第十章  水的冷却
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第十章 水的冷却. 第一节 冷却构筑物类型 第二节 冷却塔的工艺构造 第三节 水冷却的理论基础. 第一节 冷却构筑物类型. 一、 循环冷却系统. 1. 生产设备中的热交换器 2. 冷却构筑物 3. 循环水水泵及水池. 一、循环冷却系统. 地表水、地下水、海水、自来水. 冷却水系统的水源. 直流式冷却水系统. 最简单的冷却水系统. 混合式冷却水系统. 水温较低且系统较小. 冷却水系统的形式. 利用喷水池的冷却水系统. 气候比较干燥地区的小型系统. 机械通风冷却塔循环系统. 应用最广泛的冷却水系统. 10. 水 的 冷 却.

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第十章 水的冷却

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第十章 水的冷却

第一节 冷却构筑物类型

第二节 冷却塔的工艺构造

第三节 水冷却的理论基础


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第一节 冷却构筑物类型

一、循环冷却系统

1.生产设备中的热交换器

2.冷却构筑物

3.循环水水泵及水池


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一、循环冷却系统

地表水、地下水、海水、自来水

冷却水系统的水源

直流式冷却水系统

最简单的冷却水系统

混合式冷却水系统

水温较低且系统较小

冷却水系统的形式

利用喷水池的冷却水系统

气候比较干燥地区的小型系统

机械通风冷却塔循环系统

应用最广泛的冷却水系统


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10

水 的 冷 却

二、 冷却构筑物类型

1. 水面冷却池

(1)水面面积有限的水体

(2)水面面积很大的水体

2. 喷水池

湿式

干式

3. 冷却塔


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1. 水面冷却池

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水 的 冷 却


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2.冷却塔


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5.1

水 的 冷 却

3.湿式冷却塔


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自然通风冷却塔

自然通风式冷却塔是利用空气自然对流来使水冷却的,水流运动形式有喷淋、溅滴等多种 .主要有进水管、出水管、分配水管、喷头和通风百叶窗等部件组成。

优点是;构造简单;设备投资少;运行维护方便。

缺点是:占地面积大;冷却效率低;冷却效果不稳定,易受风速和风向的影响,水被吹散的损失大


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机械通风冷却塔

通风式冷却塔需要消耗电能,而且维护管理比较复杂。但是它的冷却效率高,结构紧凑,占地面积小,适用范围广

冷却塔水系统


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抽风式机械通风横流钢制冷却塔


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逆流式机械通风冷却塔

在塔内空气和水通过填料时的流动方向是相逆的:热水从上向下淋洒,而空气从下向上流动。冷却效果比较好,横断面积相对较小,其缺点是配水不够均匀,而且塔体高度较大。

(1)


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5.1

水 的 冷 却

第二节 冷却塔的工艺构造

1. 冷却塔的组成部分

(1)配水系统 (2)淋水填料

(3)风机 (4)风筒

(5)空气分配装置 (6)除水器

(7)集水池 (8)塔体


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机械通风逆流冷却塔


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10

水 的 冷 却

2. 冷却塔各组成部分作用与要求

(1)配水系统

均匀分配热水


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(1)配水管系

10

水 的 冷 却


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(2)淋水填料

是冷却塔的关键部分。

要有大的比表面积,使水与空气有大的接触面积,阻力小

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水 的 冷 却

点滴式淋水填料


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(3)通风及空气分配装置

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水 的 冷 却

均匀分配空气

风机


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(4)其他装置

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水 的 冷 却

百叶窗


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收水器

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水 的 冷 却

(4)其他装置


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风筒

形成风的自然对流

流线形,小阻力,有一定的高度。

集水池

集水、排污、补水

塔体

支撑作用。


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第四节. 水冷却的理论基础

一.湿空气的性质

1.湿空气的热力学参数

(1)湿空气的压力

P=Pg+Pq

P=RT×10-3

Pg=gRg×10-3

Pq= gRqT×10-3

Pg、Pq—干空气和水蒸汽在其本身分压下的密度,Kg/m3。

Rg—干空气的气体常数,Rg=287.145J/(Kg·K )。

Rq——水蒸气的气体常数,Rq=461.53J/Kg·K


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(2)饱和水蒸气分压力

当空气在一定温度下,吸湿能力达到最大时,空气中的水蒸气处于饱和状态。水蒸气的分压称为饱和水蒸汽压(Pq" )。

湿空气的饱和水蒸气分压只与温度有关,与大气压力无关。

0<Pq<Pq"


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(3)绝对湿度

绝对湿度——每M3湿空气中所含水蒸汽

的质量称为空气的绝对温度。其数值等于

水蒸汽在分压Pq和湿空气温度T时的密

度。(ρq)


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(4)相对湿度

φ=ρq/ρq"= Pq/ Pq"


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(5)含湿量

  在含有1 kg干空气的湿空气混合气体中,其所含水蒸汽的质量x(kg)称为湿空气含湿量,也称为比湿,单位为kg/kg(干空气)


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(6)湿空气的密度ρ

(7)湿空气的比热(Csh)

使总质量为(1+x)kg的湿空气(包括1kg干空气和x kg水蒸汽)温度升高1℃所需的热量,称为湿空气的比热,用Csh表示。

Csh=Cg+Cq x

Csh=1.00+1.84x

Csh一般采用1.05KJ/(kg·℃)


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(8)湿空气的焓 i

湿空气的焓等于1Kg干空气和含湿量x公斤水蒸汽的含热量之和。

i=ig+x·ig

以0℃的水的热量为零:

水蒸汽的焓以两部分组成:

a. 汽化热    r0 =2500kJ/kg

b. 1kg干空气由0℃升至θ℃所需的热量。

焓是相对的


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二、湿球温度τ和水的冷却理论极限

干、湿球温度是空气的主要热力学参数,干球温度为一般温度计测得的气温。

测定湿球温度时:1)纱布必须完全包住水银球

        2)风速3—5m/s 以上。

湿球温度代表在当地气温条件下,水可能被冷却的最低温度,也即冷却构筑物出水温度的理论极限值。


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传热过程:

蒸发、接触、辐射

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水 的 冷 却

三、 水冷却的原理

水的冷却过程是通过蒸发传热和接触传热实现的,水温的变化则是两者作用的结果。

(1)当tf>时 H=Hα+Hβ

(2)当tf=时 H=Hβ

(3)当tf<时 H=Hβ -Hα

(4)当tf=时 H=0

湿球温度:冷却的理论极限


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水的冷却示意

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