冷却塔模拟计算方法1

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4000m m）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；