冷却塔冷却效率评价方法(精)

冷却塔冷却效率评价方法

摘要：利用图形法和EXCEL电子表格编程,对冷却塔冷却效率作出简单直观的判断,既方便又准确,大大简化了计算程序。

关键词：冷却塔冷却效率电子表格编程

1前言

冷却塔的热力计算相当复杂，手算程序尤其繁琐，并且还涉及到查表，而目前市场上虽然有一些商业性的软件，但大部分是针对小型玻璃钢冷却塔设计的，对于大型的工业冷却塔而言，计算起来误差较大，并且使用起来不方便，图形法分析能省去计算，但存在只能定性分析而不能定量分析等缺陷，考虑到焓差法计算是冷却塔热力计算的基础理论，结合冷却塔工艺热平衡图，笔者采用EXCEL电子表格设计了热力计算程序，只需具备EXCEL编辑公式的能力就可直接操作，操作简单，方便实用。非常适合于从事冷却塔设计和运行管理的工程技术人员使用。

2理论分析

(1)

Q：冷却水量，m3/h

βxv:容积散质系数，kg/m3h

k:蒸发水量散热系数

i,i”空气焓值，饱和焓值，kJ/kg

Cw:水的比热，kJ/kg℃

式(1)中右边表示冷却塔的冷却任务的大小,称冷却数或交换数。与设计的进出水水温、温差以及大气气象条件决定的,左边为选定的淋水填料所具有的冷却能力，称冷却特性数,与选择填料的热力性能和气水比有关,对于给定的冷却任务而言,可以选择适当的填料以及填料体积来满足冷却任务。（1）式右边可用1所示的冷却塔工艺热平衡形象地表述水与空气之间的关系及焓差推动力。

图1:冷却塔工艺热平衡

图1中AB线为饱和焓曲线，与进出水温度t1和t2有关，CD线为空气操作线，C点对应为进塔空气焓，D点对应为出塔空气焓，CD线与取决于大气条件、气水比λ以及温差。其中,tm为平均温度，。

3 评价

结合图1的原理，利用EXCEL编程计算冷却效率，可以简化查表步骤，既方便又快捷。

图6：冷却塔冷却数计算表格的表头制作

首先设计如图6所示的表头，图中B～H项为设计者直接填入数值,I～X项为计算机自动显示值处,下面分步介绍自动计算表格的设计。

1).饱和水蒸汽压力的计算

计算饱和水蒸汽压力

式中T=273+θ（θ为空气温度℃）

Pq˝=98.065×10E（kpa）

则相当于湿球温度τ的水蒸气压力编写方法是用鼠标单击K6处，然后在如图所示的编辑输入=98.065*10^(0.014196-3.142305*(1000/(273+D6)-

1000/373.16)+8.2*Lg(373.16/(273+D6))-0.0024804*(373.16-(273+D6))),输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键，此时相当于湿球温度τ水蒸气压力公式编辑完毕。同理，相当于干球温度θ的水蒸气压力编写方法是用鼠标单击L6处，将上式中的D6改为E6即可。

2）.相对湿度的计算

相对湿度可按

进行计算，

则相对湿度的编写方法是用鼠标单击M6处，然后在如图所示的编辑栏输入=（K6-0.0006628*F6*(E6-D6)）/L6,输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键，此时相对湿度的公式编辑完毕。

3)湿空气容重的计算

湿空气容重可按

进行计算，

则湿空气容重编写方法是用鼠标单击N6处，然后在如图所示的编辑栏输入

= (F6-M6*L6)/0.287/(273+E6)+M6*L6/0.4615/(273+E6)，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键，此时湿空气容重公式编辑完毕。

4）气水比的计算

气水比按

进行计算，

则气水比编写方法是用鼠标单击O6处，然后在如图所示的编辑栏输入

= N6*H6/1000/G6，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键，此时气水比公式编辑完毕。

5）饱和空气焓的计算

为方便统一的公式编辑，同时省去查表的步骤，可引入内田秀雄[1]给出饱和焓与温度的关系式: ,即图中的AB线，此关系式在20～40℃误差仅为1%，因此t1对应的饱和空气焓的编写方法是鼠标单击P6处，然后在如图所示的编辑栏输入= 8.265-0.24*B6+0.0254*B6^2，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键，此时t1对应的饱和焓公式编辑完毕。t2、tm对应的饱和焓编写方法同t1对应的饱和空气焓的编写方法，将上式中的B6改为C6、J6即可。

6）进出塔空气焓值的计算

由图1可以看出进塔空气焓可近似等于湿球温度τ对应的饱和空气焓，因此

i1编写方法同t1对应的饱和焓，只是将上式中的B6改为D6。空气操作线CD 上任意一点可用求出。因此i2编写方法是鼠标单击T6处，然后在如图所示的编辑栏输入= S6+I6/O6，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键，im编写方法是鼠标单击u6处，然后在如图所示的编辑栏输入= (S6+t6)/2。

7）逆流塔冷却数的计算

考虑到计算精度，逆流塔冷却数的计算积分采用辛普逊（Simpson）二段公式作简化计算：

则Ω编写方法是鼠标单击V6处，然后在如图所示的编辑栏输入

= I6/6*(1/(P6-T6)+4/(R6-U6)+1/(Q6-S6))，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键。

8）横流塔冷却数的计算

先按求逆流塔冷却数的方法求出Ωn,再除以修正系数F0。

F0的编写方法是鼠标单击W6处，然后在如图所示的编辑栏输入= 1-

0.106*(1-(Q6-T6)/(P6-S6))^3.5，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键。ΩH的编写方法是鼠标单击X6处，然后在如图所示的编辑栏输入= V6/W6，输完之后单击编辑栏右侧的等于号，待屏幕弹出对话框，再单击“Enter”键。此时整个计算程序编写完毕。用此程序校验手算值（上海科学技术出版社1981年出版的《冷却塔》及中国建筑出版社1986年出版的《给水排水设计手册》第4册书中的例题（见表1）。

表1：手算和电算结果对照表

塔型

逆流塔（2）

横流塔（3）

参数

气水比λ

0.5

0.6

0.9

1.0

进塔温度（℃）

40.24

40.24

40.24

45

出塔温度（℃）

32

32

32