冷却塔的热力计算

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章— 冷却塔热力计算基本方程

三、冷却塔的性能
（1）热力性能（2）空气阻力特性（定一：）填料公的式容：积散质系数βXV及特性数N′的求
βxvV Cw t1 dt
Q K t2 ii
左侧： N xvV
Q
βxvV—蒸发水量。 Q—总水量。 N′—是两者的比值。
填料的容积散质系数：βxV 是填料散热能力的综合参数，取决于材料、构造、尺寸、布置、高度：
水的散热 K 1CwQdt空气吸 G热 di 即： di 1 Q
Cwdt K G
令： G (气水比)
Q
di 1 tg Cwdt K
表示di与dt成直线关系,斜率为:
1 K
积分下式:边界条件用塔底空气焓i1和水温t2 。
Gdi
1 K
CwQdt
G(i2
i1)
Cw K
Q(t1
t2
)
i2 i1 (t1 K t2 )Q G C w i1 (t1 K t2 )C w (k/k J)g
iijj1列入CKwjd表t 第λ—5列气。水比
G Q
（7）求
1 i
j
倒数，列入表第六列。
（8）求N i ：用抛物线法，把（2）视为
抛物线，取两格，由三个点，
如：
1i0,t0,1i1,t1,1i2,t2
这三点视为抛物线（不是
抛物）。所围面积：
3t1i0
4 i1
1 i2
N C K w t t 2 1 i d i 3 C t K w 1 i 0 4 i 1 2 i 2 4 i 3 2 i 4 4 i 5 i 2 n 2 i 4 n 1 1 i n
（Csh=Cg+Cqx=1+1.84x）（近似值）（实验）

冷却塔的热力计算

冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。

因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。

为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化假设：（1）散热系数α，散质系数v β，以及湿空气的比热c ，在整个冷却过程被看作是常量，不随空气温度及水温变化。

(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。

（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。

(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。

(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。

冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。

麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。

在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。

()dV h h dH t xv q 0"-=β （1）式中：q dH —— 水散出热量；xv β —— 以含湿差为基准的容积散质系数()[]kg kg s m kg //3⋅⋅ ；"t h —— 温度为水温t 时饱和空气比焓 (kg kJ /)； 0h —— 空气比焓 (kg kJ /)。

将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )； u Q —— 蒸发水量 (s /g k ) t —— 水温度（℃）并引入系数K ：m w u m u w r tc Q r t Q c K 2211-=-=式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t wxv h h dt c Q vK β （3）上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：Q VK xv β=Ω'（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：⎰-=Ω120"t t t w h h dt c由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。

冷却塔的热力计算

冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。

因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。

(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。

（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。

(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。

(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。

冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。

麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。

在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。

将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )；u Q —— 蒸发水量 (s /g k )t —— 水温度（℃）并引入系数K ：式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t w xv h h dt c Q v K β （3）上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。

冷却塔热力计算的数学模型

7 ( 23)
Κ A + Κ B ) , 如图 2 3c 所示。无论那种情况, 均使原区间 ( Κ A , Κ B )减半, 并保持为开区间。取新区间的中点值作为 Κ 值再次代入式 ( 16 ) , 重复上述计算直至满足精间的后半段, 而原区间变为 ( Κ A ,
式中 Κ A n、 B n —— n 次计算后 Κ取值区间的起、 Κ 终点值 1 证明式 ( 22 ) : 如以 ( Κ A n+ Κ B n ) 为计算结果, 则 2 按精度控制定义有 1 (Κ ( 24) A n+ Κ B n) - Κ D < Ε Κ 2 Κ D 肯定在开区间 ( Κ A n, Κ B n ) 内, 因而 Κ A n+ Κ Bn 1 ( 25) - Κ D < B n- Κ An Κ 2 2 1 必成立。若 Κ , B n- Κ A n < 2Ε Κ即 Κ B n- Κ An < Ε Κ 2 1 (Κ 必有 , 因此用式 ( 22 ) 作 B n+ Κ A n) - Κ D < Ε Κ 2 为精度控制式是正确的。另一方面, 当某次计算中选取的 Κ值恰好与Κ D 非常接近, 使得式 ( 16 ) 计算后满足 ( 26) N - N ’< Ε N 则计算也可结束。式 ( 26) 中的 Ε N 为冷却数的精度控制参数, 为了和 Κ的精度要求一致, Ε N 可由Ε Κ 计算出来, 计算公式及推导过程从略。上述数学模型可圆满解决冷却塔热力计算的第一类问题, 对于第二类问题 ( 校核计算) 可在此基础上略作改进即可。以上述数学模型编制的计算机软件使用方便, 计算准确可靠, 可在工程设计及教学科研中予以应用。 4 参考文献

