10章—4冷却塔热力计算基本方程
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。
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 ：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。
冷却塔水力计算公式是什么
冷却塔水力计算公式是什么冷却塔是一种用于降低水温的设备，通常用于工业生产中的冷却过程。
在冷却塔中，热水通过塔底的填料层，与冷却空气接触，通过蒸发散热的方式降低水温。
冷却塔的设计和运行需要考虑许多因素，其中水力计算是其中的重要一部分。
本文将介绍冷却塔水力计算的公式和相关知识。
冷却塔水力计算的基本原理是根据水的流体力学原理，计算在冷却塔中水的流动速度、压力损失、水头等参数。
这些参数对于冷却塔的设计和运行至关重要，可以影响冷却效果和能耗。
首先，我们来看冷却塔水力计算中的一些基本公式。
冷却塔中水的流动速度可以通过下面的公式计算：\[v = \frac{Q}{A}\]其中，v表示水的流速，Q表示通过管道的水流量，A表示管道的横截面积。
通过这个公式，我们可以计算出在冷却塔中水的流速，从而了解水在管道中的流动情况。
接下来，我们来看冷却塔中水的压力损失计算。
在冷却塔中，水流经管道、弯头、阀门等部件时会产生一定的压力损失，这些压力损失需要通过计算来确定。
通常可以使用以下公式来计算：\[ΔP = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{ρ \cdot v^2}{2}\]其中，ΔP表示压力损失，f表示摩阻系数，L表示管道长度，D表示管道直径，ρ表示水的密度，v表示水的流速。
通过这个公式，我们可以计算出在冷却塔中水流经管道时产生的压力损失，从而确定管道的设计参数和运行参数。
最后，我们来看冷却塔中水的水头计算。
水头是指水流动时所具有的能量，是流体力学中的重要参数之一。
在冷却塔中，水头的大小直接影响着水的流动情况和能耗。
通常可以使用以下公式来计算：\[H = \frac{v^2}{2g} + z + \frac{P}{ρ \cdot g}\]其中，H表示水头，v表示水的流速，g表示重力加速度，z表示水的高度，P表示压力，ρ表示水的密度。
通过这个公式，我们可以计算出在冷却塔中水的水头，从而确定水的流动情况和能耗。
10章—4冷却塔热力计算基本方程
Qz≈Q
↑ 略去二阶微量 dHs CwQdt CwtdQu kJ h
2、空气在塔内是增焓（增温、增湿）过 程，增焓为di在dz后吸收的总热量dHK， 为： dHk Gdi G——空气流量，（㎏/h） 由能量平衡： 水温下降散热量=空气吸收热量 dHk dHs 即： Gdi CwQdt CwtdQu (1)
（3）求其所围面积: Cw A N K
dt A t 2 i i
t1
（五）Simpson(辛普逊)积分法：（近似解法） i″，i不是水温 t 的直接函数，所以不能直接 求积分值。 Simpson法是将冷却数N的积分式分项计算， 求近似解。
Simpson法复习：高数称辛卜生法，即： 抛物线近似法： 将积分区分成n（偶数）格，每两格计算 一次，每两格曲线内视为一个抛物线的 一段。 其近似解：
( t t ) 1 2 即： i2 i1 Cw (kJ / kg ) K
i2—塔顶出口空气焓。
3 、图解步骤： (1) 绘出i″－t曲线， (2)由所知的水温t1 和要求水温达到的 t2作两垂线，交 i″—t曲线于B1′；A 1, ′ ；过B1 ′、 A 1 ′ 作横线，由纵坐标 可求i1″；i2″（相应 t1；t2的饱和空气焓， i1″；i2″）
Cw （四）冷却数 N K
dt t2 i i 的求解：
t1
1、实质：焓差（i″- i）的倒数对水温 t 的积分， 其上、下限为进出水的水温t1；t2。
对应t1（进水水温）水面饱和层的焓 i1″；空气的焓 i2 ； 对应t2（出水水温）水面饱和层的焓 i2″；空气的焓 i1
2、图解： （1）将 t1——t2 分若干格； （2）量出各分格点的焓差值 △i = i″－ i，并以 其倒数为纵标，以t为横坐标，绘图如：（2）
冷却塔计算公式与单位
经某一过程温度变化为△T，它吸收(或放出)的热量．Q=cm·△T．其中C是与这个过程相关的比热(容)．热量的单位与功、能量的单位相同．在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)．历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，目前只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦．注意：1千卡＝1大卡＝1000卡路里＝4184焦耳＝4.184千焦在国际单位制中，比热的单位是焦耳/（千克·摄氏度）读作焦每千克摄氏度。
比热容是单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量），比热容本质是吸收的热量，不管固体液体的，单位都是一样的。
单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。
