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1、121-11第7章 混合式热质交换设备的热工计算 121-227.4 喷淋室的热工计算7.6 其它混合式热质交换设备的热工计算7.3 混合式设备发生热质交换的特点7.2 影响混合式热质交换设备的主要因素7.5 冷却塔的热工计算7.1 混合式换热器的形式与结构 121-337.1 混合式换热器的形式与结构 混合式换热器按用途可分为： 冷却塔（或称冷水塔) 气体洗涤塔（或称洗涤塔） 喷射式热交换器 混合式冷凝器7.1.1 混合式换热器的种类 121-44（1） 冷却塔（或称冷水塔) cooling tower用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经 提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用use a
2、ir to cool water121-55（2） 气体洗涤塔（或称洗涤塔）clean/cool gas空调工程中的喷淋室是它的一种特殊形式用来洗涤气体中的某些组分，如有害气体、灰尘等立式洗涤塔喷淋室use water to handle air121-66（3） 喷射式热交换器压力较高的流体由喷管喷出，低压流体被引入混合 室与射流直接接触进行传热传质，并一同进入扩散管 。121-77（4） 混合式冷凝器用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝 121-887.1.2 喷淋室的类型和构造 (1) 喷淋室的构造 121-997、循环水管： 14、溢水管： 11、补水管： 15、泄水管：与底池相通的四个
3、管的作用?121-1010（2）喷淋室的类型： 卧式、立式(处理小风量，占地面积小) 单级，双级 低速(23m/s)，高速(3.56m/s，Carrier产品 810m/s) 带填料式(增加喷水效率)121-1111带填料层的喷淋室：净化空气121-12127.1.3 冷却塔的类型与结构 （1）冷却塔类型根据空气与水接触方式分为： 干式冷却塔； 湿式冷却塔；121-1313冷 却 塔121-1414自然通风原理？按通风方式分为：自然通风与机械通风 自然通风冷却塔：stack or chimney effect 双曲线型冷却塔：塔高一般为75110米，底边直 径65100米，塔内上部为风筒 多用
4、于火电厂、核电站的循环水自然通风冷却121-1515抽风式 鼓风式机械通风冷却塔:鼓风式和抽风式，which one is better?鼓风式：塔顶出风风速较低，易倒灌至冷却塔 抽风式：高温潮湿空气，对风机要求高 121-1616横流逆流按热水和空气的流动方向分为： 逆流式冷却塔； 横流（交叉流）式冷却塔。121-1717（2）冷却塔构造：淋水装置，配水系统，通风筒1）淋水装置（填料）作用：增大水与空气的接触面积、接触时间，促 进水气 之间的热质交换。按水在冷却塔中的形状可分为： 点滴式； 薄膜式； 点滴薄膜式。121-1818倾斜式阶梯式棋盘式方格式点滴式淋水装置板条布置方式水滴散热占总散
5、热量的60-75%，板条上的水膜散热占25-40%121-1919淋水片双向波S波六角蜂窝薄膜式淋水装置填料：水的散热主要靠薄膜斜折波121-2020利用多层网格板淋水点滴薄膜式淋水装置121-21212）配水系统 作用：将循环水均匀的分配到整个淋水面积常用的配水系统有： 槽式； 管式； 池式。121-2222槽式配水系统管式（旋转）配水系统池式配水系统121-23233）通风筒：气流的通道自然通风风筒较高 机械通风：10m左右121-24247.2 影响混合式设备（喷淋室、冷却塔）热质 交换的主要因素（1）喷嘴排数 单排不如双排，三排与双排差不多。 多用两排； 当喷水量大使水压较大时，采用三
6、排。1)气水间焓差；2）空气流动状况；3）水滴大 小；4）水气比；（已在第四章介绍） 5）设备的结构特性（以喷淋室为例）121-2525（2）喷嘴密度 密度过大：水苗互相重叠。 密度过小：水苗不能覆盖整个喷淋室端面。 一般取1324个/m2排。 增大喷水量可采用增大水压，如果水压过大，则 可增加喷嘴排数。（3）喷水方向 1排：逆喷； 2排：对喷； 3排：1顺2逆。121-2626（4）排管间距 间距过小：水苗互相重叠。 间距过大：水苗不能覆盖管排间的整个空间。 使用Y1型喷嘴，一般取600mm。（5）喷嘴孔径 孔径过小：容易堵塞； 孔径过大：水滴大，比表面积小。（6）空气与水的初参数 空气与水
7、的初参数决定了空气与水的热质 交换过程。121-27277.3 混合式设备发生热质交换的特点1、根据喷水温度不同： 仅有显热交换； 既有显热交换，又有质量交换引起的潜热交换。2、实际上，喷水量总是有限的 ，二者接触时间也有 限，所以空气状态和水温都是不断变化的，而且 空气的终状态也很难达到饱和。 7.3.1 喷淋室热质交换的特点：处理空气121-2828用喷淋室处理空气的实际过程 A123tw1twtw“tw2=100%(a) 水tw1tw2空气顺流A=100 %123tw1twtw“tw2(b)tw1tw2逆流121-29297.3.2 冷却塔热质交换的特点：冷却水 冷却塔内水的降温主要是由