∫

横流式冷却塔简化热力计算方法

横流式冷却塔简化热力计算方法首先，我们需要确定一些冷却塔的基本参数。

这些参数包括：冷却塔的入口水温（Tw1）、出口水温（Tw2）、入口空气温度（Ta1）、空气湿球温度（Ta2）、塔的冷却水流量（Qw）和空气流量（Qa）。

这些参数将用于后续的计算中。

第一步，我们需要计算冷却水的冷却量（Qc）。

冷却量可以通过下式计算得到：Qc=Qw*(Tw1-Tw2)其中，Qw代表冷却水流量，Tw1和Tw2分别代表冷却水的入口温度和出口温度。

第二步，我们需要计算冷却塔的传热量（Qh）。

传热量可以通过下式计算得到：Qh=Qa*(Ta1-Ta2)其中，Qa代表空气流量，Ta1和Ta2分别代表空气的入口温度和湿球温度。

第三步，我们可以根据热力学原理得到冷却塔的热效率（η）。

热效率可以通过下式计算得到：η=Qc/Qh第四步，我们可以通过已知的参数来计算冷却塔的传热面积（A）。

A = Qh / (U * ΔTlm)其中，U代表传热系数，ΔTlm代表对数平均温差。

传热系数的取值与具体的冷却塔结构、材料和工况等因素有关。

ΔTlm可以通过下式计算得到：ΔTlm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)其中，ΔT1和ΔT2分别代表冷却塔的温度差，可以通过Tw1、Tw2、Ta1和Ta2来计算得到。

最后，我们可以通过上述结果来判断冷却塔的热力性能。

如果热效率较高且传热面积较小，则说明冷却塔的散热效果较好；反之，则说明冷却塔的散热效果较差。

综上所述，通过以上的简化热力计算方法，我们可以估算横流式冷却塔的热力性能。

然而，需要注意的是，这些简化方法仅能提供初步的估算结果，实际的热力计算可能需要考虑更多的因素和参数。

因此，在实际应用中，我们应该根据具体情况来选择适当的计算方法，并进行实际的测试和验证。

闭式冷却塔热力和阻力计算

闭式冷却塔热力和阻力计算一、冷却塔热力计算根据换热学公式：Q1=CN△T Q2=KA△T式中：Q1内除盐水热负荷 C比热4.18KJ/(kg.℃) N=L*K1=流量*流量系数进出水温差△T=T1-T2Q2外部冷媒水热负荷 K换热系数（按湿球温度25℃计算）A产品盘管组的换热表面积△T =△T1-△T2/ln（△T1/△T2）△T1=Hin（热除盐水进口温度）-Cin（冷媒水经过盘管温度）△T2=Hout（热除盐水出口温度）-Cout(冷媒水喷淋管盘温度)换热器工作原理说明：换热设备的换热过程是管内被冷却的流体将热量通过管内壁传给管外壁的水膜，再由水膜传给冷却盘管间流动的空气和PVC热交换层的空气。

A、从管内被冷却流体到外部冷媒水排出热负荷Q21=KA△T1、管内流体通过管内壁传给管外壁的水膜K换热系数确定根据此种闭式冷却塔产品的特点，包括风扇机电的功率，湿球温度25摄氏度等因素，这是个组合K值包含管内热流体和管内壁传热系数，管内壁和管外壁传热系数，管外水膜和管外壁传热系数等。

K=1/[1/αi+ri]×do/di+δ/λ×（do/dm）+ro+l/αo]其中：αi为管内热流体与管内壁之间的传热系数ri为管内的垢热阻do为管外径；di为管内径；δ为管壁厚；λ为热导系数dm=（do-di）/ln（do/di）=（0.016-0.0145）/ln（0.016/0.0145）=0.01524ro为管外的垢热阻；αo为管外壁与管外水膜质检的传热系数（1）、热流体在关内的换热系数：Αi=0.023Re0.8.Prn.（λ/di）其中：Re、Pr、λ为管内流体的雷诺数、普兰特数和热导系数加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3Re=w．di /v其中：w为水在管内的流速v为运动粘度，㎡/s水的平均温度为（54+44）÷2=49℃查水的热物理性质v运动粘度为0.6075*10-6㎡/s普兰特数Pr为3.925热导系数λ64.15×10-2KJ/(kg．℃)（2）、管外壁与管外水膜之间的传热系数：αo=1.3248[GW/(n.A.do)]１/３ kw/㎡.℃其中：GW为换热设备总冷却水量n为水平截面上冷却盘管的管列数A为一列冷却盘管中一排水平管的长度2、换热盘管外喷淋水和空气之间的换热盘管外壁水膜换热分为两部分换热，一部分为在冷却盘管外时水膜和空气间接触的对流换热，一部分为在PVC热交换层上时水膜和空气间接触的对流换热。

