 而 LRCM-H-200S 之名义处理水量 L=200 M? /h,可以满足设计条件。 5、结果 LRCM-H-200S 名义处理水量 200 M? /h 大于设计当量水量 197.3M? /h,所以,此机型 能满足使用要求。 四、模拟运行计算 1、建立数学模型 冷却塔实际运行中,各参数的变化是很复杂的,无论何种形式,在表示其热工特性的重要参 数上,有,以焓为基准的总容积传热系数(Ka· V/L)与填料的材质特性(Ka)、冷却塔的 结构形式、淋水密度(L/Al)、水气比(L/G)、塔体断面通风风速或风负荷(G/Ag)…… 等诸多因素;再综合冷却塔的运行环境等因素,可以设定以下条件: 1)冷却塔风机静压 Ps 恒定; 2)冷却塔循环水量 L 一定(此处不计偏差); 3)冷却塔热容量 Q 一定(按主机最大负荷计),且入水温度 t1 为一定; 4)冷却塔放置位置不变; 5)冷却塔结构形式不变。 于是,可以知道变化的主要参数有: 1)冷却塔风机的风量 G; 2)冷却塔风机的出水温度 t2; 3)环境湿球温度 tw; 我们可以抽象出以下方法对冷却塔的实际运行进行简化模拟: A.对冷却塔 a 区进风 冷却塔进风动力源于风机所产生的静压 Ps 与塔体入风口静压 Pa 之差 Ps。 va= ; …………① 设定 A 轴百叶开启角度 ≤20°,再考虑塔体入风百叶影响,取 =1.12。 B. 对冷却塔 d 区通风 只有塔体入风百叶,取 =1.05。 C.对冷却塔 b 区通风 b1 区靠 A 轴百叶仅 150mm 左右,通风量按它与进风口高度之百分比计约为 4%; b1 区靠 1/A 轴距离约 1650mm 左右,通风量按它与进风口高度之百分比计约为 58%。 D.对冷却塔 c 区排风 c 区为冷却塔高速排风区,在空间上,它近似于有限空间射流,射流的外形象橄榄。 …………② 式中 vx——射程 x 处的射流轴心速度; v0——射流出口处的初平均速度; x——出口至计算断面的距离; d0——送/排风口直径; a——送/排风口的紊流系数; 上式是自由射流,它可以大致绘出射流的具体形状(如射程、最大射流断面)。但,在受限 空间,排风口的速度衰减估算一般采用下式。 …………⑶ 受限空间射流的压力场是不均匀的,各断面的静压随射程的增加而增加;同时,由于射流速 度场的相似性,必然有温度场的相似性。 …………⑷ 此处简化计算为平均值。 式中, ⊿Tx——射流 x 处与周围空气的温度差; ⊿T0——射流出口处与周围空气的温度差。 E.对冷却塔 e 区滞留热空气 射流上部受栅栏影响, 部分空气流向分散; 以及射流过程中排风热空气与周围空气进行热能 与动量的交换,其结果导致周围空气温湿度升高,焓值升高的空气一部分上升,另一部分滞 留于栅栏下部空间。这两部分一起形成了 e 区的滞留热空气。 通过以上建模分析可知,此环境中运行的冷却塔要克服的问题是: b 区回流高温高湿空气; d 区负压值过大,风量可能不足; c 区滞留热空气。 2、参数估算 1)已知 冷却塔入风口尺寸:7.45×2=14.9m? 冷却风机直径:2000mm 冷却风机的总静压:110Pa 冷却风机的名义风量:28.17 m? /s 塔体风阻力:90 Pa 冷却塔设计处理水量:179m? /h 冷却塔有效散水面积:6.1m? 冷却塔填料容积:14.63m? 冷却塔进水温度:38℃ 环境湿球温度:27.9℃ A 轴百叶面积:≤11.25 m? 易得, 冷却塔水负荷(L/Al):29.36 m? / m? · h 冷却塔填料特性值(Ka):15306 冷却塔出风口风速(v0):8.98 m/s 冷却塔出风口动压(Pv):18.3Pa A 轴百叶面通风风速:2.81 m/s (注:冷却塔基础墩高度 750mm) 2)计算 冷却塔通风遵循进出风量相等原则,可知,a 区通风量与 e 区排风量相等。 A.在 c~e 区,计算 e 区的静压与温度 设从风机排出的空气与水热交换 100%,即排风口饱和湿空气焓 ha2=ha1+L/G(T1-T2)…………⑸ e 区排风动压 Pve ve= v0× …………⑹ 当 x/d=2 时,ve=1.98m/s,即排风到达顶部栅栏时,动压基本转化为静压, Ps≈16.1Pa 排风空气在此处静压呈正态分布,热风被排出。 e 区空气温度差 ⊿Te=(38-27.9)× =0.87℃ 说明 e 区排风(非饱和湿空气)与周围空气之温度比较接近。 e 区弥散的热空气的湿球温度近似为: twe=27.9+0.87=28.77℃ B.在 b~d 区 其中,冷却塔进风两侧,一面临 A 轴,一面临 1/A 轴。假定,两面进风量相同,则冷却塔 进风面风速约为 1.89 m/s,每面进风量约 14.08m? /s。 冷却塔进风临 A 轴侧,由于靠近百叶,所以风量视为足够; 对临 1/A 轴侧,d 区可分上、下两部分通风,其中上部通风约 58%;同理,下部通风约 38%;即是说,由于下部通风量的不足,上部热风回流大部分弥补了 1/A 轴侧通风量的不 足,同时也造成 d 区负压过大。 由式⑴, 因为 G=V· A,冷却塔通风面积一定。 所以,⊿Ps= 代入数据,⊿Ps= ×(1-0.8836) =0.3Pa 超出的负压,使得 d 区通风恶化,上部热风更多从 b2 区流向 d 区,即实际上部通风量应 为:58%+4%=62%,d 区上、下两部分空气混合而成 1/A 侧冷却塔的进风,混合后的 湿球温度 tw’(A 轴空气湿球温度 tw=27.9℃)。 …………⑺ 代入数据,求得 hw’=21.94Kcal/kg 按空调二类地区换算,可得混合后的空气湿球温度:tw’=28.3℃。它说明 1/A 轴侧冷却塔 的进风湿球温度要比 A 轴侧的高出 0.4℃。 按⑸式可以得出塔热空气的焓 h2: h2=21.307+1.605×(38-32) =30.937 Kcal/kg (注:如果按 38℃排风温度,出塔热空气的焓应为 35.848 Kcal/kg) 依照上述结果推算, 1/A 轴侧冷却水出水温度 T2’: T2’=38=32.4℃ 到此,计算完成。 3)评述与结论 以上结果是在抽象简化后计算得出,鉴于冷却塔在现场运行时情况更为复杂,例如,风机静 压的影响,环境的蓄热量,分水均匀度,风叶片的安装角度等等,但,总的说来,冷却塔出 水温度偏差应在 0.4~0.7℃内。 五、可选改善方案与建议 1)可选改善方案 为使冷却塔的运行效果更好, 可在冷却塔的出风口加装 1500mm~2000 高的直立导风筒, 以防排风动压下降过快。 同时,冷却塔在设计时充分考虑余量,以缓减环境湿球升高的影响。 2)建议 由于冷却塔所在空间的空气湿度较大,所以建议作好建筑的防潮与防水工作。

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