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1、第16卷第3期山东建筑工程学院学报Vol.16No.32001#一9A-一JOURNALOFSHANDONGINSTITUTEOFARCH.ANDENG.-一Sent.一2007文童编号:1003-5990(2001)03-0040-05冷却塔的冷却特性刘乃玲(山东建筑工程学院空调工程系，山东济南250014)摘要:为了研究冷却塔的冷却特性，首先根据热湿交换的理论建立了热湿交换的相关方程，并据此计算了在不同条件下在逆流式冷却塔内单个下落的水滴与周围空气所进行的热湿交换的效果，并时计算结果逐项进行
2、了分析。然后建立了冷却塔的一维换热模型，通过该模型分析了冷却塔内的填杆层的高度、水降落所持续的时间及空气和水的质1流童对冷却塔性能的影响情况。关扭词:冷却塔;热湿交换;冷却性能中图分类号:TK124文献标识码:A1热湿交换为了研究冷却塔的热工特性，首先研究一下在逆流式冷却塔内单个下落的水滴与周围的空气所进行的热湿交换。如图1所示，假定水滴是球热水进d;匕'形的且直径D足够小以致可以假定水摘内各处的温度均为Two牢气进水滴与空气间的相对速度V=V=-、止(一V,),V，为水滴在冷却塔内的降落速度
3、，V,冷水出为冷却空气的流动速度，水滴周围的空气其干球温度为Tg，含湿量为d,。正如图1中所示的，水图1水滴与空气的能量交换图示滴的失热量可分为对流Q。和蒸发Q，两部分。水滴失热到空气中要消耗内能且能量传输的平衡是通过水滴的表面所完成的，其内能的变化率可用下式表示:一(Q,+Q})=dU/dt(1)式中:Q,=a(几一Tg)F(2)Q,=a(d=一d,)rF(3)U为水滴的内能，J,U-m}Cp-T=;m、是水滴的质量，掩;Cp,是水的比热，J/(kgr);t为时间，s;a为空气与水膜的对流热交
4、换系数，W/(时℃);F为水滴的外表面积，耐;。为湿交换系数，kg/mz;d，为水滴周围饱和水膜〔假定温度是T=)的含湿量，kg/kg;d二为周围空气(主体空气)的含湿量,kg/kg;r为水在T，下的汽化潜热，J/kg.收稿日翔:2001-03-16作.摘介:刘乃玲(1966-).男.山东沂南人.山东建筑工程学院空调工程系讲师，硕士.研究方向:热湿交换万方数据第3期刘乃玲:冷却塔的冷却特性根据刘伊斯关系式，则有a一载，C,..是汽水混合物的定压比热，假定C,,。一’000J/(1g'>C)，则式
5、(1)可写成水温瞬时变化的形式，即dT,V[(T，一T,)十0.001(d，一d,)7(4)兀j丁=一aNC,-VdF这里m，已由Pw矶替换，P，是水的密度，Vd是水滴的体积。水的蒸发率等于:dm,=0.001a(d，一d,)F(5)口的值可以通过一些经验公式算出，在本文中，a的值是用下面的关联式估算的[21Nu=2+0.6(Re)'2(Pr)1}(6)则。一Nux，式中;是主体空气的导热系数，W/W'C),乃J“D’~’、~一份一介JJ月、‘于朴””、~zV根据以上的分析，下面以济南市夏季空调
6、室外设计条件(TR=34.81;，T,=26.7`C)为基准并给定冷却塔内水滴的相关参数，计算冷却塔内的热湿交换情况，为了便于比较，同时还计算了在改变以上各参数中任一项的情况下其它工况的热湿交换的结果，计算结果如表1所示。表1水滴在不同条件下热遏交换的效果标准条件变化条件川明划Tg/C34.828翻20263246.87T,/,c26.726.71533D/-。和叨330几沈2420215v/(服])绷(d几/d,)/(IC,-)一4.04删叼e/(w，2)黝7091，。/(W，m2)械1306
7、口60[(如，他)/m=]/(%，，1)下面对表1作简要分析。表中第2列表明，在“标准条件”下水温降(dT=/dt)等于一4.04C/;对，其热湿交换的效率是很高的，湿交换(4e)占到总能量交换的93%以上，而水分蒸发所散失的总量相对较小，只有0.66%/s.第3列的结果表明，降低干球温度对dT=/dt没有多大影响。虽然式(4)中(T_一几)的值从5.2增加到12，但在湿球温度不变时，降低干球温度意味着要增加含湿量d,，因此(d，一d,)的值也就有所降低。其结果是4。的增加量与4，的减少量几乎相
8、等。第4列表明，改变湿球温度对dT=/dt有很大的影响。湿球温度为20℃时，dT_/dt等于一4.57C/s,超过“标准条件”13%0第5列显示了水滴与空气之间的相对速度的降低对热湿交换的影响效果。当V从2m/s降低到1.5m/s时，dTw/dt则从一4.04r/s降到一3.58C/s，这是因为随着V的降低对流换热系数a也降低了。第6列表明，当水滴的直径减小一半时，dT,-/dt的值增加到一12C/s。可以从两方面解万方数据山东建筑工程学院学报2001年释这一特性。第一，直径减小使对流换热系数a