闭式冷却塔热力和阻力计算

其中Cp为湿空气的定压比热（3）冷却水膜和空气间的换热量 Q=εw.m.σ（iw-im）Fh 其中εw是考虑从水膜蒸发到空气中热量对麦凯尔方程的修正系数。与水平均温度tw相关。 M为水膜与空气间接触的全部表面积与冷却外表面积之比。对于光滑的冷却器， m=1.5~1.8 iw为水膜表面的饱和空气状态焓值、im为进出口空气的平均状态的焓值 Fh为蛇形盘管外表面积说明：盘管外壁水膜与空气的换热过程中，空气在流经盘管表面时，水膜中的水蒸发，出口的空气变为饱和的湿空气将热量带走。其中空气发生状态变化，由进风口的空气状态（i1、t1）变为出口的空气状态（i2、t2）。盘管外的水将热量传给空气时，一部分热量由空气直接带走，同时水温不可避免的升高，温度升高的水在PVC热交换层上蒸发散热。以下根据设计条件及本公司的产品结构型式（采用紫铜盘管）计算：
dm=（do-di）/ln（do/di）=（0.016-0.0145）/ln（0.016/0.0145）=0.01524 ro为管外的垢热阻；αo为管外壁与管外水膜质检的传热系数（1）、热流体在关内的换热系数： Αi=0.023Re0.8.Prn.（λ/di）其中：Re、Pr、λ为管内流体的雷诺数、普兰特数和热导系数加热流体时n=0.4，冷却流体时n=0.3 Re=w．di /v 其中：w为水在管内的流速 v为运动粘度，㎡/s 水的平均温度为（54+44）÷2=49℃ 查水的热物理性质v运动粘度为0.6075*10-6㎡/s 普兰特数Pr为3.925 热导系数λ64.15×10-2KJ/(kg．℃) （2）、管外壁与管外水膜之间的传热系数： αo=1.3248[GW/(n.A.do)]１/３其中：GW为换热设备总冷却水量 n为水平截面上冷却盘管的管列数 A为一列冷却盘管中一排水平管的长度 2、换热盘管外喷淋水和空气之间的换热 kw/㎡.℃

