在閉式冷卻塔當中,依靠水、空氣、冷凝器完成一個設(shè)備的熱量傳遞,但是在不同的環(huán)境溫度、水溫情況下,發(fā)生的散熱情況也不相同,主要是有空氣溫度低于水溫、空氣溫度等于水溫和空氣溫度高于水溫的三種情況。
首先我們明確一下什么事蒸發(fā)散熱和對流散熱:
1.蒸發(fā)散熱,水從液態(tài)變成氣態(tài),同時帶走大量的熱量,按照理論值我們?nèi)]kg的水蒸發(fā)可以帶走2440kj的熱量;
2.對流散熱,受熱的空氣膨脹向上流動,底部在補充低溫的空氣,新補充的冷空氣再次受熱,繼續(xù)膨脹向上移動,不斷的循環(huán)帶走熱量。這種對流散熱時間里在有一定的溫度差值的情況下進行的,檔溫度均衡的時候就不會發(fā)生對流散熱。
在冷卻水散熱過程當中的三種散熱情況簡析:
Q為水散熱出來的總熱量,Qc為蒸發(fā)散熱,Qe為對流散熱和。
(1)空氣溫度低于水溫的時候,對流散熱和蒸發(fā)散熱都是相同的方向的熱量傳遞,水的熱量向空氣的傳遞,并且水散發(fā)的出來的熱量為
Q=Qc+Qe;
(2)當空氣溫度與水溫度相同的時候,所以對流散熱的推動溫差為零,因此不會產(chǎn)生對流散熱,但是這個時候蒸發(fā)散熱是依舊存在的,所以這個時候的水的散熱量就等于蒸發(fā)散熱量,即
Q=Qe;
(3)檔空氣溫度高于水溫的時候,這個時候?qū)α魃釡夭睿锤邷叵虻蜏厣?,也就是空氣回想水散熱?水的溫度會升高。但是,如果這個時候水的蒸發(fā)散熱量比對流散熱量大,那么水溫還會繼續(xù)降低,最終的散熱量為Q=Qc-Qe;檔水的蒸發(fā)散熱量低于或者是對流散熱量的時候,那么水是不會向空氣傳遞熱量的。這個時候處于一種動態(tài)的熱量傳遞平衡,對流散熱和蒸發(fā)散熱相同。
在不同的季節(jié)蒸發(fā)散熱和對流散熱也是有區(qū)別的,在春、夏、初秋的時候,水與空氣的溫度差很小,主要的散熱方式是通過蒸發(fā)散熱,但是在冬季水和空氣的溫差比較大,主要的散熱方式是對流散熱,并且北方地區(qū)冬季散熱對流散熱可達傳熱量的70%。
在不同的水溫條件下,對流散熱和蒸發(fā)散熱的影響主要取決于氣象條件的Q和水的溫度。我們以常數(shù)B=99.3kpa,t=36.6℃,空氣濕度為27%,對流換熱系數(shù)為α=0.1419kw/㎡,我們通過函數(shù)圖來表現(xiàn)蒸發(fā)和對流散熱的關(guān)系,如下圖:
閉式冷卻塔工作原理就是在春、夏、秋季節(jié),在溫差不大的情況下,利用風機快速帶動風量流動,依靠蒸發(fā)散熱降溫,而冬季則不需要開啟風機,直接利用對流散熱即可完成冷卻要求。
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