S 23-5冷却塔的设计与计算
§23-5冷却塔的设计与计算
一、设计任务范围与技术指标（一）工艺设计任务：第一类问题：设计新塔：热力计算、阻力计算，决定塔体尺寸，选择风机，水力计算、设计水泵。第二类问题；校核计算，校核所选的定型塔，校核冷却后水温是否能达到要求
一、设计任务范围与技术指标 ◼ （一）工艺设计任务： ◼ 第一类问题：设计新塔：热力计算、阻 力计算，决定塔体尺寸，选择风机，水 力计算、设计水泵。 ◼ 第二类问题；校核计算，校核所选的定 型塔，校核冷却后水温是否能达到要求
（二）设计范围：1、选择塔型：P498表23-8赏用冷却塔比较表装23-8优点快点名称适用条件自然通风1.冷效稳定1.投资商、施工技术较复杂1.冷却水盘>1000m/h塔式冷却塔2.风吹损失小2.冬季维护复杂2.高温、高湿、低气压地区及水3.维护筒单，管理费小温差4要求较小时不宜采用4.受场地意筑面积影响心杭械通风1.经常运行费高1.气温、湿度较高地区1.冷效高而稳定冷却塔2.布题紧旁，可设在厂区建筑2.机械设备维护复杂、故多2.对冷却后水温及稳定性要求严格的工艺物和泵站附近3.造价较白然塔低3，建筑场地狭窄，通风条件不良时逆流塔1.冷效高1.通风力大1.淋水密度小2.占地面积小2.淋水密度低于横流塔2.水温差4大3.带有专门进风口，塔体增高，3.冷幅高（4）小水泵扬程大4.不受建筑场地限制横流塔1.淋水窖度大1.避风阻力小，进风均勾1.占地面积大2.单位体积琳水装昼的冷效低2.可用于大水册2.塔休低、水泵扬择小3.配水方体于逆流塔3.水温4小4.冷幅高（，-T）大
◼ （二）设计范围： ◼ 1、选择塔型：P498表23-8
据当地条件，及生产能力，定塔型，选填料据p491表23一4；及其他设备。水泵，风机。表23-4各种淋水填料模拟塔的性能当V=阻力特性数淋水尾部1.5m/sAP-AvE编容积散质系数填料高度时填料形式填料规格pig高度pis号B=Ag"y"(Pa/N/m3)(Pa)(m)(m)N=Amg=10m/(?·h)(N/m))AP/pig=B=N=1.57^0.571塑料折波二层错排1.04.82.090.92.2.03510g.".5*q.-43βxv=AP/g1g"2N=1.71>0.58T25~ 60°1.0塑料梯型波4.81.750.790m1.974100go-stgo.39AP/pIg=8xvN=1.5920.673塑料斜波50 ×20-60°1.04.81.264891go.s3g0.250.5vm2.29AP/pig=px=3142g0.62塑料人字型N=1.63>4.61二层错排1.D4.841.740.760m2.05
◼ 据当地条件，及生产能力，定塔型，选填料。 据p491表23—4；及其他设备。水泵，风机
2、工艺计算：热力、阻力（气）、水力。3、设计：塔平面、高程、管道布置、泵站。（三）技术指标：1、热负荷（H）一冷却塔单位面积单位时间的散热量（kJ/m2.h）2、水负荷（g）一（淋水密度）塔每平方米有效面积上单位时间内的冷却水量：Q(m3/m2h)F3、水温差（冷却幅宽）一冷却前后水温差：△t=t,-t4、冷却幅高（△t）冷却后水温t与当地湿球温度t之差。△t'=t一。△t越小，冷却塔效果越好
◼ 2、工艺计算：热力、阻力（气）、水力。 ◼ 3、设计：塔平面、高程、管道布置、泵站。 ◼ （三） 技术指标： ◼ 1、热负荷（H）—冷却塔单位面积单位时间的 散热量（kJ/m2 .h） ◼ 2、水负荷（q）—（淋水密度）塔每平方米有 效面积上单位时间内的冷却水量： （m3 /m2h） ◼ 3、水温差（冷却幅宽）—冷却前后水温差： △t= t1－t 2 ◼ 4、冷却幅高（△t′）冷却后水温t 2与当地湿球 温度τ之差。 △t′= t2－τ 。 △ t′越小，冷却塔 效果越好。 F Q q =
■5、效率（n）一冷却后达到极限t的程度。1t, -tzn:tz -t1一T1+At6、冷却后水温的保证率：用百分数表示，应该用可靠度的概念。不同的行业据冷却水在工业中的重要程度，可有不同的保证率，在近期连续5~10年以上的观测气象资料中，取夏季三个月中，超过平均每年最热的10天（或5天）的日平均湿球温度t。每天观测四次的平均值（2、8、14、20点的观测值）保证率是夏季三个月的保证率。90%92×10%=9.2 ~10天
