冷却塔阻力计算

冷却塔的通风阻力计算

在设计新的冷却塔时，首先要选定冷却塔的型式，根据给定的工作条件决定冷却塔的基 本尺寸和结构，其中包括淋水装置的横截面面积和填料高度、冷却塔的进风口、导风装置、 收水器、配水器等，并选定风机的型号和风量、风压，这样就需要对冷却塔内气流通风阻力作比较准确的计算。

1. 冷却塔的通风阻力构成

冷却塔的通风阻力,即空气流动在冷却塔内的压力损失，为沿程摩阻和局部阻力之和。通常把冷却塔的全部通风阻力从冷却塔的进口到风机出口分为10个部分进行计算，如图所示： 1p ∆——进风口的阻力； 2p ∆——导风装置的阻力； 3p ∆——空气流转弯的阻力；

4p ∆——淋水装置进口处突然收缩的阻力；

5p ∆——空气流过淋水装置的阻力(摩擦阻力和局部阻力)； 6p ∆——淋水装置出口处突然膨胀的阻力； 7p ∆——配水装置的阻力； 8p ∆——收水器的阻力； 9p ∆——风机进口的阻力； 10p ∆——风机风筒出口的阻力。

冷却塔的通风总阻力 : ∑∆P =∆i

z p （1）

2.冷却塔的局部通风阻力计算

如前所述，冷却塔总的局部阻力包括进风口、导流设施、淋水装置、配水系统、收水器以及风筒阻力(包括风机进出口)、气流的收缩、扩大、转弯等部分。各局部阻力可按下述公

式来计算：

g

v P i i i

22

i ⋅=∆γξ(毫米水柱) （2）

式中： i ξ ——各局部阻力系数；

i v ——相应部位的空气流速(米／秒)； i γ——相应部位的空气比重(公斤／米3

)；

g ——重力加速度。

而冷却塔的总局部阻力可写成：g

v P h i i i

22

i ⋅∑=∑∆=γξ(毫米水柱)

由于气流密度在冷却塔内变化很小，所以在球求解时，各处的密度值均取冷却塔进、出口的几何平均值。

气流通过冷却塔各种部件处的速度，可先根据风机特性曲线及热力计算时确定的气水比选择风量G(公斤／时)后，由下式确定：

10

...3,2,110...3,2,13600F G

v =

冷却塔各部件处局部阻力系数 3,2,1ξ值的确定： (1)进风口 55.01=ξ

(2)导风装置式中：()L q 25.01.02+=ξ

q ——淋水密度(米3／米2·小时)；

L ——导风装置长度(米)。

(3)进入淋水装置处气流转弯：5.03=ξ

(4)淋水装置进口处突然收缩： ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=ξcp F F 0415.0 cp F ——淋水装置的截面(m 2

)。

(5)淋水装置 ()Z Kq e +ξ=ξ15

式中：e ξ——单位高度淋水装置的阻力系数； K ——系数；

Z

——淋水装置高度(m )。 淋水装置的阻力亦可以从试验资料直接查得，若需改变形水装置的尺度时，其阻力降的近似值计算可参阅资料。

(6)淋水装置出口突然膨胀2

061⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-

=ξcp F F

(7)配水装置⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣

⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-

+=ξ32

3713.15.0F F F F cp cp 式中：3F ——配水装置中气流通过的有效截面积(米2

)

cp F ——塔壁内的横截面积(米2)。

(8)收水器式中：222

28125.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ξF F F F cp

cp 式中：2F ——收水器中气流通过的有效截面积(米2

)；

cp F ——塔壁内的横截面积(米2)。

(9)风机进口

9ξ可根据下式确定：ξξξ+⎪

⎪⎭⎫ ⎝

⎛-

=cp F F 4091 0ξ——根据0D l 查表取值；

4F ——收缩后的截面积(㎡)； cp F ——收缩前的截面积(㎡)；

2

sin

8124α⎥⎥

⎦⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-λ=

ξcp F F

式中：λ—摩擦系数；可采用0.03。

(10)风机凤筒出口(扩散筒) ()p ξδ+=ξ110

式中：δ —－风筒速度分布不均匀而影响修正系数，根据0/l D ； p ξ——根据0D l 查表取值。

由上述计算，我们得到冷却塔的总通风阻力，然后再确认它是否与风机的额定风量下所能提供的风压相适应。如果相适应且又能满足热力性能要求，则该冷却塔的设计计算完成。若不适应就要选用另外的风机或改变冷却塔部件的结构尺寸，重新计算空气的流动阻力，经过多次反复直到既满足风机的风压要求又满足热力性能时为止。

空调用封闭式冷却塔空气动力特性的实验研究

作者：李永安李继志尚丰伟

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上传时间：2005-08-09

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简介：本课题在理论研究的基础上，建立了由锅炉、换热器、孔板流量计、水泵、微压计、温度计等仪器设备组成的封闭式冷却塔实验台。在该实验台上，详细测试了在封闭式冷却塔内空气与水逆向流动条件下，空气流经冷却盘管的阻力，探讨了封闭式冷却塔内空气的流动规律，分析了空气流过正三角排列管束的特

性。

关键字：封闭式冷却塔空气动力特性准则方程

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1 引言

我国水资源非常紧张，城市缺水现象比较严重。据统计，我国人均水资源量约2304m3/人，1984年在世界排名为88位，1996年降为第109位[1]。我国666座城市中，有333座城市缺水，有108座城市严重缺水。因此，我国人均水资源占有量呈下降趋势，农业缺水量大，城市供水不足，地下水位严重下降。进入21世纪，随着我国经济建设的飞速发展和人口增加，水资源供需矛盾将进一步加剧，据预测，2010年全国供水缺口近1000亿立方米。国际上有“19世纪争煤，20世纪争石油，21世纪可能争水” 和21世纪国际投资与经济发展，一看人，二看水的说法。因此，水可能成为我国可持续发展的重要制约因素。

在城市用水中，冷却水量占较大的比例，这些冷却水直接排放不仅造成热污染，还会造成较大的经济和资源浪费，所以，需要将这些冷却水循环重复利用，以提高水的有效利用率，缓解当前水资源短缺的状况。封闭式冷却塔是一种既能降低冷却水的温度，又能保持水质纯净的新型冷却设备，同时还具有功能多、用途广、对环境的适应能力强、可冷却高温水、安全防火等特点，因此，封闭式冷却塔在空调领域有着广阔的应用前景，在水环热泵系统、冷却塔直接供冷系统中更显示了其独特的优势。

空调用封闭式冷却塔空气动力特性实验研究的主要目的是寻求塔内进风口、冷却盘管、淋水装置、挡水板、风机进口、风筒出口等各部件阻力的计算方法；分析对比冷却塔内总阻力与风机压头之间的关系，使风机始终运行在最佳工况点；进一步揭示冷却塔内气流流动的规律，优化塔体形状，降低空气阻力，提

高冷却效率。

2 空气的流动特性

空调用封闭式冷却塔主要由冷却盘管、风机、管通泵、喷淋排管、淋水喷头（喷咀）、挡水板、底

池、百叶进风口、塔体等几部分组成[2] 。

空调用封闭式冷却塔的工作原理是，从冷凝器、吸收器或工艺设备等出来的温度较高的水，由冷却水循环泵加压输送到封闭式冷却塔的冷却盘管中。另一方面，利用管道泵将冷却塔底池中的水抽吸到喷淋排管中，然后，喷淋在冷却盘管的外表面上，蒸发吸取冷却水的热量，从而使冷却水的温度得以降低。