冷却塔热力计算书

计算依据：GB/T50392-2006机械通风冷却塔工艺设计规范计算程序：EXCEL冷却塔型号：OT-Ⅱ(RC)-2100数据输入：汪益中设计参数大气压P 100.4Kpa 干球温度θ33℃湿球温度τ29℃处理水量Q 2100m 3/h 进水温度t 139℃出水温度t 232℃风机直径D7m 风机数量1台轮毂直径d 1.3m 填料高度1.5m淋水面积F 144m 2进风口高度4.5m热力计算302.16K饱和水蒸汽压的计算公式：lgP"=2.0057173-3142.305/T+3142.305/373.16-0.0024804*373.16+0.0024804*T+8.2lg(373.16/T)0.60253湿球时饱和水蒸汽压P"τ=Kpa 306.16K 0.70149干球时饱和水蒸汽压P"θ=Kpa空气相对湿度φ=[P"τ-0.000662P（θ-τ）]/P"θ=0.743373进塔干空气密度ρ1=（P-φP"θ）*103/[287.14（273+θ）]=kg/m 3选用气水比λ0.650.70.750.80.85风量G 12407781336223143166715271111622556m 3/h进塔湿空气比焓：h 1=1.005θ+0.622（2500.8+1.846θ）*φ*P"θ/（P-φ*P"θ）=94.79蒸发带走热量系数：K=1-t 2/[586-0.56(t 2-20)]=0.944759不同气水比出塔湿空气比焓：h 2=h 1+4.1868(t 1-t 2)/(K λ)=142.5157139.107136.1524133.567131.2863KJ/kg(DA)进水绝对温度：T （t1)=273.16+t 1=312.16K 0.84453进水时饱和水蒸汽压P"t1=6.99083Kpa出塔饱和空气比焓：h"2=158.961KJ/kg(DA)温差分段数：n=8温差等分值:δt=0.875℃δh=(h 2-h 1)/n= 5.965624 5.53951 5.170207 4.84707 4.561948t 1-δt=38.125℃t 1-2δt=37.25℃t 1-3δt=36.375℃t 1-4δt=35.5℃t 1-5δt=34.625℃t 1-6δt=33.75℃逆流冷却塔热力阻力计算书1.100116165湿球绝对温度：T τ=273.16+τ=湿球温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"τ=4.004328366干球绝对温度：T θ=273.06+θ=进水温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"t1=干球温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"θ=5.029061652t 1-7δt=32.875℃T 1=273.16+t 1-δt=311.285℃T 2=273.16+t 1-2δt=310.41℃T 3=273.16+t 1-3δt=309.535℃T 4=273.16+t 1-4δt=308.66℃T 5=273.16+t 1-5δt=307.785℃T 6=273.16+t 1-6δt=306.91℃T 7=273.16+t 1-7δt=306.035℃T (t2)=273.16+t 2=305.16℃0.824196.67098Kpa 152.141KJ/kg(DA)0.803596.36192Kpa 145.563KJ/kg(DA)0.782856.06533Kpa 139.254KJ/kg(DA)0.761995.78079Kpa 133.201KJ/kg(DA)0.740985.50788Kpa 127.392KJ/kg(DA)0.719855.24621Kpa 121.816KJ/kg(DA)0.698574.99539Kpa 116.462KJ/kg(DA)0.677154.75504Kpa 111.319KJ/kg(DA)理论冷却数：N=4.1868(t 1-t 2)/(3n)*[1/(h"1-h 2)+4/(h"T1-(h 2-δh))+2/(h"T2-(h 2-2δh)) +4/(h"T3-(h 2-3δh))+2/(h"T4-(h 2-4δh))+4/(h"T5-(h 2-5δh)) +2/(h"T6-(h 2-6δh))+4/(h"T7-(h 2-7δh))+1/(h"2-h 1)]不同气水比时N 1.762859 1.58052 1.452747 1.35688 1.281282折波填料高1.5米，填料特性数Ω=1.89λ0.67填料特性数Ω 1.416165 1.48826 1.558665 1.62754 1.695011T 7温度时的饱和水蒸汽压：P"7=T 7温度时饱和空气焓：h"T7=T 6温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"6=T 6温度时的饱和水蒸汽压：P"6=T 6温度时饱和空气焓：h"T6=T 7温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"7=T 4温度时饱和空气焓：h"T4=T 5温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"5=T 5温度时的饱和水蒸汽压：P"5=T 2温度时饱和空气焓：h"T2=T 3温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"3=T 5温度时饱和空气焓：h"T5=T 3温度时的饱和水蒸汽压：P"3=T 3温度时饱和空气焓：h"T3=T 4温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"4=T 4温度时的饱和水蒸汽压：P"4=T 1温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"1=T 1温度时的饱和水蒸汽压：P"1=T 2温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"2=T 2温度时的饱和水蒸汽压：P"2=T 1温度时饱和空气焓：h"T1=T (t2)温度时的饱和水蒸汽压对数：lgP"(t2)=T (t2)温度时的饱和水蒸汽压：P"(t2)=T (t2)温度时饱和空气焓：h"1=由上图曲线可知，当气水比λ=0.75时，Ω＞N满足设计容积散质系数βxv=NQ/(KV)=15494.76kg/m3.h填料容积散质系数β"xv=4188g0.65q0.33其中空气重量风速g=G*γ/3600/F= 3.038194kg/m2.s淋水密度q=Q/F=14.5833m3/m2.h填料容积散质系数β"xv=20882.4kg/m3.h填料容积散质系数β"xv＞设计容积散质系数βxv满足结论：该逆流冷却塔的热力性能完全达到设计要求。

冷却塔的热力计算知识讲解

冷却塔的热力计算冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。

因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。

(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。

（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。

(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。

(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。

冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。

麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。

在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。

将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )； u Q —— 蒸发水量 (s /g k ) t —— 水温度（℃）并引入系数K ：mw u m u w r tc Q r t Q c K 2211-=-=式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t w xv h h dt c Q vK β （3）上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：Q VK xv β=Ω'（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：⎰-=Ω120"t t t w h h dt c由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。

冷却塔计算基本理论

冷却塔计算基本理论杨烽 yf@杜成琪华东电力设计院dcq@冷却塔理论研究的是水和空气两相间同时发生的热质传递过程，冷却塔计算包括热力计算和空气动力计算。

热力计算冷却塔计算涉及热力学、传热传质学和空气动力学理论以及水、蒸汽和空气的许多热物理特性，附表总括了本文所使用的符号系统，如无特别说明，不再另述。

图一显示了水和空气之间的热质传递过程，设定0o C 时水的焓值及干空气的焓值为零，在图一取微控制体dV，根据质量守恒和能量守恒定律，我们可以得到以下关系式：δm w = m a dx = βxv(x”-x)dV (1)δh = m a dh = α(t-θ)dV + h vβxv(x”-x)dV (2)其中h v 是温度为t 时的蒸汽焓值，可以表示为h fg,0+c p,v t。

