冷却塔的热力计算

冷却塔的任务是将一定水量Q，从水温t1冷却到t2，或者冷却△t＝t1－t2。因此，要设计出规格合适的冷却塔，或核算已有冷却塔的冷却能力，我们必须做冷却塔的热力计算。

为了便于计算，我们对冷却塔中的热力过程作如下简化假设：

（1）散热系数，散质系数v，以及湿空气的比热c，在整个冷却过程被看

作是常量，不随空气温度及水温变化。

(2) 在冷却塔内由于水蒸气的分压力很小，对塔内压力变化影响也很小，所以计算中压力取平均大气压力值。

（3）认为水膜或水滴的表面温度与内部温度一致，也就是不考虑水侧的热阻。

(4) 在热平衡计算中，由于蒸发水量不大，也可以将蒸发水量忽略不计。 (5) 在水温变化不大的范围内，可将饱和水蒸汽分压力及饱和空气与水温的关系假定为线性关系。

冷却塔的热力计算方法有焓差法、湿差法和压差法等，其中最常用的是麦

克尔提出的焓差法，以下简要介绍冷却塔的焓差法热力计算。

麦克尔提出的焓差法把过去由温度差和浓度差为动力的传热公式，统一为一

个以焓差为动力的传热公式。在方程式中，麦克尔引进入刘易斯关系式，导出了以焓差为动力的散热方程式。

dHqxvhth0dV （1）

\"式中：dHq —— 水散出热量；

xv —— 以含湿差为基准的容积散质系数kg/m3skg/kg ；

ht\" —— 温度为水温t时饱和空气比焓 (kJ/kg)； h0 —— 空气比焓 (kJ/kg)。

将式（1）代入冷却塔内热平衡方程：

dHqcwQd tcwtdQn （2）

式中：dHq —— 水散出热量；

cw —— 水的比热kJ/kgoC ；

Q —— 冷却水量 (kg/s)； Qu —— 蒸发水量 (kg/s) t —— 水温度 （℃）

并引入系数K：

K1cwQut2ct1w2rmQurm

式中 rm——塔内平均汽化热（kJ/kg）

经整理，并积分后，可得冷却塔热力计算的基本方程式：

t1cdtKxvv （3） \"wt2hhQt0 上式的左端表示在一定淋水填料及格型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋

水填料的特性、构造、几何尺寸、冷却水量有关，称冷却塔的特性数，以符号愿

'表示，即：

'KxvVQ

（3）式的右端表示冷却任务的大小，与气象条件有关，而与冷却塔的构造无关，称为冷却数(或交换数)，以符号'表示，也即：

cwdtt2h\"ht0

t1由于水温不是空气焓的直接函数，直接积分有困难，所以，在求解冷却数的时候，一般均采用近似积分方法。积分的方法很多，有辛普逊积分法、平均推动力法、切比雪夫积分法、对数及算术平均焓差法，以及不少的经验曲线与图表，这里只介绍美国冷却塔协会(CTI)所推荐的切比雪夫积分法。

切比雪夫积分法为美国冷却塔协会(CTI)所推荐，在美国及日本均被采用。

b这种积分方法是将积分式ydx，在x轴上a到b之间求出几个预定的y值，某y

a值的总和乘恒定值b－a，便为所求的积分值。其分点为b－a的0.102673倍、0.406204倍、0.593796倍及0.897327倍。求其4个分点相应的y值。为计算简化，小数点后取一位，则为b－a的0.1倍，0.4倍，0.6倍及0.9倍。其计算公式为：

cwdth\"ht2tt1

cwt11114h1h2h3h4

如果温差较小时，其分点也可以不按上述倍数划分，可将水温差t四等分，求各份中点的焓差，然后代入公式计算。如果按倍数划分时，各分点相应的焓差如下表所示。

上述即为一个完整的冷却塔热力计算过程，它既可用于冷却塔的设计计算，也可用于现有冷却塔的核算。

在核算已有冷却塔时，已知塔的尺寸及内部部件，水量Q，进水温度t1，大气压力pa，干球温度θ1，湿球温度τ1。则要求计算：出水温度t2，通气量G，出塔空气干球温度θ2，出塔空气湿球温度τ2。

冷却塔的设计是一个试算过程，即根据给定条件，选定塔的尺寸及内部部件，然后计算水温t2，使其满足设计要求。因此冷却塔的热力计算即为计算出塔水温t2，同时也计算通气量及排气温度。