华北理工水质工程学Ⅰ课件23水的冷却-5冷却塔的设计与计算

§23-5冷却塔的设计与计算一、设计任务范围与技术指标（一）工艺设计任务：第一类问题：设计新塔：热力计算、阻力计算，决定塔体尺寸，选择风机，水力计算、设计水泵。第二类问题；校核计算，校核所选的定型塔，校核冷却后水温是否能达到要求。（二）设计范围：1、选择塔型：P498表23-8据当地条件，及生产能力，定塔型，选填料。据p491表23—4；及其他设备。水泵，风机。2、工艺计算：热力、阻力（气）、水力。3、设计：塔平面、高程、管道布置、泵站。（三）技术指标：1、热负荷（H）—冷却塔单位面积单位时间的散热量（kJ/m2.h）2、水负荷（q）—（淋水密度）塔每平方米有效面积上单位时间内的冷却水量：（m3/m2h）3、水温差（冷却幅宽）—冷却前后水温差：△t=t1－t24、冷却幅高（△t′）冷却后水温t2与当地湿球温度τ之差。△t′=t2－τ。△t′越小，冷却塔效果越好。FQq5、效率（η）——冷却后达到极限τ的程度。6、冷却后水温的保证率：用百分数表示，应该用可靠度的概念。不同的行业据冷却水在工业中的重要程度，可有不同的保证率，在近期连续5~10年以上的观测气象资料中，取夏季三个月中，超过平均每年最热的10天（或5天）的日平均湿球温度τ。τ——每天观测四次的平均值（2、8、14、20点的观测值）保证率是夏季三个月的保证率。90%ttttt212111天102.9%1092二、设计原始资料：1、冷却水量Q（m3/h），进出塔水温t1、t2，工艺设备对水质的要求。2、气象参数：由湿球温度的频率曲线，找出设计保证率下的湿球温度τ值，并在原始资料中找出与之相对应的干球温度θ，相对湿度φ和大气压P的平均值。并由此些数据计算：密度ρ、焓i、含湿量x。3、确定所选填料，并由其实验性能数据(公式)：N=f（λ）βXV=f（g·q）阻力特性：vfgP1三、设计步骤和方法：由规范的保证率P查出当地的τ、φ、θ、P由实际条件据P498表23-8定塔型和填料。设计：步骤：（一）、热力计算：已讲一类：由Q、t1、t2、p、τ、φ求:F(或V)。二类：由Q、λ、P、τ、φ、f（单塔面积）、t1，求:t2（二）空气动力计算：机械通风：选风机型号。目的：自然通风：选塔高。内容：（1）由风量计算阻力（经验公式，同类塔型实测数据）机械：风机选型及叶片角度。（2）抽力计算：自然：风筒高1、机械通风：(1)风速（Vi）（m/s）ρm——塔内湿空气的平均密度㎏/m3Fi——塔内各不同部位的截面积（㎡）G——所需风量,由求得。也可拟定风机，在风机特性曲线高效区查定风量G。miiFGv3600QGD（2）空气阻力：塔体由冷空气进口至出口各部分的局部阻力：ξi——局部阻力系数可查有关手册；ρm——塔内湿空气平均密度。㎏/m3填料的阻力最大，可由P491f23-36关系曲线查得。（3）风机选择：据：G——风量；H——总阻力。选风机型号。由风机特性曲线，定叶片安装角度。配电机：转速；功率：PaVHimi22vgP~kWBHGNp32110Gp——由空气重量流量换算成的风量m3/sH——实际工作压力（Pa）η1——风机机械效率；η2——与叶片安装角相应的风机效率，可由特性曲线查得。B——电机安全系数B：1.15~1.202、风筒式自然通风冷却塔：（1）原理：（2）计算：抽力Z=阻力H求塔高He（有效高）Z=He(ρ1－ρ2)g（Pa）PavHmm22ρ1，ρ2—塔外和填料上部的空气密度（㎏/m3）ρm——塔中平均空气密度vm——淋水填料中的平均风速（m/s）(vm一般取o.6~1.2m/s)He——塔风筒有效高，填料中点到塔顶。ξ——总阻力系数。321/2mkgmmemgHv2122122mmegvHpTmFFDDH2020032.045.2H0——进风口高度，（m）D0——进风口直径，（m）Fm——淋水填料面积，（㎡）FT——风筒出风口面积，（㎡）ξp——填料阻力系数，（实验定）D——填料1/2高处直径，（m）G——进塔风量。SmHDGme321284.3（三）水力计算：1、目的：确定配水管渠尺寸；喷嘴数及布置；水的阻力；选定循环水泵。2、系统分类：（1）管式配水系统（2）槽式配水系统（3）池式配水系统（四）水量损失：1、原因：蒸发、风吹(小水滴)、渗漏、排污。2、计算目的：设计补充水量。3、计算：（1）蒸发：用蒸发率Pe（%）Pe=K·△tK——系数（L/℃）与环境有关。(见下表)△t——进出塔水温差℃（2）风吹损失率P502表23-10（3）渗漏：按规范（4）排污：按规范。