比热是通过比较单位质量的某种物质温升1℃时吸收的热量，来表示各种物质的不同性质。
水的比热最大。
这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。
水的这个特征对气候的影响很大。
在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚沿海地区温度降低也少。
所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。
在一年之中，夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。
水比热大的特点，在生产、生活中也经常利用。
如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。
冬季也常用热水取暖水的比热容是4.2*103焦/千克·摄氏度,蒸气的比热容是2.1*103焦/千克·摄氏度汽化热是一个物质的物理性质。
其定义为：在标准大气压(101.325 kPa)下，使一摩尔物质在其沸点蒸发所需要的热量。
常用单位为千焦/摩尔（或称千焦耳/摩尔)，千焦/千克亦有使用。
其他仍在使用的单位包括 Btu/lb（英制单位，Btu为British Thermal Unit，lb为磅）。
水的汽化热为40.8千焦/摩尔，相当于2260千焦/千克。
一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量。
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。
冷却塔选型计算公式
冷却塔选型计算公式冷却塔冷却水量的计算：1、Q = m s △ tQ 冷却塔冷却能力 Kcal / h (冷冻机/ 空调机的冷冻能力)m 水流量(质量) Kg / hs 水的比热值 1 Kcal / 1 kg - ℃△ t 进入冷凝器的水温与离开冷凝器的水温之差2、冷却塔 Q 的计算Q = 72 q ( I 入口－ I 出口 )Q 冷却能力 Kcal / hq 冷却塔的风量 CMMI 入口冷却塔入口空气的焓(enthalpy)I 出口冷却塔出口空气的焓(enthalpy)3、q 冷却塔的风量 CMM 的计算q = Q / 72 ( I 入口－ I 出口 )上述计算系依据基本的热力学理论，按空气线图(psychrometrics)的湿空气性能，搭配基本代数式计算之。
更深入的数学式依Merkel Theory的Enthalpy potential 观念导算出类似更精确的计算方程式：Q = K × S × ( hw －ha )Q 冷却塔的总传热量K 焓的热传导系数S 冷却塔的热传面积hw 空气与冷却水蒸发的混合湿空气之焓ha 进入冷却塔的外气空气之焓此时，导入冷却水流量(质量)，建立 KS / L 的积分(Integration) 遂计算出更为精确的冷却塔热传方程式。
详细的计算你可以从Heat Transfer的热力学内查阅。
冷却塔的正确选用，是根据外气的湿球温度计算而来，绝非凭经验而来。
诸多人士认为冷却塔的能力一定大于冷冻空调的主机，这是完全错误的导论与说法，实不足为取。
这是一种「积非成是，以讹传讹」的谬论。
提到湿球温度从27℃→28℃，冷却塔的能力降低，why？其实这就是基础热力学上湿球温度的应用。
湿球温度愈高，湿球温度的冷却能力愈差。
所以，当湿球温度增高时，冷却塔的能力下降，换言之，冷却塔的出水量减少了。
从事空调制冷，空气的性能曲线图──Psychrometrics(空气线图)一定得充分认识、了解。
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。
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 ：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。
冷却塔计算公式与单位
经某一过程温度变化为△T，它吸收(或放出)的热量．Q=cm·△T．其中C是与这个过程相关的比热(容)．热量的单位与功、能量的单位相同．在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)．历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，目前只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦．注意：1千卡＝1大卡＝1000卡路里＝4184焦耳＝4.184千焦在国际单位制中，比热的单位是焦耳/（千克·摄氏度）读作焦每千克摄氏度。
比热容是单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量），比热容本质是吸收的热量，不管固体液体的，单位都是一样的。
单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。
比热是通过比较单位质量的某种物质温升1℃时吸收的热量，来表示各种物质的不同性质。
水的比热最大。
这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。
