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水的冷卻原理
摘要:在濕式冷卻塔中,熱水將熱量傳給空氣,由空氣帶走,散到大氣中去。水向空氣散熱有三種形式:①接觸散熱;②蒸發(fā)散熱;③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱,輻射散熱量很小,可忽略不計(jì)。兩種不同溫度的物質(zhì)接觸,熱量從溫度高的一方傳向溫度低的一方,稱為接觸散熱。冷卻塔中,當(dāng)?shù)蜏囟瓤諝馔ㄟ^高溫度水面時(shí),水面會(huì)通過接觸散熱,把熱量傳給空氣。
關(guān)鍵詞:冷卻塔 麥克爾公式
在濕式冷卻塔中,熱水將熱量傳給空氣,由空氣帶走,散到大氣中去。水向空氣散熱有三種形式:①接觸散熱;②蒸發(fā)散熱;③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱,輻射散熱量很小,可忽略不計(jì)。
兩種不同溫度的物質(zhì)接觸,熱量從溫度高的一方傳向溫度低的一方,稱為接觸散熱。冷卻塔中,當(dāng)?shù)蜏囟瓤諝馔ㄟ^高溫度水面時(shí),水面會(huì)通過接觸散熱,把熱量傳給空氣。
蒸發(fā)散熱通過物質(zhì)交換完成,即通過水分子不斷擴(kuò)散到空氣中來完成。水分子有著不同的能量,平均能量由水溫決定。在水表面附近,一部分動(dòng)能大的水分子,克服鄰近水分子的吸引力,逃出水面而成為水蒸氣。由于能量大的水分子逃離,水面附近的水體能量變小,因此水溫降低,這就是蒸發(fā)散熱。一般認(rèn)為蒸發(fā)的水分子,首先在水表面形成一層薄的飽和空氣層,其溫度和水面溫度相同,然后水蒸氣從飽和層向大氣中擴(kuò)散,擴(kuò)散的快慢取決于飽和層的水蒸氣壓力和大氣的水蒸氣壓力差,即道爾頓(D0Lton)定律。
1.麥克爾(Merkel)公式
以往計(jì)算冷卻塔的水氣參數(shù)時(shí),把散熱和散質(zhì)分開計(jì)算,所以計(jì)算參數(shù)比較多。麥克爾引入了焓的概念,把散熱和散質(zhì)統(tǒng)一在焓中,減少了計(jì)算參數(shù)。全世界進(jìn)行冷卻塔的熱力計(jì)算,較廣泛地采用麥克爾公式。
設(shè)水傳給空氣流的總熱量為,則在面積上的傳熱量為
它以水面飽和空氣層的焓和濕空氣中的焓之差,作為從水面向空氣中散熱的推動(dòng)力。
實(shí)際應(yīng)用于冷卻塔的熱力計(jì)算時(shí),由于塔的填料形狀一般較復(fù)雜,其表面面積不易精確決定。所以,常用填料體積代替其面積,則上式變?yōu)椋?/P>
式中 —填料的容積散質(zhì)系數(shù),
—填料體積,。
麥克爾公式中的容積散質(zhì)系數(shù),通常是通過模擬試驗(yàn)求得。
2.水的冷卻過程
在冷卻塔中水的冷卻過程由水溫、空氣的干球溫度、濕球溫度決定。單位面積,單位時(shí)間的接觸散熱量為,蒸發(fā)散熱量為?煞譃橄聢D所示的四種傳熱情況。
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