比较麻烦的是上式有α和βxv两个传递系数，为此引入对流Lewis 数Le c:xv xc c Le ⋅=βα其中c x= (c a + xc v)θ代入（２）式并整理得到：m a dh＝βxv(h”-h +(Le c-1)c x(t-θ))dV (3)m w1, t1m w2, t2 m a, h1, x1m a, h2, x2水空气dVδm wδhm w-dm wt-dtm w, th, xh +dh, x+dx图一热质传递过程示意图其中h”和h 分别为温度t 时的水面饱和蒸汽焓和温度为θ及湿度为x 的空气焓：h” ＝c a t+(h fg,0+c v t)x”h ＝c aθ+(h fg,0+c vθ)x在（３）式中取Le c=1 可以得到：m a dh＝βxv(h”-h)dV (4)这就是有名的麦克尔（Merkel）方程，是冷却塔热力计算的基础。

综合以上，我们可以得到一组微分方程：dm w =(x”-x)βxv dVd(c w m w t)=(h”-h) βxv dVm a dx=(x”-x) βxv dVm a dh=(h”-h) βxv dV经整理后可得到一组常微分方程组：m ( h" h C t( x" x ))C m ( x" x )dtdxa ww w−−−−=m ( h" h C t( x" x ))C m ( h" h )dtdha ww w−−−−=h" h C t( x" x )C m ( x" x )dtdmww w w−−−−=h" h C t( x" x )C mdtd(β V )wxv w w−−−=在已知进口空气状态、进出口水温、进水量或出水量的情况下，可以用数值法(如Runge-Kutta 法、Adams 法或Gear 法) 求解上述微分方程组，在获得βxv V 的累积值后，再除以填料总体积就可以得到βxv 的平均值。

冷却塔的热力计算

冷却塔的热力计算冷却塔的任务是将一定水量Q ，从水温t 1冷却到t 2，或者冷却△t ＝t 1－t 2。

因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。

(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。

（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。

(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。

(5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。

冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。

麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一个以焓差为动力的传热公式。

在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。

将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：n w w q tdQ c Qdt c dH += （2）式中：q dH —— 水散出热量；w c —— 水的比热()[]C /J o ⋅kg k ；Q —— 冷却水量 (s /g k )； u Q —— 蒸发水量 (s /g k ) t —— 水温度（℃）并引入系数K ：mw u m u w r tc Q r t Q c K 2211-=-=式中 m r ——塔内平均汽化热（kg kJ /）经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：⎰-=120"t t t w xv h h dt c Q vK β （3）上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿'Ω表示，即：Q VK xv β=Ω'（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'Ω表示，也即：⎰-=Ω120"t t t w h h dt c由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。

逆流开式冷却塔计算(精品ZTQ版)

+4/(h"T3-(h2-3δh))+2/(h"T4-(h2-4δh))+4/(h"T5-(h2-5 A/B=4/3 宜≤4.0m/s
2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.77 0.82 0.87 0.92
理论冷却数填料特性数
备注一般水温差＜15℃时常取n=2就可保证精度
换热器计算（逆流开式冷却塔）
序号
一
名
基础数据
称
符号
单位
数值来源或计算公式
计算结果
其他数据
校核结果
（一）热力计算 1 大气压 2 3 4 5 6 7 8 干球温度湿球温度处理水量进水温度出水温度喷淋密度填料参数 1）填料高度 2）填料特性数计算参数 3）容积散质系数参数
P θ τ Q t1 t2 q H A m B α β
95.50 4.39 1.66
Ω 1.81 1.88 1.95 填料特性数 Aλm 公式1：h2=h1+4.1868(t1-t2)/(Kλ) 公式2：理论冷却数 N=4.1868(t1-t2)/(3n)*[1/(h"1-h2)+4/(h"T1-(h2-δh))+2/(h" +2/(h"T6-(h2-6δh))+4/(h"T7-(h2-7δh))+1/(h"2-h1)]
3.24 78.22 31.16 0.03 260.00 1.09 14.11 1.09E-04 14.11
G/Nf*γ/1.2*Pt/(102*9.81*0.95*0.7)
（三）水量损失计算 1 喷嘴数 2 蒸发水量损失率 3 4 5 冷却塔蒸发损失水量风吹损失水量塔内补水量

