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热力计算基本方程

【摘要】:冷却塔中传质和传热同时进行,冷却塔热力计算的方法目前国内外用得较多的是焓差法,这里主要介绍焓差法。a/kX=为Lewis比例系数,利用其上式可进一步简化写成:以容积传质系数kXVkg/代替kXa,填料塔微元体积dV代替Fdz,得和分别为饱和空气与微元内空气的焓,是冷却的推动力,式简称焓差方程,为冷却塔计算的基本方程式。

冷却塔中传质和传热同时进行,冷却塔热力计算的方法目前国内外用得较多的是焓差法,这里主要介绍焓差法。

下面以逆流冷却塔某一微段dz进行分析(如图7-10)。

图7-10 逆流冷却塔的工作参数

在塔高z处的微元体积dV内,传热量是蒸发传热和接触传热之和,由式(7-29)得出传热总量为

式中:a——传热系数,W/m2

a——填料比表面积,m2/m3

F——塔的横截面积,m2

kX——含湿量传质系数,kg(/m·2h·kg)。

a/kX=为Lewis比例系数,利用其上式可进一步简化写成:

以容积传质系数kXVkg/(m3·h·kg)代替kXa,填料塔微元体积dV代替Fdz,得

分别为饱和空气与微元内空气的焓,是冷却的推动力,式(7-31)简称焓差方程,为冷却塔计算的基本方程式。

对进出微元体积dV的热量进行衡算,可得出出水的热量减少为

式中Lz和dLze分别为塔高z处的水流量蒸发量,C为水的比热。略去上式右边乘积中的二阶乘积,并假定Lz=I,则上式简化为

对逆流的空气来说,在通过体积微元后,其热量增加为

由热量衡算关系可得

式(7-31)与(7-37)的热量变化dQ相等,并分别在塔顶和塔底之间进行积分,则得两个积分式:

因上式的左边可以直接积分,故得

式(7-41)(7-42)的左边包含了冷却塔水和气的流量、填料的体积及其容积传质系数等具体冷却塔的数据,按左边计算得到的数代表了冷却塔结构、工作条件所能提供的冷却能力,称冷却塔的特性数;反之,只要给出冷却的要求,就能对式子的右边进行计算,并不需要知道任何塔的具体条件,按右边计算得到的数称为冷却数,代表了生产中对于冷却任务的要求;冷却塔的设计即在于使冷却塔的特性数与冷却数相等。

令N、Ni分别表示式(7-41)和(7-42)的右边,分别表示式(7-41)和(7-42)的左边,得:

N、Ni分别称温度积分冷却数和怡积分冷却数,分别称按水量计算特性数和按空气量计算特性数。