水的这个特征对气候的影响很大。
在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚沿海地区温度降低也少。
所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。
在一年之中，夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。
水比热大的特点，在生产、生活中也经常利用。
如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。
冬季也常用热水取暖水的比热容是4.2*103焦/千克·摄氏度,蒸气的比热容是2.1*103焦/千克·摄氏度汽化热是一个物质的物理性质。
其定义为：在标准大气压(101.325 kPa)下，使一摩尔物质在其沸点蒸发所需要的热量。
常用单位为千焦/摩尔（或称千焦耳/摩尔)，千焦/千克亦有使用。
其他仍在使用的单位包括 Btu/lb（英制单位，Btu为British Thermal Unit，lb为磅）。
水的汽化热为40.8千焦/摩尔，相当于2260千焦/千克。
一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量。
冷却塔的热力计算
冷却塔得热力计算冷却塔得任务就是将一定水量Q,从水温t1冷却到t2，或者冷却△t=t1－ｔ2。
因此,要设计出规格合适得冷却塔,或核算已有冷却塔得冷却能力,我们必须做冷却塔得热力计算。
为了便于计算，我们对冷却塔中得热力过程作如下简化假设:（1)散热系数,散质系数，以及湿空气得比热,在整个冷却过程被瞧作就是常量,不随空气温度及水温变化。
(2）在冷却塔内由于水蒸气得分压力很小，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)认为水膜或水滴得表面温度与内部温度一致，也就就是不考虑水侧得热阻。
（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）在水温变化不大得范围内,可将饱与水蒸汽分压力及饱与空气与水温得关系假定为线性关系。
冷却塔得热力计算方法有焓差法、湿差法与压差法等,其中最常用得就是麦克尔提出得焓差法,以下简要介绍冷却塔得焓差法热力计算。
麦克尔提出得焓差法把过去由温度差与浓度差为动力得传热公式,统一为一个以焓差为动力得传热公式。
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得散热方程式。
（1) 式中:——水散出热量;——以含湿差为基准得容积散质系数;——温度为水温t时饱与空气比焓(）;——空气比焓()。
将式(1)代入冷却塔内热平衡方程:(２) 式中:——水散出热量;——水得比热;——冷却水量();——蒸发水量（)——水温度（℃)并引入系数K:式中——塔内平均汽化热（)经整理,并积分后,可得冷却塔热力计算得基本方程式：(3)上式得左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有得冷却能力,它与淋水填料得特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关,称冷却塔得特性数,以符号愿表示,即:（3)式得右端表示冷却任务得大小,与气象条件有关,而与冷却塔得构造无关,称为冷却数(或交换数),以符号表示，也即：由于水温不就是空气焓得直接函数,直接积分有困难,所以,在求解冷却数得时候,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。
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 ：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。
冷却塔计算公式范文
冷却塔计算公式范文冷却塔是一种用于将热量从流体中转移给空气的设备。
其主要目的是通过水蒸发来散热，从而降低流体的温度。
冷却塔的计算公式可以分为两个方面：空气侧和水侧。
空气侧计算公式：1.空气质量流率计算：空气质量流率（G）是冷却塔中空气的质量流动率，可以通过以下公式计算：G=ρxV其中，G为空气质量流率，ρ为空气密度，V为空气体积流率。
2.空气湿度计算：空气湿度（W）是空气中水分的含量，可以通过以下公式计算：W=(Wa/(Wa+Ws))x100其中，W为空气湿度，Wa为空气中气态水的质量含量，Ws为空气中水蒸气的质量含量。
3.空气温度计算：冷却塔的效果主要通过降低空气温度来实现，可以通过以下公式计算：T=Tǿ-(W/C)其中，T为冷却塔出口空气温度，Tǿ为冷却塔入口空气温度，W为空气内的水分含量，C为空气的比热容。
水侧计算公式：1.冷却塔效能计算：冷却塔效能指的是冷却塔总热量交换与冷却塔进口冷水端热量交换的比值，可以通过以下公式计算：E = (Tin - Tout) / (Tin - Tǿ)其中，E为冷却塔效能，Tin为进口水温，Tout为出口水温，Tǿ为冷却塔入口空气温度。
2.冷却塔冷却水量计算：冷却塔冷却水量（Q）是冷却塔冷却水的质量流动率，可以通过以下公式计算：Q=mxCpxΔT其中，Q为冷却塔冷却水量，m为冷却水质量流率，Cp为冷却水的比热容，ΔT为冷却水的温度差。
