机电天下 暖通空调 机械通风冷却塔基础知识

机械通风冷却塔基础知识

冷却塔是利用水和空气的接触,使用自然或机械的方法通过热、质交换来散去工业上或制冷空调系统中产生的废热的一种热力设备。

国标:GB/T7190-2018《机械通风冷却塔》系列标准,分为三个部分:第1部分,中小型开式冷却塔;第2部分,大型开式冷却塔;第3部分,闭式冷却塔。

散热分类:在湿式冷却塔中,热水将热量传给空气,由空气带走,散到大气中去。水向空气散热有三种形式:传导散热;蒸发散热;辐射散热。

干球温度和湿球温度:

干湿球温度是冷却塔设计中的主要气象参数,干球温度是温度计在普通空气中所测出的温度,即我们一般天气预报里常说的气温。

湿球温度是指同等焓值空气状态下,空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度,在空气焓湿图上是由空气状态点沿等焓线下降至100%相对湿度线上,对应点的干球温度。

水的冷却过程:在冷却塔中水的冷却过程由水温t、空气的干球温度θ、湿球温度τ决定。单位面积,单位时间的传导散热量为qα,蒸发散热量为qβ。可分为下图所示的四种传热情况。

 

(1)水温大于气温。两种热量都由水面散向空气,q=qα+qβ,水温降低,水量产生蒸发损失。

(2)t=θ,水温和气温相等。传导散热停止,蒸发散热照常进行,q=qβ,水温降低,水量产生蒸发损失。

(3)τtθ。由于水温低于空气干球温度,从空气向水中产生传导散热;水面蒸发散热照常进行,q=qβ-qα0,水温降低。

(4)τtθ。同(3)的传热情况,但qβqα,所以q=0,即水温不再降低,但蒸发仍在发生。这是水冷却的极限情况,如果水温继续下降,将产生qαqβ水温又会升高,所以τt是水冷却的极限。

逼近度:指的是冷却塔的出水温度与湿球温度的差值。

冷却塔出水温度实际上不能等于或低于湿球温度,一般情况下出水温度t2需高于湿球温度2℃以上,即逼近度。

t2-τ≥2℃。逼近度越小越难达到。如果要将出水温度降到湿球温度,则冷却塔必须做到无限大,实际上不可能也不经济。

空冷器的逼近度在15℃以上。

冷却塔的组成:

编号

 

名称

 

作用

 

备注

 

1

 

填料

 

使进入冷却塔的热水尽可能地形成细小的水滴或薄的水膜,以增加水与空气的接触面积和接触时间,有利于水和空气的热、质交换。

 

分点滴式淋水装置、薄膜式淋水装置和网格形模板淋水装置。

 

2

 

配水系统

 

配水系统的作用在于把热水均匀的分布于整个填料的表面上,以充分发挥填料的作用。

 

分为:管式 (固定式,旋转式)、池式

 

3

 

通风设备

 

通风设备由电机、减速机、风机组成,用以产生设计要求的空气流量,保证要求的冷却效果。

 

机械通风冷却塔主要是轴流风机,少部分采用离心式。

 

4

 

塔主体

 

外部围护结构,包括框架、外板。起支承、维护和组合气流的功能。

 

框架要作防腐处理:刷油漆或热浸锌。

 

5

 

收水器

 

作用是降低冷却塔排出的湿空气中的含水量,空气流过填料和配水系统后,携带许多细小的水滴,在空气排出冷却塔之前就需要用收水器回收部分水滴,以减少冷却水损失和对外界环境的影响。

 

6

 

集水池

 

位于冷却塔下部或另外设置,用以汇集经填料冷却的 水,如果集水池还起调节流量的作用,则应有一定的储备容积。

 

集水池设补水管、排污管、溢流管。

 

7

 

输水系统

 

进水管把热水送往配水系统,进水管上设阀门,调节进塔水量;出水管把冷水送往用水设备或循环水泵,必要时多台塔之间可设连通管。

 

8

 

空气分配装置

 

由进风口、百叶、导风板等组成,引导空气均匀地分布在冷却塔整个进风截面上。

 

9

 

其他设备

 

检修门、检修梯、通道、避雷装置、减震器、电加热器等。

 

冷却塔的选型:

