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水面温度等于湿球温度且低于空气温度

【摘要】:在图3-1的③中,tf<θ,但还没有达到tf=τ,虽然水冷却很缓慢,但还是冷却的,现在到了tf=τ<θ,水的温度就停止下降了,其理由从散热量来说,因为这时候,水向空气的蒸发散热量Hβ与空气传导给水的热量Hα处于动态平衡状态,即Hβ=Hα,而使H=0,这时水面的温度tf就是空气的湿球温度τ,温度τ称为水的冷却极限。

如图3-1中的④tf=τθ所示,τ是湿球温度,水冷却的极限值。在图3-1的③中,tfθ,但还没有达到tf=τ,虽然水冷却很缓慢,但还是冷却的,现在到了tf=τθ,水的温度就停止下降了,其理由从散热量来说,因为这时候,水向空气的蒸发散热量Hβ与空气传导给水的热量Hα处于动态平衡状态,即Hβ=Hα,而使H=0,这时水面的温度tf就是空气的湿球温度τ,温度τ称为水的冷却极限。

从上述分析的四种情况可见,希望水在冷却塔中的冷却属于第一种情况,既有蒸发散热Hβ,又有传导散热Hα,水的冷却效果好;在无法达到图3-1的①要求时,则希望水的冷却状况达到图3-1的②这种情况,虽然这时Hα=0,但存在H=Hβ,即以蒸发散热为主。而夏天炎热的情况下,水面温度tf与空气干球温度θ比较接近,故传导散热在总散热量H中仅占10%~20%,而蒸发散热在H中占80%~90%,所以夏天水在冷却塔中的冷却基本上属于图3-1的②的情况。冷却塔的设计也是按夏季的情况即不考虑传导散热量(Hα=0),只考虑蒸发散热量Hβ进行的,通常标准型冷却塔温差Δt=5℃,就是只考虑蒸发散热的结果,没有考虑传导散热Hα

图3-1的③这种情况,一般是不希望出现,但少数地区是存在的,如重庆、武汉、上海等地,夏季有几天的空气温度很高,tfθ更为接近,如按上海的气象参数(一般τ=28℃,θ=31.5℃)设计的冷却塔,在这些地方,这几天的冷却效果达不到Δt≠5℃,即Δt<5℃,但水还是得到冷却的,就是冷却效果差。如果这些地方夏季都要达到Δt=5℃,那么塔体要放大,填料要增高,风量要增加等,是非常不经济的。

图中3-1的④这种情况是没有意义的,因冷却效果=0。

在冬季tfθ之间温差很大(即Δt=tf很大),这就是温差引起的传导散热的推动力很大,故传导散热量Hα在总散热量H中可达50%,严冬时可达70%。在冬季,Hα冬Hα夏Hβ冬Hβ夏,所以总散热量HH,冬季冷却效果特别好。

总之,对冷却塔来说,夏天通常为HβHα,冬季HβHαHβ越大,效果越好,这是因为水的汽化热为597.3kcal(1kg0℃的水汽化为0℃的水蒸气放出的热量),而水的比热为1kcal/kg,这就是说1kg水全部被汽化可带走几乎为600kcal的热量,那么1kg水中有1%被汽化(即Qu=1/100kg)可带走6kcal的热量,就可以使1kg水的温度降低6℃。