8、于水的蒸发换热和气水之 间的接触传热。因为冷却塔多为封闭形式，且水温与 周围构件的温度都不很高，故辐射传热量可不予考虑 在冷却塔内，不论水温高于还是低于周围空气温度， 总能进行水的蒸发 取显热为Q，潜热为Q，则水放热量为：Q= Q+ Q QQ Q= Q- Q Q= Q- Q=0水温下降干球温度湿球温度蒸发冷却既有显热，又有潜热交换，水可降温 至低于空气温度。121-30307.4 喷淋室的热工计算7.4.1 喷淋室的热交换效率系数和接触系数123t2tw2t3ts2i1t1i2ts121tw145121-3131123t2tw2t3ts2i1t1i2ts121tw14 5（1）喷淋室的热交换系
9、数（第一热交换效率、全 热交换效率）121-3232123t2tw2t3ts2i1t1i2ts121tw14 5利用相似三角形对应边成比例的关系：得接触系数的近似表达式：（2）喷淋室的接触系数（第二热交换效率、通用 热交换效率）121-3333123t2t3=ts1=ts2t1绝热加湿过程：tw=ts热交换效率系数？接触系数=？121-34347.4.2 喷淋室热交换效率系数和接触系数的实验公式 各系数见p264附录5-8附录5-8是在管嘴密度为13个/(m2排)条件下的数 据，当喷嘴密度变化较大时应进行修正。A，A，m, m , n, n 均为实验系数121-35357.4.3 喷淋室的设计
10、计算 计算类型已知条件求解内容设计计算空气量G喷淋室结构， 喷水量W 冷水初、终温tw1，tw2空气初状态t1，ts1，i1空气终状态t2，ts2，i2校核计算空气量G空气终参数t2，ts2，i2，冷 水终温tw2空气初参数t1，ts1，i1喷淋室结构, 喷水量W， 冷水初温tw1喷淋室的计算类型121-36367.4.4 喷淋室计算的主要原则 1、喷淋室能达到的1=空气处理过程需要的1 ；3、该喷淋室喷出的水能够吸收（或放出)的热量=空气失 去（或得到)的热量。由于W/G=,所以：2、喷淋室能达到的2=空气处理过程需要的2 ；121-37377.4.5 喷淋室设计的计算方法（1）计算用方程组
11、 计算中一般用湿球温度，而不用空气焓，取a=i/ts部分a值见p215表5-4121-3838（2）循环水量Wx的确定 冷水量Wl、循环水量Wx、回水（或溢流水）量Wh 喷淋室G，i1G，i2W,tw1Wh,tw2Wl,tlWx,tw2121-3939（3）喷淋室的阻力计算前后挡水板的阻力 喷嘴排管阻力 水苗阻力 1）前后挡水板阻力2）喷嘴排管阻力3）水苗阻力P：喷嘴前压力（atm） b：系数（单排顺喷-0.22，单排逆喷0.13，双排对喷0.075）P216例题121-40407.4.6 喷淋室的校核计算 喷淋室热工计算必须同时满足三个方程式， 而这样解出来的喷水初温必然是一个定值* 成本问
12、题 ? 如果水初温偏高一些（不是比计算值偏 高很多)，但是将水量加大一些，是不是也可 达到同样的处理效果呢P219 例题121-41417.5.1 冷却塔的热工计算方法(逆流)（1）用焓差法计算冷却塔的基本方程 Merkel方程W-dW, tW, t+dtG, iG, i+di热平衡方程7.5 冷却塔的热工计算hmd填料比表面积121-4242令：K：蒸发水量带走的热量系数121-4343出口水温t210 20 30 40 501.00.9K121-4444定义：按温度积分的冷却数（冷却数冷却数）N定义：冷却塔特性数特性数N冷却数表示冷却负荷与水面散热速度的比值, N越大表示要求散热量大，所需
13、淋水装置大；冷却塔特性数N表示冷却塔冷却能力。121-4545（2）冷却数的确定 可利用数值方法积分下式：分为很多个小线段（3）特性数的确定其中特性数与容积传质系数、冷却塔构造及淋水情况有关 关键是确定容积传质系数冷却数的简化计算(水的温降小于15)：近似为两段线段121-4646(4) 换热系数与传质系数的计算主要方法是通过实验取得资料 P223 图5-479：5-49 气水比与特性数的关系曲线(5)气水比（）的确定气水比是指冷却每千克水所需的空气千克数。 G/W确定冷却塔的工作点：确 定的气水比应使N=NPNNN / NPNP121-4747(6) 冷却塔的通风阻力计算通风阻力计算的目的是在求得阻力之后选择适当 的风机（对机械通风冷却塔）或确定自然通风冷却 塔的高度 P224 表5-5（3）冷却塔的热工计算 校核计算出口水温t2计算类型已知条件求解内容设计计算冷却水量W淋水装置型式， 冷却塔尺寸冷却水初、终温t1，t2当地气象资料t，ts，P，空气量、水量、塔总面积、 进水温度、气象参数、填料 类型121-4848Outdoor air design parameter Ts lower 冷却能力大，冷却塔的尺寸小 Ts higher 冷却能力小，冷却塔尺寸大 通常取夏季每年最热的10天之外的最高温 度 Eg 5-6
