填料加盤管型閉式冷卻塔冷卻性能的理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、我國是個(gè)水資源極度貧乏的國家，同時(shí)我國能源情況亦不容樂觀。針對(duì)上述問題，為了完成國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要中關(guān)于節(jié)能減排的約束性目標(biāo)，我們要在城市及工業(yè)生產(chǎn)中大量發(fā)展循環(huán)使用冷卻水技術(shù)以及蒸發(fā)冷卻技術(shù)。閉式冷卻塔則恰恰兼具以上兩種核心技術(shù)，由于其采用閉式循環(huán)減少了冷卻水的損失，起了節(jié)水節(jié)能的效果，同時(shí)閉式冷卻塔中的冷卻降溫的機(jī)理主要就是蒸發(fā)冷卻，因而其在現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用中也就日漸普及。
　　早期無填料型閉式冷卻塔的噴淋水蒸

2、發(fā)傳質(zhì)過程完全發(fā)生在盤管表面。為達(dá)到蒸發(fā)量、保證換熱量，必須采用大面積盤管。這不但增加了金屬材料使用量，導(dǎo)致成本升高，而且設(shè)備質(zhì)量及占用空間也較大。而填料加盤管型閉式冷卻塔集合了典型的開式冷卻塔和無填料型閉式冷卻塔的優(yōu)點(diǎn)，既能像普通開式冷卻塔通過設(shè)置大比表面積填料來增大熱質(zhì)交換面積增強(qiáng)冷卻性能，使得管內(nèi)流體介質(zhì)出口溫度更低；同時(shí)也能像無填料型閉式冷卻塔保持盤管內(nèi)介質(zhì)較高的清潔度，降低噴淋水排污量，明顯改善盤管表面結(jié)垢現(xiàn)象，降低了制造、運(yùn)

3、行和設(shè)備維護(hù)成本。
　　本課題在熱質(zhì)交換原理的基礎(chǔ)上，通過Poppe法和Merkel法兩種假設(shè)，分別對(duì)填料加盤管型閉式冷卻塔盤管段和填料區(qū)進(jìn)行質(zhì)量和能量平衡分析，由此建立無填料型閉式冷卻塔和填料加盤管型閉式冷卻塔的數(shù)學(xué)模型。同時(shí)，分別搭建無填料型閉式冷卻塔和填料加盤管型閉式冷卻塔實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，系統(tǒng)研究空氣濕球溫度、空氣流量、冷卻水流量、冷卻水進(jìn)口溫度、噴淋密度以及冷卻水流動(dòng)方向等性能參數(shù)對(duì)無填料型閉式冷卻塔和填料加盤管型閉式冷卻塔冷卻

4、性能的影響規(guī)律，并與建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行對(duì)比。
　　分析基于兩種理論方法計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果可見，無填料型閉式冷卻塔和填料加盤管型閉式冷卻塔的冷卻性能在相同的性能參數(shù)影響下變化趨勢基本一致。對(duì)于無填料型閉式冷卻塔，基于Poppe法預(yù)測的冷卻水出口溫度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大誤差僅為0.99％~1.9％，空氣出口焓值最大誤差為2.2％~4.9％；基于Merkel法預(yù)測的冷卻水出口溫度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大誤差為1.4％~2.4％，空氣出口焓值最大

5、誤差為3.7％~5.6％。對(duì)于填料加盤管型閉式冷卻塔，基于Poppe法預(yù)測的冷卻水出口溫度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大誤差僅為2.7％~3.9％，空氣出口焓值最大誤差為6.3％~9.2％；基于Merkel法預(yù)測的冷卻水出口溫度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大誤差為2.7％~6.3％，空氣出口焓值最大誤差為13.5％~18.1％?？梢奝oppe法模擬結(jié)果比 Merkel法更接近實(shí)驗(yàn)值，即更接近實(shí)際工程情況。同時(shí)考慮到工程上更關(guān)心的是閉式冷卻塔的冷卻水出口溫度，因而只

6、對(duì)比分析冷卻水出口溫度的模擬計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，基于Poppe法和Merkel法所建立的無填料型和填料加盤管型閉式冷卻塔理論模型模擬計(jì)算均滿足工程精度要求。因此，可以用 Merkel法替代Poppe法應(yīng)用于實(shí)際工程計(jì)算當(dāng)中。
　　對(duì)比分析在同一實(shí)驗(yàn)工況下基于兩種理論方法計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，填料加盤管型閉式冷卻塔的冷卻水出口溫度均分別比無填料型低了0.7769℃~1.8068℃、0.961℃~2.5084℃和0.4℃~0.9℃，

7、冷卻塔效率均分別高出7.47％~17.37％、6.3％~24.12％和3.85％~8.66％?？梢?，在同一實(shí)驗(yàn)工況下，填料加盤管型閉式冷卻塔的冷卻性能要明顯好于無填料型閉式冷卻塔。
　　同時(shí)，分析填料加盤管型閉式冷卻塔冷卻水流向?qū)鋮s性能的影響，Poppe法、Merkel法理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果顯示，冷卻水下進(jìn)上出情況下的冷卻水出口溫度均分別比冷卻水上進(jìn)下出低了0.6007℃~1.5665℃、0.6464℃~1.8919℃和0.2