这些公式可以帮助工程师和设计师计算冷却塔的性能和参数，从而优化设备的设计和运行。
需要注意的是，上述公式只是一般性的计算公式，实际应用中可能还需要考虑一些其他因素，如湿球温度、各个传热过程的换热系数等。
因此，在具体应用中还需要根据实际情况进行调整和修正。
冷却塔逆流闭式热交换器热力计算
冷却塔逆流闭式热交换器热力计算冷却塔逆流闭式热交换器是一种常用的设备，用于在不同介质之间进行热量传递。
本文将介绍如何进行冷却塔逆流闭式热交换器的热力计算。
1. 热力计算的基本原理在冷却塔逆流闭式热交换器中，热量的传递是通过传热面积、传热系数和温度差来实现的。
传热面积是指两种介质接触的面积，传热系数是介质之间传热的效率，温度差是指介质之间的温度差异。
2. 热力计算的步骤进行冷却塔逆流闭式热交换器的热力计算，需要以下步骤：步骤1：计算传热面积传热面积可以通过以下公式计算：\[A = \frac{Q}{U \cdot \Delta T_{lm}}\]其中，A为传热面积，Q为传热量，U为传热系数，\(\Delta T_{lm}\)为对数平均温差。
步骤2：确定传热系数传热系数是介质之间传热效率的一个参数，可以通过实验或者参考相关文献来确定。
步骤3：计算对数平均温差对数平均温差可以通过以下公式计算：\[\Delta T_{lm} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\frac{\Delta T_1}{\Delta T_2})}\]其中，\(\Delta T_1\)和\(\Delta T_2\)分别为两种介质的温度差。
步骤4：计算传热量传热量可以通过以下公式计算：\[Q = U \cdot A \cdot \Delta T_{lm}\]其中，Q为传热量。
3. 示例举个例子来说明热力计算的过程。
假设冷却塔逆流闭式热交换器的传热系数为10 W/ (m2·°C)，传热面积为50 m2，两种介质的温度差为20°C。
首先，我们可以通过步骤1计算出对数平均温差：\[\Delta T_{lm} = \frac{20 - 0}{\ln(\frac{20}{0})} =\frac{20}{\ln(\infty)} = 20\]然后，根据步骤4计算传热量：\[Q = 10 \cdot 50 \cdot 20 = \]所以，该冷却塔逆流闭式热交换器的传热量为 W。
冷却塔计算公式与单位
经某一过程温度变化为△T，它吸收(或放出)的热量．Q=cm·△T．其中C是与这个过程相关的比热(容)．热量的单位与功、能量的单位相同．在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)．历史上曾定义为卡路里(简称卡，缩写为cal)，目前只作为能量的辅助单位，1卡=焦．注意：1千卡＝1大卡＝1000卡路里＝4184焦耳＝千焦在国际单位制中，比热的单位是焦耳/（千克·摄氏度）读作焦每千克摄氏度。
比热容是单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量），比热容本质是吸收的热量，不管固体液体的，单位都是一样的。
单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。
比热是通过比较单位质量的某种物质温升1℃时吸收的热量，来表示各种物质的不同性质。
水的比热最大。
这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。
水的这个特征对气候的影响很大。
在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚沿海地区温度降低也少。
所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。
在一年之中，夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。
水比热大的特点，在生产、生活中也经常利用。
如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。
冬季也常用热水取暖水的比热容是*103焦/千克·摄氏度,蒸气的比热容是*103焦/千克·摄氏度汽化热是一个物质的物理性质。
其定义为：在标准大气压 kPa)下，使一摩尔物质在其沸点蒸发所需要的热量。
常用单位为千焦/摩尔（或称千焦耳/摩尔)，千焦/千克亦有使用。
其他仍在使用的单位包括Btu/lb（英制单位，Btu为British Thermal Unit，lb为磅）。
水的汽化热为千焦/摩尔，相当于2260千焦/千克。
一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量。
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由△im=i″－i 由均值代入,
△t—进出塔水温差。
式 xvV Cw t
Q K im
xv
Cw K
Qt imV
填料内散热量
β(动xV的力物)作理用意下义，：所单能位散容发积的填热料量在。单位焓差
的特性，构造，几何尺寸，散热性能和气水流
量有关。
