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德陽冷卻塔
1、設計條件
溫度：38℃進水，32℃出水，27.9℃濕球；

水量：1430M³/H；水質：自來水；

耗電比：≤60Kw/台，≤0.04Kw/M³·h，

場地：23750mm×5750mm；

通風狀況：一般。

2、冷卻塔選型

符合以上條件的冷卻塔為：LRCM-H-200SC8×1台。

（冷卻塔[設計基準]37-32-28℃，此條件下冷卻塔處理水量為名義處理水量）

其中，LRC表示良機方形低噪聲冷卻塔，M表示大陸性氣候適用，H表示加高型，200表示冷卻塔單元名義處理水量200M³/H，S表示該機型區別於一般冷卻塔，C8表示該塔共由8個單元並聯組合而成，即名義處理總水量為1600M³/H。

冷卻塔的外觀尺寸為：22630×3980×4130。

冷卻塔配電功率：7.5Kw×8=60Kw，耗電比為60÷1600=0.0375Kw/M³·h。

校核計算
1、已知條件：

冷卻塔LRCM-H-200SC8在37-32-28℃溫度條件下單元名義處理水量L=200 M³/H；

冷卻塔風量G=1690M³/min。

2、設計條件：

熱水溫度：T1=38℃；

冷水溫度：T2=32℃；

外氣濕球溫度：Tw=27.9℃；

大氣壓：Pa=76mmHg；

處理水量：L=179 M³/min；

水氣比：L/G=1.605；

熱負荷：Q=1074000Kcal/h；

組合單元數：N=8。

3、冷卻塔特性值

當Tx=T1-0.1×（T1-T2）時，dh1=（hw –ha）；

當Tx=T1-0.4×（T1-T2）時，dh2=（hw –ha）；

當Tx=T2+0.4×（T1-T2）時，dh3=（hw –ha）；

當Tx=T2+0.1×（T1-T2）時，dh4=（hw –ha）；

　 　  水溫度℃  濕球溫度℃ 
T1  　  　  　  　  T2  Tw 
38.0  37.4  35.6  34.4  32.6  32.0  27.9 
焓值  35.861  34.792  31.762  29.880  27.247  26.416  21.307 

焓值單位為Kcal/Kg。

隨水氣比的變化可得到以下數據：

L/G  1.100  1.300  1.500  1.605  1.700  1.900  2.10 
Ka·V/L  0.967  1.058  1.175  1.251  1.333  1.566  1.963 

由上表數值可以求得冷卻塔特性曲線，再按斜率K=-0.6交于設計點（見曲線圖）。

4、冷卻塔冷卻能力比較

由上列數值繪出設計條件之特性曲線，然後由設計點（L/G， Ka·V/L）繪出水塔特性斜線與37-32-28℃標準特性曲線相交得到L’/G=1.769。

即，設計條件轉換到37-32-28℃標準條件下之當量水量

L’=（L’/G）*G

代入數據，L’=1.769×1690×60×1.1=197.3M³/h。

而LRCM-H-200S之名義處理水量L=200 M³/h，可以滿足設計條件。

5、結果

LRCM-H-200S名義處理水量200 M³/h大於設計當量水量197.3M³/h，所以，此機型能滿足使用要求。

四、模擬運行計算

1、建立數學模型

冷卻塔實際運行中，各參數的變化是很複雜的，無論何種形式，在表示其熱工特性的重要參數上，有，以焓為基準的總容積傳熱係數（Ka·V/L）與填料的材質特性（Ka）、冷卻塔的結構形式、淋水密度（L/Al）、水氣比（L/G）、塔體斷面通風風速或風負荷（G/Ag）……等諸多因素；再綜合冷卻塔的運行環境等因素，可以設定以下條件：

