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1、1,第7章 混合式热质交换设备的热工计算,2,7.4 喷淋室的热工计算,7.6 其它混合式热质交换设备的热工计算,7.3 混合式设备发生热质交换的特点,7.2 影响混合式热质交换设备的主要因素,7.5 冷却塔的热工计算,7.1 混合式换热器的形式与结构,3,7.1 混合式换热器的形式与结构,混合式换热器按用途可分为：冷却塔（或称冷水塔)气体洗涤塔（或称洗涤塔）喷射式热交换器混合式冷凝器,7.1.1 混合式换热器的种类,4,（1）冷却塔（或称冷水塔)cooling tower,用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,use air to cool wate
2、r,5,（2）气体洗涤塔（或称洗涤塔）clean/cool gas,空调工程中的喷淋室是它的一种特殊形式,用来洗涤气体中的某些组分，如有害气体、灰尘等,立式洗涤塔,喷淋室,use water to handle air,6,（3）喷射式热交换器,压力较高的流体由喷管喷出，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热传质，并一同进入扩散管。,7,（4）混合式冷凝器,用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝,8,7.1.2 喷淋室的类型和构造,(1)喷淋室的构造,9,7、循环水管：,14、溢水管：,11、补水管：,15、泄水管：,与底池相通的四个管的作用?,10,（2）喷淋室的类型：卧式、立式(处理小风量
3、，占地面积小)单级，双级低速(23m/s)，高速(3.56m/s，Carrier产品 810m/s)带填料式(增加喷水效率),11,带填料层的喷淋室：净化空气,12,7.1.3 冷却塔的类型与结构,（1）冷却塔类型 根据空气与水接触方式分为：干式冷却塔；湿式冷却塔；,13,冷却塔,14,自然通风原理？,按通风方式分为：自然通风与机械通风自然通风冷却塔：stack or chimney effect双曲线型冷却塔：塔高一般为75110米，底边直径65100米，塔内上部为风筒多用于火电厂、核电站的循环水自然通风冷却,15,抽风式 鼓风式,机械通风冷却塔:鼓风式和抽风式，which one is b
4、etter?,鼓风式：塔顶出风风速较低，易倒灌至冷却塔,抽风式：高温潮湿空气，对风机要求高,16,横流,逆流,按热水和空气的流动方向分为：逆流式冷却塔；横流（交叉流）式冷却塔。,17,（2）冷却塔构造：淋水装置，配水系统，通风筒 1）淋水装置（填料）作用：增大水与空气的接触面积、接触时间，促进水气 之间的热质交换。,按水在冷却塔中的形状可分为：点滴式；薄膜式；点滴薄膜式。,18,倾斜式,阶梯式,棋盘式,方格式,点滴式淋水装置板条布置方式,水滴散热占总散热量的60-75%，板条上的水膜散热占25-40%,19,淋水片,双向波,S波,六角蜂窝,薄膜式淋水装置填料：水的散热主要靠薄膜,斜折波,20,
5、利用多层网格板淋水,点滴薄膜式淋水装置,21,2）配水系统作用：将循环水均匀的分配到整个淋水面积,常用的配水系统有：槽式；管式；池式。,22,槽式配水系统,管式（旋转）配水系统,池式配水系统,23,3）通风筒：气流的通道,自然通风风筒较高 机械通风：10m左右,24,7.2 影响混合式设备（喷淋室、冷却塔）热质交换的主要因素,（1）喷嘴排数 单排不如双排，三排与双排差不多。多用两排；当喷水量大使水压较大时，采用三排。,1)气水间焓差；2）空气流动状况；3）水滴大小；4）水气比；（已在第四章介绍）5）设备的结构特性（以喷淋室为例）,25,（2）喷嘴密度 密度过大：水苗互相重叠。密度过小：水苗不能
6、覆盖整个喷淋室端面。一般取1324个/m2排。增大喷水量可采用增大水压，如果水压过大，则可增加喷嘴排数。,（3）喷水方向 1排：逆喷；2排：对喷；3排：1顺2逆。,26,（4）排管间距 间距过小：水苗互相重叠。间距过大：水苗不能覆盖管排间的整个空间。使用Y1型喷嘴，一般取600mm。,（5）喷嘴孔径 孔径过小：容易堵塞；孔径过大：水滴大，比表面积小。,（6）空气与水的初参数 空气与水的初参数决定了空气与水的热质交换过程。,27,7.3 混合式设备发生热质交换的特点,1、根据喷水温度不同：仅有显热交换；既有显热交换，又有质量交换引起的潜热交换。,2、实际上，喷水量总是有限的，二者接触时间也有限，
