為了定量地分析空調(diào)用封閉式冷卻塔的性能,揭示冷卻塔冷卻水出口溫度的變化規(guī)律,本章在介紹空調(diào)用封閉式冷卻塔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)討論了封閉式冷卻塔中的傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象,闡述了建立封閉式冷卻塔數(shù)學(xué)模型的方法。
一.封閉式冷卻塔的結(jié)構(gòu)
1.1.封閉式冷卻塔的組成
為了解決傳統(tǒng)冷卻塔中冷卻水與大氣直接接觸,外界污染源易污染冷卻水的問(wèn)題,在本課題的研究中,讓冷卻水始終在冷卻盤(pán)管內(nèi)流動(dòng)放熱,不與外界接觸,從根本上隔離冷卻水的污染源,能有效地保持空調(diào)系統(tǒng)中冷卻水水質(zhì)的純凈。
1.2噴嘴的性能
噴嘴的作用是將循環(huán)水均勻地噴淋在冷卻盤(pán)管的外表面，噴嘴噴淋水的過(guò)程可分解成三個(gè)連續(xù)的過(guò)程，即強(qiáng)旋流形成的過(guò)程、空心錐膜形成的過(guò)程、錐膜破碎成水滴的旋流的形成過(guò)程是將噴嘴入口總能量充分地轉(zhuǎn)化為液流動(dòng)能的根本保證,也是段的霧化過(guò)程積極轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)備能量的準(zhǔn)備階段。旋流程度直接決定著噴嘴的霧噴嘴中液流旋轉(zhuǎn)越強(qiáng)烈,液流流速越高,空氣渦尺寸越大,霧化角越大,水滴或細(xì)。錐膜形成過(guò)程的核心問(wèn)題是如何形成厚度較薄的膜層,以有利于下一步霧通常霧化角越大,形成的錐膜越薄,而霧化角大小取決于噴嘴的幾何特性參數(shù)碎過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題是如何盡量提高空氣對(duì)水膜的動(dòng)力不穩(wěn)定性,增強(qiáng)空氣對(duì)水動(dòng),加大水膜與空氣之間的相對(duì)速度和接觸面積,使水膜與空氣產(chǎn)生較大的摩擦力。
1.3冷卻盤(pán)管的形式
冷卻盤(pán)管是空調(diào)用封閉式冷卻塔的核心部件,在本課題研究中,嘗試了3種形式的冷卻盤(pán)管
**種是選用無(wú)縫鋼管,外徑25mm,壁厚2mm,光管。
第二種是選用拉制光滑銅管,銅管外徑20mm,厚度1m
第三種是選用銅管串鋁片,銅管外徑16mm,壁厚lmm。鋁片厚0.2mm,肋片高8mm,片距為3mm,肋化系數(shù)為18.99。
二、封閉式冷卻塔的工作原理
2.1工作原理
空調(diào)用封閉式冷卻塔的工作原理是:從冷凝器、吸收器或工藝設(shè)備等出來(lái)的溫度較的水,由冷卻水循環(huán)泵加壓輸送到封閉式冷卻塔的冷卻盤(pán)管中。另一方面,利用管道泵冷卻塔底池中的水抽吸到噴淋排管中,然后,噴淋在冷卻盤(pán)管的外表面上,蒸發(fā)吸取冷水的熱量,從而使冷卻水的溫度得以降低。
與此同時(shí),靠安裝在擋水板上面風(fēng)機(jī)的抽吸作用,使空氣自下而上流經(jīng)冷卻盤(pán)管樣不僅可以強(qiáng)化冷卻盤(pán)管外表面的放熱,而且還可以及時(shí)帶走蒸發(fā)所形成的水蒸氣速水分的蒸發(fā),提高冷卻效果。
具體說(shuō)來(lái),就是冷卻盤(pán)管內(nèi)溫度較高的水以對(duì)流的形式將熱量傳給冷卻盤(pán)管內(nèi)表這部分熱量再由冷卻盤(pán)管的內(nèi)表面?zhèn)鞯嚼鋮s盤(pán)管的外表面。由于冷卻盤(pán)管外表面噴淋水,循環(huán)水落到冷卻盤(pán)管的外表面,靠對(duì)流和蒸發(fā)將這部分熱量散到空氣中去。
2.2特點(diǎn)分析
