水的冷却原理 1.麦克尔(Merkel)公式 以往计算冷却塔的水气参数时,把散热和散质分开计算,所以计算参数比较多。麦克尔引入了焓的概念,把散热和散质统一在焓中,削减了计算参数。全世界进行冷却塔的热力计算,较广泛地接受麦克尔公式。 设水传给空气流的总热量为,则在面积上的传热量为 它以水面饱和空气层的焓和湿空气中的焓之差,作为从水面对空气中散热的推动力。 实际应用于冷却塔的热力计算时,由于塔的填料样子一般较冗杂,其外外表积不易精确确定。所以,常用填料体积代替其面积,则上式变为: 式中—填料的容积散质系数, —填料体积,。 麦克尔公式中的容积散质系数,通常是通过模拟试验求得。 2.水的冷却过程 在冷却塔中水的冷却过程由水温、空气的干球温度、湿球温度确定。单位面积,单位时间的接触散热量为,蒸发散热量为。可分为以下图所示的四种传热状况。 (1)水温大于气温。两种热量都由水面散向空气,,水温降低,水量产生蒸发损失。 (2),水温顺气温相等。接触散热停止,蒸发散热照常进行,,水温降低,水量产生蒸发损失。 (3)。由于水温低于空气干球温度,从空气向水中产生接触传热;水面蒸发散热照常进行,,水温降低。 (4)。同(3)的传热状况,但,所以,即水温不再降低,但蒸发仍在发生。这是水冷却的极限状况,假如水温继续下降,将产生水温又会升高,所以是水冷却的极限。 上述状况可用右图举例表示。图中横坐标为水温,纵坐标为单位冷却面积上的散热量。空气参数:干球温度 26.6℃;湿球温度为15.7℃,大气压力;相对湿度 0.27,散热系数。由图可见,随着水温的升高,总散热量也在增大,且蒸发散热量大于接触散热量。由于散热而使水温降低,当水温降到空气的干球温度 26.6℃时,接触散热变为零,只剩下蒸发散热。当水温再降低,接触散热变为负值,即由空气向水传热,总散热量越来越小。当水温降到湿球温度 15.7℃时,水的蒸发散热量等于空气向水中所输入的接触传热量,总散热量变为零,水温不再下降。当水温接近湿球温度时,焓差将很小,散热很慢,塔体积必需特别大。从经济出发,冷却后的水温,总要比空气的湿球温度高几度,即。()称冷却幅高,在设计中冷却幅高取 3~5℃。 3.冷却极限的测定 上述水的冷却极限即为空气的湿球温度。当包纱布的温度计上的温度不变时,其指示的温度即为空气的湿球温度,这表示从纱布上蒸发的水变为水蒸气时,其所损失的热量等于由接触传热从空气中传给纱布的热量,二者平衡...