空調(diào)用冷卻塔室外氣象條件的確定

空調(diào)用冷卻塔一般均安放在室外,室外大氣的干球溫度、濕球溫度等氣象參數(shù)均對(duì)卻塔的性能產(chǎn)生影響。因此,室外氣象參數(shù)既是冷卻塔設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),又是冷卻塔優(yōu)化運(yùn)環(huán)境條件。所以,本章首先討論空調(diào)用冷卻塔室外氣象條件的確定原則。

                                                    一，水的冷卻極限

假設(shè)要冷卻一定容積的水,水的自由表面受到含有水蒸氣但不飽和的流拂。水層很薄,注水層內(nèi)的溫度變化可以忽略不計(jì),而空氣的流量很大,以致可以不考慮動(dòng)空氣的在流過(guò)液面時(shí)空氣狀態(tài)的變化。此外,假定輻射熱交換可以略去不計(jì),且無(wú)任何其他外熱源或水源進(jìn)入

 假定最初水溫T高于空氣溫度t,由于蒸發(fā)及對(duì)流散熱,水溫開(kāi)始下降。經(jīng)過(guò)一定的間,水溫T將達(dá)到與空氣溫度t相等,而對(duì)流傳遞的熱量逐漸趨于零。但此時(shí)蒸發(fā)并未亭止,因?yàn)榭諝庵械乃魵馍形催_(dá)到飽和狀態(tài),空氣的水蒸氣分壓為Pv將比液面上的水汽氣壓力Pv低得多

　 蒸發(fā)使水溫不斷降低,以致漸漸低于空氣溫度。因此,通過(guò)對(duì)流,水又開(kāi)始從空氣中及收熱量。水的繼續(xù)冷卻將由蒸發(fā)所消耗的熱量與借助對(duì)流所吸收的熱量之差來(lái)決定。水蒸發(fā)隨著水溫下降而變慢,蒸發(fā)所消耗的熱量也隨之減少。當(dāng)達(dá)到一定的水溫時(shí)(T=處于平衡狀態(tài)。在熱量彼此達(dá)到平衡以前,水從空氣中吸收的熱量將不斷增加。若達(dá)平衡時(shí),水的冷卻將停止,但此時(shí)水的蒸發(fā)以及熱量由空氣進(jìn)入水的過(guò)程仍將繼續(xù)進(jìn)。水借助從空氣中吸取熱量而蒸發(fā)的過(guò)程將延續(xù)到水不發(fā)生蒸發(fā)時(shí)為止

　 溫度τ也有一個(gè)極限,如低于該極限,在所研究的條件下,水的冷卻就不可能進(jìn)行上述分析可以看出,當(dāng)滿足了公式(4-1)的條件時(shí),就達(dá)到了一定情況下的冷卻極限。

                                                    a(t-t)F=rK,(Pv-Pv)F

  在蒸發(fā)過(guò)程中傳給水的全部熱量都被消耗在水的蒸發(fā)上,這部分熱量又由水蒸氣重新入空氣中,這種蒸發(fā)過(guò)程稱為絕熱蒸發(fā),溫度r即為濕球溫度。

   從理論上分析,水溫可以降到濕球溫度,但實(shí)際上達(dá)不到。要使水溫降到濕球溫度卻塔要無(wú)限大,空氣與水接觸的時(shí)間要無(wú)限長(zhǎng),這顯然是不可能的。目前在冷卻塔的設(shè)中,一般是使冷卻后的水溫比濕球溫度高3~5℃。

                                                         二、氣象參數(shù)的變化規(guī)律

　　從前面的分析中可以看出,濕球溫度是冷卻塔設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),而室外的濕球溫度不是一不變的,而是隨機(jī)變化的。　　

  　空氣的含濕量又與海拔高度、地面水蒸發(fā)情況、風(fēng)向、風(fēng)速等很多因素有關(guān)。下面重點(diǎn)分析一下干球溫度的日變化情況F球溫度日變化是由于地球每天接受太陽(yáng)輻射熱和放出的熱量而形成的。在白天,地球吸收太陽(yáng)輻射熱,使靠近地面的空氣溫度升高;到夜晚,地面得不到太陽(yáng)輻射熱,還要由地面向大氣層放散熱量。黎明前為地面放熱的最后階段,故干球溫度一般在凌晨四、五點(diǎn)鐘最低,隨著太陽(yáng)的升起,地面獲得的太陽(yáng)輻射熱逐漸增多,到下午兩、三點(diǎn)鐘左右,達(dá)到全天的最高值。此后,干球溫度又隨太陽(yáng)輻射熱的減少而下降,到下一個(gè)凌晨,氣溫又達(dá)到最低值。顯然,干球溫度是以24h為周期而變化的。濕球溫度的變化規(guī)律與干球溫度的變化規(guī)律相似,只是峰值出現(xiàn)的時(shí)間不同。