本課題所研制的空調(diào)用封閉式冷卻塔是一種不同于任何傳統(tǒng)冷卻塔的冷卻設(shè)備,具有下列突出的特點(diǎn):
1)能保持冷卻水的清潔。由于封閉式冷卻塔與外界不接觸,能有效地防止冷卻水冷卻水始終是干凈的。如果冷卻水用軟化水,則冷凝器或工藝設(shè)備就不會(huì)結(jié)垢(包和泥垢),使制冷機(jī)等設(shè)備始終在高效率下運(yùn)行,節(jié)省大量的清洗維修費(fèi)用,延長(zhǎng)設(shè)備的壽命，從根本上徹底解決了嗅化鋰吸收式制冷機(jī)等設(shè)備因結(jié)垢而制冷量急劇下降的難題。
2）功能多，經(jīng)封閉式冷卻塔降溫的水，除可用作冷卻水之外，在過(guò)渡季節(jié)，當(dāng)室外氣溫降低時(shí)，經(jīng)封閉式冷卻塔降溫的水還可直接輸送到表冷器、噴水室內(nèi)充當(dāng)冷凍水使用，從而可延緩制冷機(jī)的開(kāi)機(jī)時(shí)間，節(jié)省%7左右的能量，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。
3)節(jié)能。應(yīng)用封閉式冷卻塔的冷卻水系統(tǒng)是閉式系統(tǒng)，其冷卻水泵揚(yáng)程H=h1（設(shè)備阻力）+h2（管理阻道）；而應(yīng)用傳統(tǒng)冷卻塔的開(kāi)式系統(tǒng)，其冷卻水泵揚(yáng)程H=h1（設(shè)備阻力）+h2（管理阻道）+h3（靜水壓力）+（自由水頭）。由此可見(jiàn)，應(yīng)用封閉式冷卻塔的閉式系統(tǒng)與應(yīng)用傳統(tǒng)冷卻塔的開(kāi)式系統(tǒng)相比，冷卻水泵揚(yáng)程可以大大減小，運(yùn)行費(fèi)用可以降低%45左右。
4）用途廣。封閉式冷卻塔不僅可以冷卻水，還可以冷卻其他液體介質(zhì)，例如：潤(rùn)滑油、酒精等。
5）對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，在空氣污染較輕的地方可應(yīng)用封閉式冷卻塔;在空氣污染較為嚴(yán)重的地區(qū)，應(yīng)用封閉式冷卻塔更適宜。
6）可用于冷卻高溫水。一般冷卻塔由于受填料性能的限制，冷卻水入口溫度一般不得高于65°C，而封閉式冷卻塔則不受此條件的限制，因此，應(yīng)用范圍更加廣泛。
7）噪聲低。在封閉式冷卻塔中，冷卻水全部在管內(nèi)流動(dòng)，在管外只有少量的循環(huán)水，因此，噪音相當(dāng)?shù)?，具有顯著的環(huán)保效益。
8）安全。普通玻璃鋼冷卻塔的填料是可燃的，外殼玻璃鋼也是可燃的，所以，存在著嚴(yán)重的火災(zāi)隱患，近幾年，在濟(jì)南歷山劇院等單位多次發(fā)生玻璃鋼冷卻塔著火事故，給人民生活財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。封閉式冷卻塔全部都是由不燃材料制成的，所以，防火，安全。
9）節(jié)水。根據(jù)實(shí)測(cè)，普通玻璃鋼冷卻塔水的飄逸量約占冷卻水量的%3~%5，水的損失比較多；而在封閉式冷卻塔中，盤(pán)管外面噴淋的循環(huán)水很少，水的損失量也就比較小。
10）美觀。由于封閉式冷卻塔的外形是方形，而大多數(shù)的建筑也是方形的，所以這種冷卻塔與建筑物外形比較協(xié)調(diào)。
表5-1對(duì)冷卻水量為100t/h的封閉式冷卻塔與冷卻水量為100t/h的傳統(tǒng)逆流式冷卻塔所組成的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比。冷卻塔均安放在二十層樓頂,冷卻水池設(shè)在地下卻塔每天運(yùn)行10h,每年運(yùn)行120天,部分負(fù)荷系數(shù)取0.6,電費(fèi)0.6元/kWh。從表中可見(jiàn),不論是運(yùn)行費(fèi)用還是噪聲,封閉式冷卻塔都比傳統(tǒng)冷卻塔低得多。
