冷卻塔干濕球溫度及水冷卻理論極限

干、濕球溫度θ和τ是冷卻塔設計的主要氣象參數(shù)，它們是反映空氣溫度的物理參數(shù)。冷卻塔濕球溫度計的原理及相對濕度1、濕球溫度計原理測θ和τ的干、濕度溫度計見圖5-4。干球溫度θ是用一般溫度計測得的圖5-4中的左邊一支。而測濕球溫度的溫度計圖5-4中的右邊一支，它的水銀球上包一層濕紗布紗布的下端浸入在充水的容器之中，使空氣與水不直接接觸，測得的溫度稱為濕球溫度，用τ表示，該溫度實際上是在當?shù)禺敃r的氣溫條件下，水冷卻所能達到的最低溫度。濕球溫度計上的紗布在毛細管作用下，紗布表面吸收了一層水，在空氣不飽和的情況下，這層表面的水不斷蒸發(fā)，蒸發(fā)所需要的熱量由水中取得，因而水溫逐漸降低。這里存在著兩種散熱：一種是空氣向水進行傳導散熱；另一種是水向空氣進行蒸發(fā)散熱，現(xiàn)分析在tfθ時的水向空氣傳熱?？諝庀蛩膫鲗幔涸O剛開始時，紗布上表面這層水的溫度為tf，空氣溫度為θ，開始時因tfθ，水向空氣傳熱，當tf下降后，在tf=θ時，Hα=0，當tf再下降，到θtf時存在著θ-tf的溫度差，這個溫度差是空氣向水傳導散熱的推動力，這樣，空氣向紗布與空氣的交界面?zhèn)鬟f熱量，再通過紗布把空氣的熱量傳給水。設水銀球上蓋的濕紗布面積為F，傳熱系數(shù)為α，則空氣向濕紗布交界面?zhèn)鬟f的熱量為：αθ-tfF，此值隨tf的下降而增加。同時紗布交界面的水也在不斷地向空氣傳遞熱量，進行蒸發(fā)散熱，使水溫T不斷下降，當紗布層水溫T降低到τ時tf=τ＜θ，水層的溫度不再下降了，這時：水的蒸發(fā)散熱=空氣傳遞給水的熱量，處于動態(tài)平衡狀態(tài)。這時候紗布水層上的溫度τ稱為濕球溫度，這時空氣向水層傳遞的熱量達到最大值，即為αθ-τF。那么這時候水層向空氣蒸發(fā)散熱量是多少呢當紗布水層溫度達到τ時tf=τ＜θ，水層交界面達到飽和蒸氣，其飽和蒸氣分壓力為P″τ，而空氣溫度為θ時的蒸氣分壓力為Pθ，P″τPθ，它們的蒸氣分壓力差為P″τ-Pθ，這個分壓力差就是紗布水層繼續(xù)向空氣蒸發(fā)散熱的推動力。就是說這時存在著空氣向水進行傳導散熱的推動力是θ-τ的溫度差；水向空氣進行蒸發(fā)散熱的推動力是P″τ-Pθ分壓力差?？諝庀蛩M行傳導散熱量為αθ-τF，而這時的蒸發(fā)散熱量是多少設水的汽化熱為γkcalkg，γ=γ0+0、47，汽化熱γ0=597、3kcalkg。設βp為壓差蒸發(fā)散熱系數(shù)，代表單位蒸氣壓力下，單位面積上水汽蒸發(fā)量kgm2·h·atm。那么水層溫度降到τ時，紗布水層的蒸發(fā)散熱量為：γβpP″τ-PθF，因為這時空氣向水的傳導散熱=水層向空氣的蒸發(fā)散熱，處于動態(tài)平衡狀態(tài)，則得：則可得空氣中水蒸氣的分壓力Pθ為：通過實驗得αγβp=0、000662P，代入式5-41得：這就是前面論述的式5-20的由來。2、精確測定濕球溫度τ要注意的問題1必須保證水銀球完全被濕紗布覆蓋：2空氣的速度風速必須要足夠大，一般要求風速在3～5ms以上，這樣周圍環(huán)境傳來的輻射熱的影響可忽略不計，只存在空氣傳遞來的熱量對濕球溫度τ的影響。3補充水的水溫應與濕球溫度τ相等。滿足上述三條后，空氣流速風速可以在較大范圍內(nèi)變化即不一定要在3～5ms之內(nèi)，從而不影響濕球溫度的測定值。在現(xiàn)場實際測定時，把阿斯曼通風干、濕球溫度計放在搭好的棚內(nèi)即要求通風而又不在太陽下，溫度計應放在距地面210m處，又要距冷卻塔有一定的距離，防止冷卻塔出來的濕空氣凝結(jié)水滴的影響，但也不要太遠。測定讀數(shù)間隔時間為10～20min一次。測點布置的數(shù)目，中小型冷卻塔可布置2個以上測點：大型冷卻塔要求布置4個以上測點，然后取各測點相加后的算術(shù)平均值。但一般玻璃鋼冷卻塔的測試往往都只布置一個測點。3、濕球溫度對水蒸發(fā)散熱冷卻的意義。濕球溫度τ對水蒸發(fā)冷卻的意義主要有以下兩條：1濕球溫度τ代表當?shù)禺敃r的氣溫條件下，水可能被冷卻的最低溫度，即冷卻塔出水溫度t2的理論極限值即在理論上冷卻塔的出水溫度t2可達到τ的溫度。當要求冷卻后的水溫t2越接近濕球溫度時，冷卻越困難，要使t2接近于τ，則冷卻塔的尺寸和體積會增加很多，就會大幅度地增加造價而很不經(jīng)濟。一般冷卻塔的出水溫度t2等于或大于τ3～5℃即t2-τ≥3～5℃，t2-τ稱為冷幅高，是衡量冷卻塔冷卻效果好與差的重要指標。上海地區(qū)設計的標準型低溫塔冷卻塔出水溫度t2=32℃，設計采用的τ為28℃，則t2-τ=4℃。2先簡述一下絕熱飽和溫度θB的概念。當空氣溫度θ不變時，濕空氣焓i和相對濕度均隨含濕量X的增加而增加，隨X的含量減少而減少。當含濕量X增加到使?jié)窨諝膺_到飽和時，則濕空氣就不再吸收水蒸氣了，就是說拒絕吸收水中蒸發(fā)出來的散熱量。這時空氣中的水蒸氣分壓力從Pθ上升到P″θ，=1，X和i值都達到了最大值。這時的X和θ分別稱為飽和含濕量和飽和濕度，而此時濕空氣拒絕吸收水中蒸發(fā)的熱量，故這時的飽和溫度稱為絕熱飽和溫度，用θB表示。濕球溫度τ與濕空氣的絕熱飽和溫度θB在物理概念上是完全不同的，但濕球溫度的數(shù)值與空氣的絕熱飽和溫度的值是相等的，即τ=θB，這一性質(zhì)使得水的最低冷卻溫度與空氣的絕熱飽和溫度相等。在空氣含熱量計算圖中圖5-3與=1相交的溫度θB就等于濕球溫度τ，因此，冷卻過程的理論分析，可以根據(jù)濕空氣的焓濕圖來進行。冷卻塔濕空氣焓濕圖的應用濕空氣中的相對濕度、含濕量X、含熱量i和溫度tθ是4項重要的熱力學參數(shù)，其計算工作量大而且繁瑣，除試驗或?qū)崪y得到之外，為計算方便，把、X、i、t4項的相互關(guān)系繪制成圖5-5，利用圖5-5，可根據(jù)已知的兩項熱力學參數(shù)，就可直接查出另兩項，簡化了計算工作。如何應用圖5-5，以圖5-6來加以說明，按圖5-6所示，已知溫度tp和相對濕度=0、6，按tp點垂直向上與=0、6曲線交于P點，由P點水平向右移動得含濕量Xp；由P點與i線平行向左上角移動，得熱焓ip。焓濕圖是冷卻塔熱力計算的基本圖表，從焓濕圖分析可以得出下列關(guān)系。1、當溫度t不變時，如圖5-6中BtB線所示，熱焓i和相對濕度均隨含濕量X的增減而增減，當相對濕度=1的最大值時，則X與i在該溫度下也均達到最大值，這時XB及tB分別稱為飽和含濕量和飽和溫度。2、當X為常數(shù)時，如圖5-6中的BXB線所示，i隨著t的增減而增減，而隨著t的降低而增加即t增加減小，當t降到=1的時候，空氣達到飽和，即達到露點。這時的t為最小值。這就是前面講到的，在一定溫度下，原來沒有達到飽和的空氣即Pq沒有達到P″q，當溫度下降到某一值時達到了飽和，使=1，Pq=P″q；反過來，在一定溫度下已達到飽和的空氣，當溫度升高后就不飽和了，可繼續(xù)接受水蒸氣。3、當i為常數(shù)時，如圖5-6中的BC線所示，這時濕空氣的散熱量與吸熱量相等，熱力學上稱為絕對條件。這就是前面討論的濕球溫度τ的數(shù)值與空氣的絕熱飽和溫度值相等，當空氣按絕熱過程降低溫度時即沿BC線移動，它與飽和線=1相交的溫度tB就等于濕球溫度τ。從圖中BC線可見：隨X的增加而增加，而t隨X的增加而降低，當X增加到XB時，=1，即X與均達到了最大值，而t降低到了最低值tB，即濕空氣處于飽和狀態(tài)，tB=τ，=1，X=XB。4、當相對濕度不變時，t、x、i都是同時增加或同時減小。

