[发明专利]一种混流型闭式冷却塔设计计算方法

说明书

本发明提供一种混流型闭式冷却塔设计计算方法，根据环境气象条件、冷却任务、换热管规格，根据能量守恒、传热学基本公式及换热管传热传质经验公式进行热力分析，设计换热器结构，计算所需喷淋水量、风机风量，预测介质出口温度、喷淋水平均温度、出塔空气参数、喷淋水蒸发量、补水量等值。该设计除了传统换热器设计的传热计算外，还加入了湿区部分的传质计算，使闭式塔设计更为全面和准确。该设计方法不仅可以规范和优化混流闭式冷却塔设计流程，并且提高了冷却塔换热效率，减小换热器面积余量，减少耗材，降低成本；而且有效降低喷淋水量、风机风量，节约运行成本，避免资源浪费。

技术领域

本发明设计方法适用于混流型闭式冷却塔的设计计算，属于冷却塔设计领域。特别适用于一种上盘管下填料布置的闭式冷却塔，盘管区顶部进风，填料区侧面进风。

背景技术

混流型闭式冷却塔具有良好的冷却效果，节约盘管使用量，节约制造成本，具有广阔的市场前景。但国内的混流型闭式塔设计方法尚不成熟，很多厂家只能跟据工程经验进行估算，造成冷却效果不达标或耗材量大成本高，造成资源浪费。

在混流型闭式冷却塔中换热盘管、填料是它的核心部件，其尺寸的确定设计到复杂的计算，计算不准确将无法准确的设计冷却塔，无法保证冷却塔的性能。

传统的冷却塔热力分析侧重于传热计算，但管内介质的热量是靠喷淋水的汽化潜热传给空气将热量带走的，因此管外喷淋水和空气的传热传质计算也是闭式冷却塔热力分析中不可缺少的重要部分，综合考虑传热计算、传质计算、阻力计算将更合理的设计冷却塔的结构尺寸。

发明内容

为解决上述问题，本发明对由换热管、填料等组成的闭式冷却塔设计计算方法进行优化，利用能量守恒、传热学基本公式及换热管传热传质经验公式，对闭式冷却塔进行热力分析，设计换热管换热器、填料、计算所需喷淋水量、风机风量，通过校核计算预测介质出口温度、喷淋水平均温度、出塔空气参数、喷淋水蒸发量、补水量等值，指导混流型闭式冷却塔的优化设计。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的设计方案来实现：一种混流型闭式冷却塔设计计算方法，包括如下步骤：

S1：确定环境气象条件：环境气象条件：环境大气压Pa(kPa)、环境空气干球温度θ(℃)、环境空气湿球温度τ(℃)，根据热力学计算公式，计算相对湿度φ_i、进塔空气含湿量x_i，干球温度对应饱和蒸汽分压p_θ，湿球温度对应饱和蒸汽分压p_τ，进塔湿空气密度ρ_i,进塔空气焓值h_i。

S2：确定冷却任务：单塔冷却循环水量Q(m³/h)、循环水进塔水温T₁，出塔水温T₂。

S3：设定热负荷在盘管区和填料区冷却的分配比例：首先根据冷却任务计算总的热负荷Q_k，根据填料区分配比例X，确定盘管区和填料区各自的热负荷。

S4：确定盘管规格，初定换热器结构。确定椭圆盘管管径do、壁厚δ，单排管长L’，每流程管层数P’，计算当量直径d_is，每流程管根数G’，每排管根数G，管排数P，每列管心距S₁，每排管心距S₂。

S5：计算管内流速，判断管内流速是否在0.5-1.5m/s之间，如果是则继续下一步，如果否则返回S4重新布置管束；

S6：设定盘管区配风量V_a1。

S7：计算盘管区迎面风速u_a’。判断风速是否在0.4-4m/s之间如果是则继续下一步，如果否则返回S4重新布置管束，如果是继续下一步，如果否返回S6。

S8：设定平均喷淋水温T_w。