开式塔、闭式塔→横流式、逆流式→确定水量、进出口温度、湿球温度→选出型号→根据型号确认摆放场地、噪声、进出风是否通畅等是否满足要求。

关于逆流塔和横流塔的选择:

项目

 

横流式冷却塔

 

逆流式冷却塔

 

噪音

 

横流塔填料下部小部分没入水中,这样水流经填料表面后,直接落入下部水槽,噪音很低。

 

逆流塔填料与下部水槽间有较大距离,水从填料落下后,产生哗哗落水声,噪音大。

 

检修

 

横流塔体设有检修门,塔内部留有检修空间,可以在不停机的情况下对设备进行检修和日常维护。

 

逆流塔整个塔体为封闭结构,设备检修或进行日常维护时,要停机。

 

水损失

 

横流塔风机位于冷却塔正中,填料位于两侧,因此飘水量很小,为环保性产品。

 

由于逆流塔的风机位于填料正上方且距离较近,因此飘水量较大。另外,下部水槽水的飞溅损失很大,易在冷却塔周围形成水雾,易造成军团性菌群的繁殖。

 

模块化

 

横流塔专为模块化设计,单体两面进风,模块组合后进风面无变化,电机耗功不变。

 

逆流塔单体四面进风,模块组合后进风面减少,影响进风量,为满足风量要求,电机耗功就要加大。

 

塔高度

 

填料高度接近塔高,收水器不占高度,塔总高度低。

 

因进风口高度和收水器水平布置等因素,塔总高度较高。

 

风阻

 

横流塔比逆流塔低,进风口高即为填料高,故进风风速低,电机耗功少。

 

逆流塔水气逆向流动,加上配水对气流的阻挡,因此风阻较高,电机耗功较大。

 

布水系统

 

横流塔采用重力自然落下的布水系统,散水孔不易堵塞,而且布水均匀,最大限度地提高了填料性能。

 

逆流塔采用喷嘴布水,对压头要求较高,喷嘴易堵塞。

 

逆流式的优点:占地面积小、热回流的情况少、换热效率高。

冷却塔的噪声主要来自电机、风机、淋水和塔体的震动。一般来说,同一类型的冷却塔,冷却水量小的要比冷却水量大的噪声高。

冷却塔噪声标准测点:

(1)在风机排风筒外,与水平面夹角为45°斜线上,距风筒出口边缘的水平距离等于风机直径处,当风机直径大于5m时,此水平距离取为5m

(2)在进风口外,离地高度1.5m,距塔边缘的水平距离等于塔体直径。

当塔体为矩形时,则取为当量直径:

式中:D—当量直径(m)ab—分别为塔体的长和宽(m)

关于摆放场地:

关于基础:

冷却塔基础种类:混凝土基础、钢结构基础。

施工基本原则:高、平、准。

混凝土基础:适用新建项目;预埋钢板、预留螺栓孔。

关于配管:

回水管:

冷却塔施工:

 

 

给水量计算说明:

A蒸发损失水量(E

E=Q/600=T1-T2)×L/600

E:代表蒸发水量(kg/h)Q:代表热负荷(Kcal/h)

600:代表水的蒸发潜热(Kcal/h)T1代表入水温度(℃)

T2代表出水温度(℃)L代表循环水量(kg/h)

B:飞溅损失水量(C

冷却塔之飞溅损失量依冷却塔设计型式、风速等因素决定之。一般正常情况下,其值约等于循环水量的0.1~0.2%左右。C定期排放水量损失(D)。

定期排放水量损失须视水质或水中固体浓度等因素决定之。一般约为循环水量之0.3%左右。

补水量=循环水量×(蒸发损失+泄漏损失+排放损失)/100

举例:一台循环水量为1000m³/h的冷却塔,其蒸发损失为5m³/h,泄漏损失为10m³/h,排放损失为5m³/h,则其补水量为1000×(5+10+5)/100=200m³/h。因此,该冷却塔每小时需要补充200m³的水量。冷却塔用于空调时,温度差设计在5℃,此时冷却塔所须之补给水量约为循环水量的2%左右。

散热量计算:散热量=水量×温差/0.861KW

举例:一台冷却塔,在进出口温度37/32℃,湿球温度28,处理水量为100m³/h。其散热量为多少?

答:100×5/861=580KW

本文素材来源于互联网,部分资料取材荏原机械学习资料。暖通南社整理编辑。

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