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：

⎰

-''=1

2t t w i

i dt

C 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 2

Δi 0，Δi 1，Δi 2，······Δi 19，Δi 20 ―分别表示对应于t 2，t 2+Δt/20，t 2+2Δ

t/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：

“

“

θ

θ

θθP 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/kg

C q ―水蒸气的比热 1.842 kJ/kg

r 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 kPa

P “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：

““t

t

q g t

P 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 T

T 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。由热平衡方程可导出任意温度时的空气焓值，按下式计算：

λ

⋅∆⋅+=K T

C i i w 1 （8） 式中：

ΔT ―任意点温差 ℃ ΔT=t-t 2 i 1 ―进塔空气焓值 kJ/kg

λ ―气水比，即进塔空气重量与水重量之比

Q

G

a ⋅⋅=

1000γλ （9）

γa ―空气容重 kg/m 3

)

273(4615.0)273(2871.0"

"0θθγθθ+⋅Φ++⋅Φ-=P P P a （10）

如取ΔT=t 1-t 2，代入（8）式，结果I 即为i 2。淋水段风速、重量风速及淋水密度计算式如下：

F

G

V ⋅=

3600 （11）

V g a k ⋅=γ （12） F

Q

q = （13） 式中：

V ―淋水段风速 m/s F ―淋水段面积 m 2

g k ―淋水段重量风速 kg/（m 2·s ） q ―淋水密度 m 3/（m 2·h ） 1．2 热力性能计算结果

热力性能计算结果详见所附设备技术规格书。 1．3 热力性能评价

中空冷却塔设计中采用无填料设计，热交换段高度为8m ，该段热力性能值为： 856.072.0λ=Ω

设计工况条件下，热交换段的性能值为： Ω = 0.63

其中熔炼渣水淬循环水冷却塔热工设计值为0.47 性能测试值与性能设计值之比为： k = 1.34

高冰镍水淬循环水冷却塔热工设计值为0.37 性能测试值与性能设计值之比为： k = 1.7

上述计算表明，本设计中塔的热力特性可以保证。

2． 阻力计算 2．1换热段阻力

中空冷却塔设计中采用无填料设计，热交换段高度为8m ，其阻力性能值为：

33.0825.121.1q V P

a

⋅⋅=∆γ 设计工况条件下，塔的淋水段的阻力值为19.52 Pa 。 2．2塔其余各部分阻力

根据同类冷却塔实测资料，设计工况条件下该设计中塔的其余各部分总阻力为36.39Pa 。 2．3塔总阻力

塔总阻力即为换热段阻力和塔的其余部分阻力之和，设计工况下冷却塔总阻力为 57.91Pa 。 2．4风机动压

该塔选用风机直径Ф4700 mm ，设计工况下该塔风机动压为：37.09Pa 。 2．5风机全压

风机全压即塔总阻力和风机动压之和，本工程中该工况下冷却塔全压值为：95Pa 。 2．6风机功率

由配套风机空气性能曲线查得设计工况下冷却塔风机轴功率为：15.8kW ，配用电机功率采用：22 kW 。