称为冷却塔的特性数：
N xvV
N′冷却塔的特性数大性能好。
Q
设计：（1）算出生产上要求的冷却任务N
（2）求出与N相匹配的散热能力的N′
（二）讨论：
（1）式中i″－i 是水面饱和空气层的含热量i″ （与水温tf相应的焓）与外界空气含热量i（与θ 相应的焓）之差△i 。 △i↘→水散热困难→所需填料V↗
水的散热
1 K
CwQdt
空气吸热Gdi
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
K 1 Cwt2Qu Hs
t2—出塔水温,
K
按经验： K
1
t2
586 0.56(t2 20)
最不利工况是夏季，一般θ高， φ 大 。
在dz层中：
空气吸x热vi量 diHdVK≈蒸K1发C散wQ热dt 量dH
变换积分：
xv dV
Q
Cwdt
K i i
平衡方程：
xv V Cw t1 dt
→V↘
βxV ↗
→Q↗
(3)式中许多参数都是变化的。（是位置函数） 如：空气焓i, 水温t, 变化明显； βxV 、K、Q变化不明显。作为了常数处理 ∴Merker方程在逆流塔的热力计算上是近似的。
（三）焓差法热力学基本方程图解：（i—t图） 已知条件：τ——湿球湿度, t1；t2——进出水温；
P——大气压力； 假设 G 气水比。
（Csh=Cg+Cqx=1+1.84x） （近似值）（实验）
2、方程假设条件：
(1)
Lewis比例系数
Csh
x
v xv
1.05
是适用的。(近似性)
(2)水面与水内部温度相同。
(3)略去了比热 C、蒸发热 γ0 与温度θ的关系。 (4)方程中的略去了蒸发水量。（进、出水量不变的 假定）
3、Merkel方程推导：
Q
K t2 i i
在Merkel方程基础上建立的冷却塔基本计算方 程（以焓差为推动力）
xv V Cw t1 dt
Q
K t2 i i
冷却塔所具有 冷却任务的大小，
的散热能力 对冷却塔的要求。
任务：右侧用N表示冷却数或交换数： N Cw t1 dt K t2 i i
能力：左侧用N′表示：其散热能力与淋水填料
Q
1、水面饱和气层的饱和焓曲线： 已知：当地大气压P在相对湿度， φ =1. 0条件下,水温t，
由式: i 1.00 0.662500 1.84 Pa
P Pa
可求出的i〞—t 关系
曲线。图中： A′～B′ 曲线； 由空气含热量 计算图也可求
i〞—t 关系曲线。
2、空气操作线：反映 填料中空气焓i和水温t 关系。由热能平衡式可 知:
在该层中：
dQu——水的蒸发量， dt——水温降低量。
出该层水的含热量：
Cw(Qz－dQu)(t－dt) 散失热量：dHs为进出水含热量之差：
dHs CwQzt CwQzt CwQzdt CwtdQu CwdQudt
dHs CwQzdt CwtdQu
↑ 略去二阶微量Qz≈Q dHs CwQdt源自 CwtdQu kJ h(t1
t2 ) K
Q G
Cw
i1
(t1 t2 )
K
Cw (k J
/
kg)
即：
i2
i1
(t1 t2 )
K
Cw (k J
/
kg)
i2—塔顶出口空气焓。
3 、图解步骤：
(1) 绘出i″－t曲线，
(2)由所知的水温t1 和要求水温达到的 ti1″2, 作′—；两t曲过垂线B线1于′、，B交1′A；1A′ 作横线，由纵坐标 可ti11；″求；t2ii的12″″；）饱i和2″（空相气应焓，
§10-4冷却塔热力计算基本方程
热力计算法
理论推导的理论公式
三变量分析 t、 θ、P 两变量分析t 、i
按经验（实验测得）经验公式或图表计算法。
一、Merkel （麦克尔）焓差方程：
（近似性）（两变量t 、i分析法）
1、Lewis （刘易斯）比例系数：
湿空气的比热:
Csh
x
v xv
1.05（kJ/kg℃）
xv Csht f 0x Csh 0x dV
dH xvi idV
Merkel焓差方程。
二、逆流式冷却塔热力计算：
(一)热力学平衡方程推导： 1、 水在塔内是冷却降温过程， 取微元dz ，在dz内水所散失 的热量：
dHS=CwQzt－[Cw(Qz－dQu) (t－dt)]
Qz——进入该层水流量, t——水温, Cw——水的比热, CwQzt——流入该层的水所含 热量。
Gdi
Gdi
(2)
则原式：
Gdi
1 K
CwQdt
K——蒸发水量散热的流量系数。
将(1)式代入(2)式中：
K 1
CwtdQu
1 dHu
CwQdt CwtdQu
dHs
dHu—蒸发带走的显热，(该dz 层内) dHs—水蒸发热量。
∴dHu=(1－K)dHS Cw tdQu=(1－K)dHS 积分得： Cw t2 Qu=(1－K) HS
2、空气在塔内是增焓（增温、增湿）过 程，增焓为di在dz后吸收的总热量dHK，
为： dHk Gdi
G——空气流量，（㎏/h）
由能量平衡：
水温下降散热量=空气吸收热量
dHk dHs
即：Gdi CwQdt CwtdQu
(1)
变化可得： Gdi CwQdt
1 CwtdQu
设： K 1 CwtdQu
空气焓：不饱和（实际）i=Cshθ+ γ0x
水面焓：（饱和层：tf=t水温；含湿量：x″）i″
i″=Csh tf+ γ0x″
水面饱和层向空气散发的热量：
dH dH dH v t f dV 0xvx xdV
xv
v xv
tf
0x xdV
xv Csh t f 0x x dV