逆流开式冷却塔热力阻力计算书

107.472
0.60893 4.0638
102.583
0.58693 3.86303
97.886
0.56478 3.67095
93.373
0.54248 3.48725
89.0354
0.52004 3.3116
84.8651
0.49744 3.14372
80.8546
0.4747 2.98332
76.9965
计算依
冷却塔热力阻力计算书
据计：算程序：
大气压
P
ห้องสมุดไป่ตู้
干球温度 θ
湿球温度 τ
处理水量 Q
进水温度 t1
出水温度 t2 风机直径 D
轮毂直径 d
淋水面积 F
进风口高度
92.3 31.2
20 1300
31
24 6 1 80 5
冷却塔
型号：
设计参数
Kpa
风筒底径 6.66 m
℃
风筒顶径 6.48 m
℃
风筒中径 6.06 m
+4/(h"T3(h2-3δ h))+2/(h"T4 -(h2-4δ h))+4/(h"T5 -(h2-5δh))
+2/(h"T6(h2-6δ h))+4/(h"T7 -(h2-7δ h))+1/(h"2h1)]
不同气水比时N S波填料设计，填料特性数Ω =2.12λ0.61 填料特性数 Ω
2.5
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )
Kpa KJ/kg(DA )

冷却塔热力性能计算书及计算方法

工艺设计计算书1．热力性能计算 1．1 热力性能计算方法工艺设计采用CTI 颁布的权威软件“CTIToolkit ”进行设计，并按GB7190.2 ―1997《大型玻璃纤维增强塑料冷却塔》进行校核，用焓差法计算，积分计算采用辛普逊20段近似积分计算公式。

计算公式逆流冷却塔热力计算基本方程式：⎰-''=12t t w ii dtC N （1）式中：t 1、t 2―进、出塔水温 ℃i ―冷却塔淋水装置中对应于某点温度的空气比焓 kJ/kg i ″ ―与i 对应的饱和空气焓 kJ/kg K ―蒸发水量带走的热量系数 )20(56.0585122---=t t K （2）20段近似积分计算公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++∆+∆+∆++∆+∆+∆+∆⋅∆⋅=)111(2)111(4116018421931200i i i i i i i i t C N w（3）式中：C w ―水的比热 4.1868 kJ/（kg ·℃） Δt ―进出水温差 ℃ Δt= t 1- t 2Δi 0，Δi 1，Δi 2，······Δi 19，Δi 20 ―分别表示对应于t 2，t 2+Δt/20，t 2+2Δt/20······t 2+19Δt/20，t 1时的焓差，即i ″- i kJ/kg 空气的焓按下式计算：““θθθθP P P C r C i q g ⋅Φ-⋅Φ++=00)(622.0 （4）式中：C g ―干空气的比热 1.005 kJ/kgC q ―水蒸气的比热 1.842 kJ/kgr 0 ―温度为0度时水的汽化热 2500.8kJ/kg θ ―空气干球温度 ℃ Φ ―相对湿度P 0 ―进塔空气大气压 kPaP “θ―空气温度为t 时的饱和水蒸气分压力 kPa 如取Φ=1，可将（4）改写为温度t 时的饱和湿空气焓计算式：““ttq g tP P P t C r t C i -++=00")(622.0 （5）饱和水蒸气分压力及相对湿度按下式计算：)16.373(0024804.0)16.373lg(2.8)16.37311(305.31420141966.0T TT E -⋅-⋅+-⋅-=E t P 100665.98"⨯= （6）式中：T ―绝对温度 K T=273.16+t"0")(000662.0θττθP P P --=Φ （7）式中：τ ―空气湿球温度，由机械通风干湿表测得 ℃ P “τ―空气温度为τ时的饱和水蒸气分压力 kPa将进塔空气干球温度θ1、湿球温度τ1及大气压P 0代入以上各式，即可求得进塔空气的相对湿度Φ和焓值i 1。

