冷却塔基本上属于热交换设备系统,进行热交换的两种介质即:水和空气;整个过程是接触散热和蒸发散热共同作用使水冷却,该过程即:蒸发冷却过程。
接触散热(热传)-由于水和空气接触时存在温度差,Tw>Ta,空气带走水的一部分热量,使水温下降;
蒸发散热(质传)-由于水的表面蒸发形成的水蒸气不断向空气中扩散,同时把水的汽化潜热带入空气,水蒸发吸热使剩余的水温降低。
相关专业术语:
1.干球温度-在当地气温条件下,用普通的干球温度计所测的空气温度。
2.湿球温度-在当地气温条件下,用湿球温度计所测的空气温度。湿球温度计是将一般温度计的感温球部位用湿纱布包裹。
3.逼近度-冷却塔出水温度与湿球温度之差。该差值至少大于2℃。
4.热负荷-冷却塔所能去除的热量,单位:Kcal。
5.水的比热容-规定将1Kg的水,温度升高1℃所需的热量定位4.19KJ;单位:4.19KJ/Kg.℃或1Kcal/Kg.℃。
6.循环水量-单位时间内的循环水流量;单位:m3/hr、LPM、GPM等
7.淋水密度-单位时间内通过每平方米淋水填料水平断面的水流量;
8.飘水率-单位时间内从除水器漂出的水量与进塔水量之比;
9.气水比-进塔干空气质量与进塔冷却水质量之比;
40.耗电比-电机实际功率与循环水量的比值;单位:KW/m3.hr
国标要求空调塔耗电比≤0.04;工业塔耗电比≤0.06。
热量的单位换算:
热量:当温度不同的两个物体接触时,两者的温度逐步趋于一致,发生了热量转移,此时物体所放出或吸收的能量即热量。国际单位:KJ和J,工程实际中常用的有Kcal、BTU(british thermal unit)等。
1Kcal=4.19KJ;1Kcal=3.969BTU;1Kw=860Kcal/hr; 1US RT=3024 Kcal/hr;1日本冷冻顿=3320 Kcal/hr; 1HP=0.746 Kw。
在37-32-27℃温度条件下,1RT=13LPM,根据热量计算公式:Q=c·m△T=1kcal/kg℃×13×0.06m3/hr×1000kg/m3×5℃=3900Kcal/hr。
压力单位换算:
1mmH2O=9.81Pa=1kgf/m2;1mmHg=133.3Pa=13.6kgf/m2;
1kgf/cm2=0.1MPa;1MPa=1000KPa=106Pa。
根据以上关系可计算得:1个标准大气压1.01325×105Pa相当于10米高水柱,760mm高汞柱。
冷却塔的分类及结构:
冷却塔的作用:将携带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换,使废热传输给空气并散入到大气。
2.冷却塔的分类:
A:按通风方式:自然通风和机械通风;
B:按水与空气的流动方向:逆流式、横流式和混流式;
C:按水与空气接触方式:湿式、干式和干湿式三种;
D:按用途:空调用冷却塔和工业用冷却塔;
E:按噪音级别:普通型(P)、低噪音型(D)、超低噪音型(C);
F:按填料淋水装置:薄膜式和点滴式。
冷却塔按形式分为逆流式,横流式,引射式及蒸发式(闭式)冷却塔。按外形分为圆形与方形。
逆流式冷却塔:
(1)进风与出风口具有较大的高差,因而进出风不易短流,能保证吸入空气温度较低。
(2)逆流塔的热交换效率是最高的。
(3)圆形逆流塔的进风百叶可沿圆周布置,方形塔也可在四周布置,因此进风较均匀,冷却效果好。
(4)外形尺寸上,圆形塔直径比同样性能的方形塔大,边长也更大一些,由于这些原因,受占地面积限制圆形塔的使用场合受到一定影响。
横流式冷却塔:
横流式冷却塔的热交换效率不如逆流塔。进风与出风口的高差也比逆流塔小得多,如果出风口处受到某种气流或其他物体的影响和阻碍,会使进风与出风出现短流现象。另横流塔进水口一半在塔体顶部,因此通常要求塔上方有水平干管,管道布置稍有困难。
