闭式冷却塔用于冬季直接供冷的设计及节能分析VIP专享VIP免费

收稿日期:2006-10-18作者简介:张璐璐(1980-),女,河北唐山人,天津大学在读硕士,研究方向:建筑节能、地铁站台环境控制、室内空气品质.文章编号:1673-7644(2007)01-0065-04闭式冷却塔用于冬季直接供冷的设计及节能分析张璐璐,张欢,由世俊,孙贺江(天津大学环境科学与工程学院,天津300072)摘要:由于工艺需要,有时北方冬季也需要供冷。闭式冷却塔是在冷却塔基础上发展起来的新型冷却设备,它可以利用自然冷源在冬季及过渡季供冷,具有较好的节能效果。本文详细阐述了其原理,建立了数学模型,并以实际工程为例,做了闭式冷却塔的初步设计,并将其与目前使用的制冷机组进行了能耗与经济性分析,这对于闭式冷却塔的设计及应用将有一定的参考价值。关键词:闭式冷却塔;直接供冷;节能中图分类号:TK264.1文献标识码:ADesignandenergy-savingpotentialofclosedcoolingtowerusedindirectlycoolinginwinterZHANGLu-lu,ZHANGHuan,YOUSh-ijun,etal.(SchoolofEnvironmentScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Sometimesrefrigerationisneededinwinterinthenorthareasbecauseofthetechnologicalrequire-ment.Closedcoolingtowerisanewstylecoolingequipmentdevelopedfromconventionalcoolingtower.Itmakesuseofnaturalcoldtoprovidecoolinginwinterandtransitionalseasons,producinggoodeffectsinenergysaving.Thetheoryofclosedcoolingtowerwasexpatiatedandanumericalmodelofheatandmasstransferwassetupinthispaper.Then,aelementarydesignwasdonebasedonanactualproject,andtheenergyconsump-tionandeconomicalanalysisweremadeandcomparedwithactualityofusingrefrigerationequipments.Thiswillmakeforthedesignandapplicationofclosedcoolingtower.Keywords:closedcoolingtower;directlycooling;savingenergy0引言冷却塔供冷(又称免费供冷)是国外近年来发展较快的技术,因其具有显著的经济性而日益得到人们的广泛关注,并已成为国外空调设备厂家推荐的系统形式。闭式冷却塔供冷技术,就是通过水系统来利用自然冷源,当室外空气湿球温度低到某数值以下时,冷水机组停止运行,以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向系统供冷,提供建筑空调或工艺设备需要的冷负荷[1-3]。在制冷系统中制冷机的能耗占有很高的比例,如用冷却塔来代替制冷机供冷,将节省可观的运行费用。本文研究了闭式冷却塔的供冷原理,应用到实际工程中确实有很大的节能效果。1闭式冷却塔的工作原理闭式冷却塔是由冷却盘管、风机、水泵、喷嘴、挡第22卷第1期2007年2月山东建筑大学学报JOURNALOFSHANDONGJIANZHUUNIVERSITYVol.22No.1Feb.2007水板等部件组成的,其结构详见图1。由系统来的需要被冷却的水,由冷却水泵加压输送到闭式冷却塔的冷却盘管中。另一方面,利用管道泵将冷却塔底池中的水压送到喷淋排管中,然后,喷淋在冷却盘管的外表面上,水分蒸发吸取冷却水的热量,从而使冷却水的温度得以降低。与此同时,靠安装在挡水板上面风机的抽吸作用,使空气自下而上流经冷却盘管,这样不仅可以强化冷却盘管外表面的放热,而且还可以及时带走蒸发形成的水蒸气,以加速水分的蒸发,提高冷却效果。利用闭式冷却塔对系统中的循环水进行冷却,循环水不与外界接触,可以保持循环水的清洁,对系统中的设备不会产生不良影响,所以闭式冷却塔广泛应用于建筑、轻纺、食品、医药、烟草、化工、机械、冶金等行业的冷却水系统。图1闭式冷却塔结构原理图2闭式冷却塔的传热传质模型2.1热平衡方程式为简化问题,做了以下假设:(1)空气和冷却盘管中的循环水是理想的交叉流,且流动稳定;(2)盘管表面被充分润湿,传热传质界面相同;(3)热质交换过程仅在冷却塔内进行,与壳体外无传热传质,即将闭式冷却塔看作壳体绝热;(4)喷淋水不承担负荷,只是冷却水与空气间的传热介质。在以上这些假设条件下,可以建立一个计算模型。图2为微小单元的传热传质过程模型。图2传热传质过程模型(1)盘管内冷却水失去的热量dQ1=cWpdtp(1)其中:Wp为冷却水质量流量,kgPs;c为水的比热,JP(kg#e);tp为冷却水温度,e。(2)从管内冷却水到管外喷淋水的传热量dQ2=k$tpdF(2)其中:k为从管内冷却...