冷却塔的热力计算

冷却塔的热力计算冷却塔是一种用于降低流体温度的设备，广泛应用于石油化工、电力、空调等行业。

其基本原理是通过风和水的热交换来降低水的温度，以实现对流体的冷却。

首先，进行冷却塔热力计算时需要确定进出口流体的温度差，即冷却塔进口水温和出口水温的差值。

该温度差是衡量冷却效果的主要指标之一、通常情况下，冷却塔的设计师会根据具体需求和设备参数来确定这个温度差。

其次，需要确定进出口流体的流量。

流量是冷却效果的另一个重要指标，它直接影响到热负荷的大小。

通常情况下，冷却塔的设计师会根据设备和系统的需求来确定流量。

接下来，需要确定冷却塔的换热特性。

冷却塔的换热特性是指冷却塔的热传导效果。

在冷却塔的设计中，通常会采用一些换热器，如填料、喷淋装置等，来提高冷却效果。

根据填料的形状、材料和布置方式等因素，可以计算出冷却塔的换热特性。

在进行热力计算时，还需要考虑环境因素。

冷却塔通常通过与周围环境空气的接触来实现热交换。

因此，环境温度、湿度和风速等因素都会对冷却效果产生影响。

一般情况下，冷却塔的设计师会通过考虑这些因素来确定冷却塔的热力计算参数。

最后，通过以上参数的计算，可以得到冷却塔的热力计算结果。

这些结果包括冷却塔的热效率、冷却塔的工作量和冷却塔的能效比等。

根据这些结果，可以评估冷却塔的工作状态和性能，并进行必要的调整和优化。

冷却塔的热力计算是冷却塔设计和使用过程中的重要环节。

只有正确地进行热力计算，才能确保冷却塔的正常运行和达到预期的效果。

在实际应用中，还需要结合其他因素，如材料选择、环保要求等，进行综合考虑，以满足具体需求。

总之，冷却塔的热力计算是一项复杂而重要的任务。

合理的热力计算结果可以有效地指导冷却塔的设计和使用，提高冷却效果，降低能耗，并确保冷却塔的安全运行。

冷却塔逆流闭式换热器热力计算

冷却塔逆流闭式换热器热力计算
本文旨在介绍冷却塔逆流闭式换热器的热力计算方法。

在计算
过程中，我们将综合考虑换热器的热效率、传热面积和温度差等因素。

1. 热效率计算
热效率（η）是衡量换热器传热效果的指标，其计算公式如下：η = (Q1 - Q2) / Q1 * 100%
其中，Q1为冷却塔入口水温与出口水温之差，Q2为冷却塔出
口水温与换热器出口水温之差。

通过计算热效率，我们可以评估换
热器的传热性能。

2. 传热面积计算
传热面积（A）是冷却塔逆流闭式换热器的重要参数，其计算
公式如下：
A = Q / (U * ΔTlm)
其中，Q为冷却塔换热器从冷却塔吸收的热量，U为整体传热系数，ΔTlm为对数平均温差。

通过计算传热面积，我们可以确定合适的换热器尺寸和设计。

3. 温度差计算
温度差（ΔT）是冷却塔逆流闭式换热器的重要参数，其计算公式如下：
ΔT = T1 - T2
其中，T1为冷却塔入口水温，T2为冷却塔出口水温。

通过计算温度差，可以了解冷却塔循环水的温度变化情况。

总结
本文介绍了冷却塔逆流闭式换热器热力计算的方法，包括热效率计算、传热面积计算和温度差计算。

通过这些计算，我们可以评估和优化换热器的性能，为工程设计和运行提供参考依据。

以上为文档内容，希望对您有所帮助。

如有疑问，请随时和我联系。

冷却塔数学模型

在冷却塔中，热水流与空气流直接接触，由于温度差导致的显热传递，热水流被冷却，同时由于蒸发现象，热水流也会发生质量损失。

按空气流与水流的配置方式，冷却塔可以分为逆流冷却塔与交叉流冷却塔。

下图给出了逆流压力通风冷却塔的原理图。

环境空气被吸引向上穿过流下的水。

大多数的冷却塔都会有填充材料用来增加水与空气表面的接触面积。

一个冷却塔通常是由若干个塔细胞组成的。

这些塔细胞并联的分享了集水槽。

现阶段大多数研究者采用的是 1989年 Braun 提出的基于部件的冷却塔模型，其数学表达式如下所示：)(,,,i a i w a a a cell h h mQ -= ε 式中，a ε——冷却塔的热交换效率；a m——冷却塔内的空气质量流量，s kg /； i a h ,——冷却塔内进口空气的焓值；kJ/kg ；i w a h ,,——冷却塔内进口水表面饱和空气焓值 kJ/kg ；cell Q ——冷却塔单元散热量。

当 Lewis 数为 1 时，对于逆流式冷却塔：))1(exp(1))1(exp(1***m Ntu m m Ntu a ------=ε 而叉流式冷却塔：))))exp(1(exp(1(1**Ntu m ma ----=ε上述两式中：pw i w s a C m C m m ,* = a c e l lv D mV A h N t u = 其中：NTU ——传热单元数；*m ——冷却塔空气和冷却水的热容比率；s C ——平均饱和空气定压比热容，kJ/(kg ·K)；i w m, ——进口水流量； D h ——质量传递系数；v A ——每塔单元中水滴表面积的交换量；cell V ——所有塔单元的交换体积；饱和比热s C 是由水的进出口状态和焓值确定的：o w i w ow s i w s s T T h h C ,,,,,,--=式中 i w s h ,,——冷却塔进口处水表面饱和空气焓值，kJ/kg ；o w s h ,,——冷却塔的出口处水表面饱和空气焓值，kJ/kg ；i w T ,——冷却塔的进水温度，K ；o w T ,——冷却塔出水温度，K 。

