冷却塔计算

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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:1430M³/H;水质:自来水;

耗电比:≤60Kw/台,≤0.04Kw/M³·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200M³/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1600M³/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/M³·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 M³/H;冷却塔风量G=1690M³/min。

2、设计条件:

热水温度:T1=38℃;

冷水温度:T2=32℃;

外气湿球温度:T w=27.9℃;

大气压:Pa=76mmHg;

处理水量:L=179 M³/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T x=T1-0.1×(T1-T2)时,dh1=(h w–h a);

当T x=T1-0.4×(T1-T2)时,dh2=(h w–h a);

当T x=T2+0.4×(T1-T2)时,dh3=(h w–h a);

当T x=T2+0.1×(T1-T2)时,dh4=(h w–h a);

焓值单位为Kcal/Kg。

随水气比的变化可得到以下数据:

由上表数值可以求得冷却塔特性曲线,再按斜率K=-0.6交于设计点(见曲线图)。

4、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)绘出水塔特性斜线与37-32-28℃标准特性曲线相交得到L’/G=1.769。

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=197.3M³/h。

而LRCM-H-200S之名义处理水量L=200 M³/h,可以满足设计条件。

5、结果

LRCM-H-200S名义处理水量200 M³/h大于设计当量水量197.3M³/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/A l)、水气比(L/G)、塔体断面通风风速或风负荷(G/A g)……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P s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t w;

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P s与塔体入风口静压P a之差P s。

v a=;…………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

v x——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

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