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            冷卻塔熱力計算焓差的物理意義

            發布日期:2016-12-09   點擊數: 1373


            1. 水面飽和層的飽和焓曲線

            6-3 中,以t 為橫坐標,i 為縱坐標,在橫坐標上標出進塔水溫t1、出塔水溫t2、空氣濕球溫度τ及tm 。因水面有一層很薄的飽和氣層,這層的相對濕度 =1(即 =1 不變),而水的溫度從t1降低到t2 ,那么在焓濕圖中按 =1不變,而t從t1到t2可以找到i″1 到i″2及與變化的t x 有相應的i″x ,把找到的i″1 → i″2 各點的i″x 繪到圖6-3上去,得到一條B′—A′曲線,B′—A′曲線稱為“水面飽和氣層的飽和曲線”,通常稱為“空氣飽和焓曲線”。

            按橫坐標上的t1、t2、平均溫度tm 作垂線,交于B′—A′ 曲線上的B1(即圖中A′點)、B2、Bm,則達到相應的飽和焓i″1、i″2 及i″m。

            B′—A′曲線上的B′點相對應的焓i1 ,相當于空氣濕球溫度τ時的焓值i1 ,i1 是進塔濕空氣原有的焓值(進塔空氣的焓值)。

            2. 空氣操作線A—B1

            B′點向右邊引水平線與水溫t2 的垂線交于A 點,A 點把塔底出水溫度t2 與進入塔底的空氣焓值i1 聯系起來,反映了塔底的熱交換關系。

            從上述單元層中水減少的熱量=空氣的吸收熱量,氣、水交換平衡方程G di =Q dt/K中,可得di/dt =1/K·Q /G ,令G /Q =λ(氣水比),得:

            則按斜率1/(K·λ)過A 點作斜線交于t 1A 垂線上于B 1 點,AB 1 為空氣操作線,是一條直線,過B1點向左作水平線得i2值,i2為出塔(塔頂)空氣焓。這樣,B1點把塔頂的進水溫度t1與出塔空氣焓i2聯系起來了。由于AB1直線反映了塔內空氣焓與水溫變化的關系,因此把AB1直線稱為空氣操作線或叫工作線,該線上的任一點坐標反應了各單元層中水溫和空氣焓的數值。

            i2與空氣飽和焓曲線B′A′ 上交于C 點。其所對應的溫度為t′2 ,這t′2 相當于空氣排出冷卻塔的溫度,也就是焓熱量為i 2 時的濕球溫度。

            3. 焓差的物理意義

            從圖6-3 可見,在A B1 直線上,任一個水溫tx 所得到的i x 就是該水溫下空氣的焓。在A′B′ 曲線上任一點相應于水溫tx 得到的該點,水、氣交界面上飽和層的焓i″x ,因此兩條線之間的垂直距離Δix =i″x -ix 就是熱交換的推動力,稱為焓差推動力,水與空氣的熱交換就靠此推動力進行的。Δix 越大,推動力越大,熱交換效果越好。

            6-3 中,平均水溫為tm ,相應得到空氣焓為im 和水面飽和氣層焓i″m,得平均焓差值為:Δim =i″m -im ,此Δim 就是水溫從t1 →t2 之間的平均焓差值。

            把圖6-3 與式(6-24) 結合起來,對圖6-3中兩條線的相對位置進行分析,可得如下三點物理意義:

            (1)A′B′ 曲線與A B1 直線離開得越大,則Δi x =i″x -ix 值越大,推動力也越大。那么式(6-24 )右邊分母中i″-i 越大,右邊的 值越小,式子的左右兩邊是相等的,則左邊值也相應減小,左式中Q 是不變的,那么填料體積V 減小,冷卻塔體積也可減小了,Δix 越大,Δt =t1 -t2 值也就越大,冷卻效果好。

            (2)如果把A B1 空氣操作線的終點A 向左邊移,就是說縮小冷幅高Δt′=t2 -τ值,由于飽和焓曲線的斜率是先小后大(即坡度先平緩后陡),Δt′ 縮小,飽和焓與操作線之間的焓縮小,那么以焓差為冷卻推動力也小了,水的冷卻就困難。這與前面討論的τ為冷卻的理論極限的意義相符合,即t2 越接近τ,冷卻越困難,填料的體積越大,越不經濟,故定為Δt′=t2 -τ=3~5 ℃。

            3)空氣操作線A B1 是根據斜率tg =1/(K·λ)作出的,λ=G /Q ,那么不同的氣、水比λ,就有不同的斜率tg ,就會得到不同的空氣操作線。當K 值一定時,λ 值越大,則1/K λ值越小,那么AB1線的坡度越。ㄐ甭市。,操作線平緩(tg 。,那么Δi x =i″x -i x 值越大,冷卻的推動越大,冷卻越容易(冷卻好)。但λ 越大,則風量G 大,電耗增大,風速大,風的阻力也大。故設計時λ值不能無限增大。應作全面考慮,一般情況下,λ值在0.6~1.5 之間。



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