冷却塔设计计算举例

冷却塔设计计算举例冷却塔是一种常用的工程设备，用于散热和冷却各种工业流体、空调系统和发电设备等。

它通常由填料层、风机和水流动系统组成，通过水和空气之间的传热与传质来降低流体的温度。

冷却塔的设计计算主要包括三个方面：热力计算、传质计算和水流动计算。

第一部分：热力计算热力计算主要涉及到冷却塔的冷却效果和功率计算。

设计师首先要确定流体的热负荷，即流体所携带的热量。

热量可以通过下面的公式计算得到：Q = mcΔT其中，Q是热负荷，m是流体的质量流量，c是流体的比热容，ΔT是流体的温度差。

设计师可以根据设备的工作条件和要求来选取合适的传热系数，将其代入下面的公式计算冷却塔的表面积：A=Q/(U×ΔTm)其中，A是冷却塔的表面积，U是传热系数，ΔTm是流体的平均温度差。

根据冷却塔的工作原理，可以通过下面的公式计算塔排的风量：V=m/(ρ×W)其中，V是风量，m是流体的质量流量，ρ是空气的密度，W是空气的相对湿度。

第二部分：传质计算传质计算主要涉及到冷却塔中水和空气之间的传质过程。

设计师可以采用质量平衡方程和传质方程来计算塔内水的蒸发量。

质量平衡方程可以表达为：mw × Xw = ma × Xa + me × Xm其中，mw是水的质量流量，Xw是水的质量分数，ma是空气的质量流量，Xa是空气的质量分数，me是蒸发的水的质量流量，Xm是水蒸汽的质量分数。

传质方程可以表达为：me = K × A × (Xw - Xa)其中，K是传质系数，A是传质面积。

通过上述两个方程，可以求解出水的蒸发量me。

第三部分：水流动计算水流动计算主要涉及到水在填料层中的流动和冷却效果。

设计师可以根据填料的性质和流体的流动特点来选择合适的公式和计算方法。

通常可以采用经验公式来计算填料层的有效面积：A′=α×A其中，A′是填料层的有效面积，α是填料的有效系数，A是填料层的表面积。

冷却塔热交换数

冷却塔热交换数冷却塔是工业领域常用的设备，用于从热水中移除热量，并将其传递给周围环境。

热交换数是衡量冷却塔效率的重要指标之一。

本文将介绍冷却塔热交换数的含义、计算方法以及影响因素。

热交换数是冷却塔的重要性能参数之一，用于衡量冷却塔的热交换效率。

它是指单位时间内冷却塔从热水中移除的热量与冷却塔所处理的热水的温度差的比值。

热交换数越高，表示冷却塔的热交换效率越高。

计算冷却塔热交换数的方法是将冷却塔的冷却能力与冷却塔所处理的热水的热量流量进行比较。

冷却塔的冷却能力是指单位时间内冷却塔从热水中移除的热量，可以通过冷却塔的设计参数以及实际运行数据进行计算。

热水的热量流量是指单位时间内热水传递给冷却塔的热量，可以通过热水的流量和温度差进行计算。

影响冷却塔热交换数的因素有很多，包括冷却塔的设计参数、热水的流量和温度差、冷却塔的清洁程度等。

首先，冷却塔的设计参数对热交换数有重要影响。

例如，冷却塔的散热面积、冷却塔填料的种类和形状等都会影响冷却塔的热交换效果。

其次，热水的流量和温度差也会影响热交换数。

热水的流量越大，温度差越大，热交换数就越高。

此外，冷却塔的清洁程度也会影响热交换数。

如果冷却塔的散热面积被污垢覆盖，热交换效果将会受到影响，热交换数将会降低。

为了提高冷却塔的热交换数，可以采取一系列的措施。

首先，可以优化冷却塔的设计参数，增加散热面积，改善冷却塔的填料形状等，以提高热交换效果。

其次，可以控制热水的流量和温度差，增加热水的流量或温度差可以提高热交换数。

此外，定期清洁冷却塔，保持冷却塔的散热面积清洁，可以提高热交换效果，提高热交换数。

总结起来，冷却塔热交换数是衡量冷却塔热交换效率的重要指标，可以通过计算冷却塔的冷却能力与热水的热量流量的比值来得到。

影响热交换数的因素有冷却塔的设计参数、热水的流量和温度差以及冷却塔的清洁程度等。

为了提高热交换数，可以优化冷却塔的设计参数，控制热水的流量和温度差，以及定期清洁冷却塔。