密闭式冷却塔设计与运行中的节能问题.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 第十届年会 编号:013075 密闭式冷却塔设计与运行中的节能问题 章立新 杨茉 黄炎 陈科 (上海理工大学热工程研究所 200093) Te1:021E-mail:yangm66@citiz.net 摘要:本文从传热传质的基础理论入手，详细讨论了密闭式冷却塔的低能耗设计及节能运行问题，给 出了变频控制方案，该方案有助于提高控制的动态特性和精确度。 关钮词:密闭式冷却塔 尽iv 运行 节能 叹 一 概述: 冷却塔在工业和建筑空调上有广泛的应用，对于被冷却水要求洁净的场合，密闭式 冷却塔由于比空冷塔效果好而在近年来得到较大发展。 任何冷却塔，其设计和运行的核心问题都是个传热传质问题。作者曾在 2000年济 南会议上对密闭式冷却塔的优化设计作过讨论。[I〕近一年来，由于生产工艺要求的提 高及密闭式冷却塔本身性能的逐步完善，国内对该塔型的需求量增长十分迅速，在电子、 电厂、铸造、食品、化工等行业，己有较广泛的应用，而且用户量和所涉及行业面在不 断扩展。[z〕冷却塔最基本的作用是节约用水，尽量减少工业废水的排放，防止热污染。 冷却塔冷却效率的高低决定了节水的效能，而由于泵和风机的存在，还有个节能问题。 3〔」对那些将被冷却水与空气直接接触的湿式塔而言，一旦传热面积确定，冷却效果 与风量相关，因此变工况下可调的只能是风量，采用变频电机调节风量的办法，确能取 得明显的节能效果闭。但对密闭式冷却塔而言，被冷却工质在管内流动，管外的水通过 蒸发和与空气的对流换热再将热量传递给空气，因此冷却效果不仅与风量有关，还与喷 林水量和喷淋水进出盘管段的温度相关。在一定的环境条件下，从设计的角度来说，传 热面积的大小不仅与风机风量，喷淋水量及喷淋水温度有关，还与传热面的管径、管材、 管型和管排形式有关，且它们的关系是建立在管内工质和管外水的热传递速率V水水与 管外水和空气的热传递速率VA*相匹配的基础上的。管材和传热面积的大小是决定制 造成本的主要因素，而风机风量和喷淋水量及管排形式是决定运行成本的主要因素，合 理的设计应兼顾制造成本和运行成本:对一个产品塔，有确定的管径，管型，管材，管 排形式及传热面积，在变工况的条件下，从运行的角度来说，如何调整风量和喷淋水量， 在维持V水水与V汽水相匹配的基础上达到所要求的冷却效果，而使风机和泵能耗的总 和最小，便是节能运行问题.由于相关量多，关系复杂，难以用明确的函数关系来表达， 又是多参数调节，这方面的研究有一定难度。我们通过大量的计算，总结了一些规律， 这些规律对密闭式冷却塔的合理设计和节能运行及自动控制都是很有意义的，并在此基 础上形成了一个节能运行控制的可行性方案。本文主要就这方面做一个详细的介绍。 二.设计中的节能问题: 密闭式冷却塔的设计，基于以下关系，即喷淋水热量的得失G,C,dt,等于管内工艺 964 流体失去的热量G,C,dt, 与空气得到的热量G拟i之差，其温度特性的基本方程1[51为: 红 二K户 ) 1 ( F d 一了了) G厂C了 豁 二Kw}(j一J)一 K少 (t、一1了) ) 2 ( GC. G}C 二三型~(矛一丁)‘ (3) ddFi G} 式中G.G和G分别为被冷却水、喷淋水和空气的重量流量，CF和C,分别为被冷却水和 喷淋水的比热，tf和t分别为被冷却水和喷淋水的温度，i和i份别为空气和与喷淋水 温度相对应的