了解冷卻塔傳熱的基礎知識,冷卻塔的傳熱效率取決于

所屬欄目：【解決方案】作者：圓形冷卻塔維修時間：2023-05-31 閱讀數(shù)：

貫通冷卻是上個世紀大型發(fā)電廠的常見設計特征，因為該過程有效地提供了大量水，用于冷凝渦輪機廢蒸汽和冷卻輔助熱交換器。然而，關于直通系統(tǒng)進水口和出水口處水生生物保護的環(huán)境問題已經(jīng)在很大程度上取消了現(xiàn)代工廠的直通冷卻。

冷卻塔或濕表面空氣冷卻器 (WSAC?) 或什至風冷冷凝器等某些變體現(xiàn)在已成為常態(tài)。但這一發(fā)展是在許多新的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠以及與此相關的其他設施都由該行業(yè)的新人配備的時候出現(xiàn)的?；玖私鈱τ诶鋮s水和其他系統(tǒng)的正常運行至關重要。

來自工廠熱交換器的熱廢水進入冷卻塔并噴灑在冷卻塔填料上?？諝膺M入塔的下部并以逆流方式與水接觸，以幫助最大化傳熱。冷卻后的水被收集在收集罐中以返回熱交換器，而熱空氣排放到大氣中。

冷卻塔中的一個關鍵部件是填料，它可以進一步幫助最大限度地提高空氣/水接觸。下面顯示了兩種類型，現(xiàn)代飛濺填充和最有效的薄膜填充。

有許多中間選項，具體取決于預計的冷卻水質量和介質中的結垢可能性，作者將在未來的電力工程文章中對此進行討論。

注意進風的相對濕度（RH）為50%，塔排風的RH接近 100%。該數(shù)據(jù)有助于說明冷卻塔中傳熱的主要方法是蒸發(fā)一小部分（通常為 2% 至 3%）的再循環(huán)水。雖然冷卻塔流量設計的數(shù)學可能有些復雜，但已經(jīng)開發(fā)了幾個簡單的方程式，可以直接估算進入冷卻塔的蒸發(fā)、排污和補充流量。

蒸發(fā)量的標準公式為：

E = (f * R * DDT) / 1000，其中 1

E = 蒸發(fā)量（單位：gpm）

R = 以 gpm 為單位的再循環(huán)率

DT = 熱水和冷水循環(huán)溫度 (oF) 之間的溫差（范圍）

| = 校正系數(shù)，其中有助于解釋顯熱傳遞，其中 β 通常在 0.65 到 0.90 之間，夏季上升，冬季下降

該系數(shù)為 1,000，是環(huán)境條件下水蒸發(fā)的潛熱 (Btu / lb)是一個很好的近似值。根據(jù)作者之前所做的一些工作，計算出圖 2 中示例的 | 為 0.78。因此對于此示例，在 150,000 gpm 的再循環(huán)流量和 27oF 的范圍內，蒸發(fā)率為 3,159 gpm。

理解冷卻塔傳熱的一個非常重要的概念是“濕球”溫度，這是蒸發(fā)冷卻可以達到的最低溫度。除非相對濕度為 100%，否則濕球溫度將始終低于環(huán)境溫度或“干球”溫度。因此，冷卻塔實際上總能將循環(huán)水冷卻到低于空冷器的溫度。在圖 2 的示例中，濕球溫度接近 57oF，入口空氣溫度為 68oF，相對濕度為 50%，因此該示例中的濕球溫度為 77o – 57o = 20oF。，較低的入口溫度是可能的。

濃縮循環(huán)和水質影響

蒸發(fā)導致冷卻水中溶解和懸浮固體濃度增加。這個濃度因子（邏輯上）稱為濃度循環(huán)（C 或 COC）。 C，或更準確地說，允許的 C，因塔而異，取決于多個因素，包括補充 (MU) 水化學、化學處理程序的有效性以及補充或排放量的潛在限制。用于計算濃度循環(huán)的代數(shù)方程為：

C = MU/BD Equation 2

比較make-中常見離子（如氯離子或鎂離子）的濃度和循環(huán)水，可以確定濃縮循環(huán)，但現(xiàn)場計算 C 的常用方法是在線測量比排污 (BD) 和補充液 (MU) 電導率。測量允許瞬時排污調整以保持所需的 C 值。在所有情況下，濃縮循環(huán)中都有一個臨界點，即使經(jīng)過良好的化學處理，進一步的濃縮也會導致冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結垢或腐蝕問題。

排污與蒸發(fā)的比率由以下等式表示：

BD = E/(C – 1) 等式 3

除了排污，冷卻塔風機排氣空氣中的小水滴也會排出一些水分。這種失水稱為漂移 (D)?，F(xiàn)代除霧器可以將漂移降低到再循環(huán)率的 0.0005%，而 Brentwood Industries 提出的設計可實現(xiàn) 0.00025% 的漂移率。冷卻系統(tǒng)中的泄漏稱為損失 (L)。以下等式顯示補給與蒸發(fā)、排污、漂移和任何其他損失之間的關系。

MU = E + BD + D + L 公式 4

對于設計良好且運行良好的塔，最后兩項幾乎可以忽略不計，因此水需求塔基本上是蒸發(fā)和排污的功能?；氐椒匠淌?3，下圖說明了圖 2 中所示塔的排污率與濃縮循環(huán)的關系。

顯然，曲線是漸近的，隨著 C 的增加，較高循環(huán)中的排污減少量減少急劇地。筆者見過不止一套規(guī)格，設計工程師選擇了更高濃度的循環(huán)，似乎沒有考慮到將由此產生的節(jié)水量降到最低。由于高濃度的水垢和腐蝕引起的雜質，水處理化學方面的挑戰(zhàn)確實增加了。