大型机械通风冷却塔设计计算

1. 设计的主要参数（按当地气象参数）

干球温度：θ=25.7 ℃；

湿球温度：τ=22.8 ℃；

大气压力：P a =745m m H g ；

进塔水量：Q =4560m 3／h =1.2667m 3／s ；

进塔水温：t 1 =40.2 ℃；

出塔水温：t 2 =32 ℃；

进、 出塔温差：Δt =40.2 ℃-32 ℃=8.2 ℃；

冷幅高：Δt′=32 ℃-22.8 ℃=9.2 ℃；

冷却热负荷：4560 ×1000 ×8.2 =3.7392 ×107 kcal／h ，即提供的风量应吸收3.7392 ×107 （冷却能力）kcal／h 的热量。

2. 热力计算：

（1 ）计算交换数N 值：

Δt =8.2 ℃；t m =（40.2 ℃+32 ℃）／2 =36.1 ℃，查第6 章中图6-2“K 值与冷却水温t 2 关系图”，当t 2 =32 ℃时，得K =0.94 。 由第5 章中图5-3“空气含热量曲线图”查得饱和空气焓为：

t 1 =40.2 ℃时，i″1 =40.8kcal／kg ；

t m =36.1 ℃时，i″m =33.1kcal／kg ；

t 2 =32 ℃时，i″1 =26.8kcal／kg ；

进塔空气θ=25.7 ℃时，其焓i 1 =20.6kcal／kg 。

按水气比Q ／G 值，分3 个假定数求交换数（冷却数）N ，Q ／G =2 ，Q ／G =1.7 ，Q ／G =1.1 。按第5 章阐述的塔内任一点温度为t 的相应空气焓的计算式为：i =i 1 +（t -t 2 ）λ，分别计算3 个Q ／G 值时的i 2 和i m 值。 

按焓差法近似积分法，当Δt ＜ 15 ℃时，可用下式简化计算交换数N 值：

式中 Δt——进、出水塔水温差（℃）；

i″1 -i 2——进塔水温下饱和空气焓与出塔空气焓i 2 的差（kcal／kg ）；

i″m -i m——进出塔平均水温下的饱和空气焓与出塔的平均空气焓的差（kcal／kg ）；

i″2 -i 1——出塔水温下的饱和空气焓与进塔空气焓的差（kcal／kg ）。

计算结果见表7-9 。

Q ／G =2 时N 值：

（2 ）求气水比及计算风量G

将表7-9 中3 个N 值在图7-15 上按G ／Q 值找到3 个点，绘成N、G ／Q 曲线。采用的填料为蜂窝填料d20 ，Z =10 ×100m m 特性数曲线绘在同一图上交于P 点，得气水比λ=0.77 。按P 点水气比Q ／G =1／0.77 ≈ 1.3 。按水气比为1.3 求交换（冷却）数得N =1.134 （计算略）。 G =λ·Q =0.77 ×4560 =3511.2t／h

式中1.145 为进塔空气表观密度，由湿空气焓湿图查得相对湿度Ф=0.8 ，再查湿空气表观密度计算图得γ=1.145kg／m3 。

（3 ）冷却塔横截面（断面）面积估算

通过冷却塔填料内的风速一般为：

喷水式或点滴式：1.3～2.0m／s 。

薄膜式：2.0～3.0m／s 。

现采用六角蜂窝填料，基本上薄膜式，故塔内风速为V =2.2m／s，则塔所需要的面积为：

塔内湿空气的密度=0.98 ×1.145 =1.13kg／m3 （0.98 是考虑空气进入塔内，温度升高及分布不均匀等的系数）。

式中 δ——风筒出口速度分布不均匀系数；

ξP—— 出风口阻力系数。

现L ／D 0 ＜ 1 ，查有关图表得δ=0.48 ，ξ=1

总阻力H =0.285 +0.24 +0.131 +3.3 +0.314 +2.444 +1.56 +2.305

=10.579 ≈ 10.6mmH2O

4. 选用风机：

把G =2.3m3／s 换算成表观密度为1.2kg／m3 空气流量：

根据H =10.6mmH2O ，风量G =201m3／s ，选用30E2-11-NO47 铝合金轴流风机，其主要参数为：

叶片个数：4 片；

安装角度：10～25°；

减速机：蜗轮蜗杆；

联轴节：弹性联轴节；

效率：50 %～70 %；

风量：50～230m3／s；

风压：6～21 （kg／m2 ）；

转速：n =190r／min 。

本题风机安装角度为α=21°；

η1 =66 %；η2 =90 %；K =1.15 ；G =201m3／s ；

采用N ＞ 45k W 的电机。 采用管式固定式或槽式配水，计算略。

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