1）冷卻塔風機靜壓Ps恆定；

2）冷卻塔循環水量L一定（此處不計偏差）；

3）冷卻塔熱容量Q一定（按主機最大負荷計），且入水溫度t1為一定；

4）冷卻塔放置位置不變；

5）冷卻塔結構形式不變。

於是，可以知道變化的主要參數有：

1）冷卻塔風機的風量G；

2）冷卻塔風機的出水溫度t2；

3）環境濕球溫度tw；

我們可以抽象出以下方法對冷卻塔的實際運行進行簡化模擬：

A．對冷卻塔a區進風

冷卻塔進風動力源於風機所產生的靜壓Ps與塔體入風口靜壓Pa之差Ps。

va=； …………①

設定A軸百葉開啟角度20°，再考慮塔體入風百葉影響，取=1.12。

B． 對冷卻塔d區通風

只有塔體入風百葉，取=1.05。

C．對冷卻塔b區通風

b1區靠A軸百葉僅150mm左右，通風量按它與進風口高度之百分比計約為4%；

b1區靠1/A軸距離約1650mm左右，通風量按它與進風口高度之百分比計約為58%。

D．對冷卻塔c區排風

c區為冷卻塔高速排風區，在空間上，它近似于有限空間射流，射流的外形象橄欖………②

式中

vx——射程x處的射流軸心速度；

v0——射流出口處的初平均速度；

x——出口至計算斷面的距離；

d0——送/排風口直徑；

a——送/排風口的紊流係數；

上式是自由射流，它可以大致繪出射流的具體形狀（如射程、最大射流斷面）。但，在受限空間，排風口的速度衰減估算一般採用下式。

…………⑶

受限空間射流的壓力場是不均勻的，各斷面的靜壓隨射程的增加而增加；同時，由於射流速度場的相似性，必然有溫度場的相似性。

…………⑷

此處簡化計算為平均值。

式中，

⊿Tx——射流x處與週圍空氣的溫度差；

⊿T0——射流出口處與週圍空氣的溫度差。

E．對冷卻塔e區滯留熱空氣

射流上部受柵欄影響，部分空氣流向分散；以及射流過程中排風熱空氣與週圍空氣進行熱能與動量的交換，其結果導致週圍空氣溫濕度升高，焓值升高的空氣一部分上升，另一部分滯留于柵欄下部空間。這兩部分一起形成了e區的滯留熱空氣。

通過以上建模分析可知，此環境中運行的冷卻塔要克服的問題是：

b區回流高溫高濕空氣；

d區負壓值過大，風量可能不足；

c區滯留熱空氣。

2、參數估算

1）已知

冷卻塔入風口尺寸：7.45×2=14.9m²

冷卻風機直徑：2000mm

冷卻風機的總靜壓：110Pa

冷卻風機的名義風量：28.17 m³/s

塔體風阻力：90 Pa

冷卻塔設計處理水量：179m³/h

冷卻塔有效散水面積：6.1m²

冷卻塔填料容積：14.63m³

冷卻塔進水溫度：38℃

環境濕球溫度：27.9℃

A軸百葉面積：≤11.25 m²

易得，

冷卻塔水負荷(L/Al)：29.36 m³/ m²·h

冷卻塔填料特性值(Ka)：15306

冷卻塔出風口風速(v0)：8.98 m/s

冷卻塔出風口動壓（Pv）：18.3Pa

A軸百葉面通風風速：2.81 m/s

（注：冷卻塔基礎墩高度750mm）

2）計算

冷卻塔通風遵循進出風量相等原則，可知，a區通風量與e區排風量相等。

A．在c~e區，計算e區的靜壓與溫度

設從風機排出的空氣與水熱交換100%，即排風口飽和濕空氣焓

ha2=ha1+L/G（T1-T2）…………⑸

e區排風動壓Pve

ve= v0×………⑹

當x/d=2時，ve=1.98m/s，即排風到達頂部柵欄時，動壓基本轉化為靜壓，

Ps≈16.1Pa

排風空氣在此處靜壓呈正態分布，熱風被排出。

e區空氣溫度差

⊿Te=（38-27.9）×

=0.87℃

說明e區排風（非飽和濕空氣）與週圍空氣之溫度比較接近。

e區彌散的熱空氣的濕球溫度近似為：

twe=27.9+0.87=28.77℃

B．在b~d區

其中，冷卻塔進風兩側，一面臨A軸，一面臨1/A軸。假定，兩面進風量相同，則冷卻塔進風面風速約為1.89 m/s，每面進風量約14.08m³/s。

冷卻塔進風臨A軸側，由於靠近百葉，所以風量視為足夠；

對臨1/A軸側，d區可分上、下兩部分通風，其中上部通風約58%；同理，下部通風約38%；即是說，由於下部通風量的不足，上部熱風回流大部分彌補了1/A軸側通風量的不足，同時也造成d區負壓過大。

 

由式⑴，

因為G=V·A，冷卻塔通風面積一定。

所以，⊿Ps=

代入數據，⊿Ps=1-0.8836)

=0.3Pa

超出的負壓，使得d區通風惡化，上部熱風更多從b2區流向d區，即實際上部通風量應為：58%+4%=62%，d區上、下兩部分空氣混合而成1/A側冷卻塔的進風，混合后的濕球溫度tw’(A軸空氣濕球溫度tw=27.9℃)。

…………⑺

代入數據，求得hw’=21.94Kcal/kg

按空調二類地區換算，可得混合后的空氣濕球溫度：tw’=28.3℃。它說明1/A軸側冷卻塔的進風濕球溫度要比A軸側的高出0.4℃。

按⑸式可以得出塔熱空氣的焓h2：

h2=21.307+1.605×(38-32)

=30.937 Kcal/kg

(注：如果按38℃排風溫度，出塔熱空氣的焓應為35.848 Kcal/kg)

依照上述結果推算，

1/A軸側冷卻水出水溫度T2’：

T2’=38-

=32.4℃

到此，計算完成。

3）評述與結論

以上結果是在抽象簡化後計算得出，鑒於冷卻塔在現場運行時情況更為複雜，例如，風機靜壓的影響，環境的蓄熱量，分水均勻度，風葉片的安裝角度等等，但，總的說來，冷卻塔出水溫度偏差應在0.4~0.7℃內

 德陽冷卻塔