引射式冷却塔:
取消了冷却风机,而采用高速的水通过喷水口射出,从而引射一定量的空气进入塔内进行热交换而冷却。没有风机等运转设备,可靠性高,稳定性好,噪声比其他类型的冷却塔低。缺点是设备尺寸偏大,造价相对较贵。同时,由于射流流速的要求,它需要较高的进塔水压。
蒸发式冷却塔(闭式冷却塔):
冷却水系统为一全封闭系统,对水质的保证性能较好,不易被污染,杂质也不会进入冷却水系统中,另一个优点就是在室外温度较低时(过渡季节)可以把它当成一个蒸发冷却式制冷设备,使冷却水直接当做空调系统的冷却水使用。从而减少机组的运行时间。但其电耗大,进塔水压要求较高。
冷却塔的主要组成部分:
传动系统:电机、减速机、风机。
布水系统:例如旋转布水器;固定散水头;散水槽、分水板;塔体及支架、风筒、收水器、填料、雨区、集水池、导风板等几部分组成。
各部分简介:(按由上到下的顺序):
a:电机:常用的电机防护等级为:IP54。电机特殊即所谓的:变频、双速、防护等级大于IP54等几种情况。
b:减速机:皮带和齿轮两种;根据用户要求二者可以互换;
c:风机:风机可分为轴流式和离心式,一般用的均为轴流式。常用的风机有FRP和铝合金两种材质。
d:风胴:在风机进口处有一个收缩段将塔体和风机相连,该收缩段即所谓的风胴;
材质:FRP(纤维增强复合材料)
作用:Ⅰ:减小气流出口的动能损失;
Ⅱ:防止从冷却塔排出的湿热空气重新流回塔的进风口进入塔内。
e:收水器:即PVC挡水帘,飘水率达到万分之五以下;
f:布水系统:比较KST、KFT、KH布水系统的区别;
g:填料:填料是冷却塔的重要组成部分,其所产生的温降占整个塔温降的60%-70%;
根据水温的不同可分为:
聚氯乙烯(PVC):≤45℃(常温、中温塔使用);
氯化聚氯乙烯(CPVC):45℃~65℃ (高温塔使用);
聚丙烯(PP):65℃~80℃;
木材填料(WOOD):65℃~100℃。
冷却塔常、中、高的温度划分范围:
常温塔:≤ 40℃;
中温塔:40℃<℃≤45℃;
高温塔:45℃<℃≤65℃。
冷却塔的运行:
由工艺程序或空调系统所产生的热水分布到填料上。
风机将环境空气通过填料上的水滴(点滴填料)或水膜(薄膜填料)。
水中的热量通过显热和潜热热交换传递到空气中。
空调系统冷却塔的设计选型:
1、冷却塔台数与制冷主机的数量应一一对应,可以不考虑备用;
2、冷却塔的能力大多数为标准工况下的出力(湿球温度2,冷却水量32℃/37℃),由于地区差异,夏季湿球温度会不同,应根据厂家样册提供的曲线进行修正。湿球温度可查当地气象参数获得。
3、当无冷却塔修正曲线时,可以按冷却水流量附加一定余量。如冷却塔的水流量=冷却水系统水量×(1.2~1.5);
4、冷却塔与周围障碍物的距离应为一个塔高。
举例:假设空调系统冷却水量为160m3/h,当地湿球温度28℃,冷水进出温度32℃/37℃,那么冷却塔的冷却水量=160×1.2=192m3/h,根据就近原则,选择冷却塔参数表中冷却水量为200m3/h冷却塔。
塔群的布置:
冷却塔成群布置时,除可能影响进风量外,还会造成塔之间的相互干扰,此时需考虑热气流的回流和塔间干扰两种情况:
回流-当机械通风冷却塔运行时,从冷却塔排出的湿热空气,一部分又回到塔的进风口重新进入塔内,即回流现象。
干扰-进塔空气中掺入了一部分从其它冷却塔排出的湿热空气;
为了防止以上两种现象带来的负面影响,理论上塔之间的间距L>2H,此时塔的进风量才会基本保持不变,而实际生产安装时,塔之间间距L>4倍的进风口高度即可。
自然通风逆流冷却塔:
机力通风冷却塔:
横流式冷却塔:
本文来源于互联网,暖通南社整理编辑。