7、所以空气状态和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也很难达到饱和。,7.3.1 喷淋室热质交换的特点：处理空气,28,用喷淋室处理空气的实际过程,29,7.3.2 冷却塔热质交换的特点：冷却水,冷却塔内水的降温主要是由于水的蒸发换热和气水之间的接触传热。因为冷却塔多为封闭形式，且水温与周围构件的温度都不很高，故辐射传热量可不予考虑 在冷却塔内，不论水温高于还是低于周围空气温度，总能进行水的蒸发,取显热为Q，潜热为Q，则水放热量为：,蒸发冷却既有显热，又有潜热交换，水可降温至低于空气温度。,30,7.4 喷淋室的热工计算,7.4.1 喷淋室的热交换效率系数和接触系数,31,（1）喷淋室的热交换系
8、数（第一热交换效率、全热交换效率）,32,利用相似三角形对应边成比例的关系：,得接触系数的近似表达式：,（2）喷淋室的接触系数（第二热交换效率、通用热交换效率）,33,绝热加湿过程：tw=ts,热交换效率系数？接触系数=？,34,7.4.2 喷淋室热交换效率系数和接触系数的实验公式,各系数见p264附录5-8,附录5-8是在管嘴密度为13个/(m2排)条件下的数据，当喷嘴密度变化较大时应进行修正。,A，A，m,m,n,n 均为实验系数,35,7.4.3 喷淋室的设计计算,喷淋室的计算类型,36,7.4.4 喷淋室计算的主要原则,1、喷淋室能达到的1=空气处理过程需要的1；,3、该喷淋室喷出的水
9、能够吸收（或放出)的热量=空气失去（或得到)的热量。,由于W/G=,所以：,2、喷淋室能达到的2=空气处理过程需要的2；,37,7.4.5 喷淋室设计的计算方法,（1）计算用方程组,计算中一般用湿球温度，而不用空气焓，取a=i/ts,部分a值见p215表5-4,38,（2）循环水量Wx的确定 冷水量Wl、循环水量Wx、回水（或溢流水）量Wh,39,（3）喷淋室的阻力计算,前后挡水板的阻力 喷嘴排管阻力 水苗阻力,1）前后挡水板阻力,2）喷嘴排管阻力,3）水苗阻力,P：喷嘴前压力（atm）b：系数（单排顺喷-0.22，单排逆喷0.13，双排对喷0.075）,P216例题,40,7.4.6 喷淋室
10、的校核计算,喷淋室热工计算必须同时满足三个方程式，而这样解出来的喷水初温必然是一个定值*成本问题?如果水初温偏高一些（不是比计算值偏高很多)，但是将水量加大一些，是不是也可达到同样的处理效果呢,P219 例题,41,7.5.1 冷却塔的热工计算方法(逆流),（1）用焓差法计算冷却塔的基本方程,Merkel方程,热平衡方程,7.5 冷却塔的热工计算,hmd,填料比表面积,42,令：,K：蒸发水量带走的热量系数,43,44,定义：按温度积分的冷却数（冷却数）N,定义：冷却塔特性数N,冷却数表示冷却负荷与水面散热速度的比值,N越大表示要求散热量大，所需淋水装置大；冷却塔特性数N表示冷却塔冷却能力。,
11、45,（2）冷却数的确定,可利用数值方法积分下式：分为很多个小线段,（3）特性数的确定,其中,特性数与容积传质系数、冷却塔构造及淋水情况有关关键是确定容积传质系数,冷却数的简化计算(水的温降小于15)：近似为两段线段,46,(4)换热系数与传质系数的计算 主要方法是通过实验取得资料,P223 图5-479：5-49 气水比与特性数的关系曲线,(5)气水比（）的确定 气水比是指冷却每千克水所需的空气千克数。G/W,确定冷却塔的工作点：确定的气水比应使N=N,47,(6)冷却塔的通风阻力计算 通风阻力计算的目的是在求得阻力之后选择适当的风机（对机械通风冷却塔）或确定自然通风冷却塔的高度,P224 表5-5,（3）冷却塔的热工计算,48,Outdoor air design parameter,Ts lower 冷却能力大，冷却塔的尺寸小Ts higher冷却能力小，冷却塔尺寸大通常取夏季每年最热的10天之外的最高温度Eg 5-6,