◼ 5、效率（η）——冷却后达到极限τ的程度。 ◼ 6、冷却后水温的保证率：用百分数表示，应该 用可靠度的概念。 不同的行业据冷却水在工业 中的重要程度，可有不同的保证率，在近期连 续5~10年以上的观测气象资料中，取夏季三个 月中，超过平均每年最热的10天（或5天）的日 平均湿球温度τ。 ◼ τ——每天观测四次的平均值（2、8、14、20点 的观测值） ◼ 保证率是夏季三个月的保证率。90% t t t t t − + = − − = 1 2 1 2 1 1 92 10% = 9.2 10天
二、设计原始资料：1、冷却水量Q（m3/h），进出塔水温t、t2，工艺设备对水质的要求。2、气象参数：由湿球温度的频率曲线，找出设计保证率下的湿球温度t值，并在原始资料中找出与之相对应的于球温度0，相对湿度β和大气压P的平均值。并由此些数据计算：密度p饸i、含湿量x。3、确定所选填料，并由其实验性能数据(公式)N=f (2)βxv=f(gq)△P阻力特性：P= f(v)Pig
◼ 二、设计原始资料： ◼ 1、冷却水量Q（m3 /h），进出塔水温t 1、t 2， 工艺设备对水质的要求。 ◼ 2、气象参数：由湿球温度的频率曲线，找出 设计保证率下的湿球温度τ值，并在原始资料 中找出与之相对应的干球温度θ，相对湿度φ和 大气压P的平均值。并由此些数据计算：密度ρ、 焓i、含湿量x。 ◼ 3、确定所选填料，并由其实验性能数据(公式)： N = f（λ） βXV = f （g·q） 阻力特性： f (v) g P = 1
三、设计步骤和方法由规范的保证率P查出当地的t、、θ、P由实际条件据P498表23-8定塔型和填料设计：步骤：（一）、热力计算：已讲一类：由Q、t、t2、p、T、Φ求:F(或V)。二类：由Q、2、P、T、、f（单塔面积）、t，求：t（二）空气动力计算：【机械通风：选风机型号目的:自然通风：选塔高
◼ 三、设计步骤和方法： 由规范的保证率P 查出当地的 τ、 φ 、 θ 、 P ◼ 由实际条件据 P498表23-8 定塔型和填料。 ◼ 设计： ◼ 步骤： ◼ （一）、热力计算：已讲 一类：由Q、t 1、t 2、p、τ、 φ求: F (或V)。 二类：由Q、λ、P、τ、 φ 、f（单塔面积）、 t 1 ，求: t 2 ◼ （二）空气动力计算： 机械通风：选风机型号。 ◼ 目的： 自然通风：选塔高
内容：（1）由风量计算阻力（经验公式，同类塔型实测数据）机械：风机选型及叶片角度。（2）抽力计算：自然：风筒高1、机械通风：G(1)风速（V,）（m/s)V.3600FPm塔内湿空气的平均密度kg/m3PmF塔内各不同部位的截面积（m2）G求得。G所需风量，由，2p=9也可拟定风机，在风机特性曲线高效区香查定风量G
◼ 内容： （1）由风量计算阻力（经验公式，同类塔型实 测数据） 机械：风机选型及叶片角度。 （2）抽力计算： 自然：风筒高 1、机械通风： (1)风速（Vi）（m/s） ρm——塔内湿空气的平均密度㎏/m3 Fi——塔内各不同部位的截面积（㎡） G——所需风量, 由 求得。 也可拟定风机，在风机特性曲线高效区查定风量G。 i m i F G v 3600 = Q G D =
（2）空气阻力：塔体由冷空气进口至出口各部分的局部阻力：PmH=ZE(Pa)Si25i局部阻力系数可查有关手册；塔内湿空气平均密度。kg/m3Pm填料的阻力最大，可由P491f23-36关系曲线AP(~ 查得。（3）风机选择：据：G风量；H-一一总阻力。选风机型号，由风机特性曲线，定叶片安装角度配电机：转速；G.HB×10-3(kW)功率：N=nn2
◼ （2）空气阻力： ◼ 塔体由冷空气进口至出口各部分的局部阻力： ξi——局部阻力系数可查有关手册； ρm——塔内湿空气平均密度。㎏/m3 填料的阻力最大，可由 P491 f 23-36 关系曲线 查得。 ◼ （3）风机选择： 据：G——风量； H——总阻力。选风机型号。 ◼ 由风机特性曲线，定叶片安装角度。 配电机：转速； 功率： (Pa) V H m i i 2 2 = v g P ~ B (k W) G H N p 3 1 2 10− =