冷卻塔調(diào)試與日常使用

1、在使用前對進出水管道、水池進行全面沖洗，清除塔內(nèi)垃圾，以防管路堵塞。2、各部件連接螺栓，特別是傳動部件風機，電機，旋轉(zhuǎn)布水器，必須一一擰緊。3、檢查齒輪減速器油位是否正常，皮帶減速器的皮帶運行約60H后，須重新檢查皮帶拉力，確保正常，并加注黃油一般每臺50克左右，三個月檢查加注一次。4、風葉轉(zhuǎn)動靈活，無磕碰上殼體。當風機工作時，從塔頂往下看應為順時針，向上抽風。5、冷卻塔如有異常聲音應立即停機，全面檢查，直至排除故障。6、風機工作后，打開水閥，同時水泵流量、進塔水壓、電流、電壓、振動、噪音值均應在規(guī)定范圍內(nèi)，并做好有關(guān)冷卻塔的進出水溫度，流量，氣象參數(shù)的記錄。7、發(fā)現(xiàn)布水器不轉(zhuǎn)或布水不均勻時，應停機檢修。8、循環(huán)水應為自來水或清潔水，不宜含油污和雜質(zhì)，渾濁度不大于50mm1。9、冷卻塔作為重要的冷卻設備，應有專人負責管理，北方天氣較冷要考慮結(jié)冰影響。