冷卻塔根據冷卻水與空氣的接觸方式分為開(kāi)式冷卻塔和閉式冷卻塔。開(kāi)式冷卻塔是指冷卻水與空氣直接接觸進(jìn)行熱濕交換冷卻塔;反之則成為閉式冷卻塔,它的運行時(shí)冷卻水與空氣不接觸,即冷卻水在盤(pán)管內流動(dòng),其與空氣的換熱是通過(guò)與盤(pán)管內壁的對流換熱、管壁熱傳導、管外壁與管外噴淋水的對流換熱、管外噴淋水與空氣的對流和蒸發(fā)換熱完成的。
冷卻塔是蒸發(fā)冷卻的應用場(chǎng)合之一,兩者都是利用水與空氣之間的熱濕交換來(lái)完成工作的,但冷卻塔與一般換熱器的最大區別,是其運行工況隨環(huán)境濕球溫度的變化而變化,是其運行的常態(tài)。對于開(kāi)式冷卻塔來(lái)說(shuō),箱式變電站由于水與空氣直接接觸,根據有記錄的文獻中已經(jīng)明確確定了其冷卻能力與環(huán)境濕球溫度的關(guān)系,而對于閉式冷卻塔,在已知的文獻中,有的研究了噴淋水量、空氣流量、濕球溫度對閉塔冷卻效率的影響,有的文獻研究了氣水比、環(huán)境濕球溫度對全盤(pán)管逆流閉塔冷卻溫差的影響,而對于不同的閉塔塔型和同一塔型下不同設計參數,濕球溫度與閉式冷卻能力關(guān)系的比較,尚無(wú)相關(guān)資料或文獻報道,所以本文的研究目的就是要探究環(huán)境濕球溫度對閉式冷卻塔蒸發(fā)冷卻能力的影響。
冷卻塔的設計中,進(jìn)塔水溫與出塔水溫之差稱(chēng)為冷卻溫差,出塔水溫與環(huán)境濕球溫度之差稱(chēng)為逼近度(或稱(chēng)為冷幅),逼近度的高低對冷卻塔的性能具有重要影響。
圖1的左圖顯示了在相同進(jìn)塔水溫和不同濕球溫度下,理論模型塔(閉塔)的出塔水溫變化規律,并與開(kāi)塔相比較。從圖中可以看出,所有的塔,隨著(zhù)逼近度的增大,冷卻溫差隨之增大,但就變化規律,閉塔和開(kāi)塔并不一致。至于該閉塔塔型的冷卻溫差比開(kāi)塔還大,與閉塔風(fēng)系統和淋水系統相對管內被冷卻水系統獨立有關(guān)。在較低環(huán)境濕球溫度時(shí),由于噴淋水的進(jìn)口溫度與環(huán)境濕球溫度之差小于相應開(kāi)塔進(jìn)口水溫與環(huán)境濕球溫度之差,噴淋水能達到更低的逼近度,所以管內水也可能達到更低的逼近度。
圖1右圖是理論模型塔的塔一和京仁塔及開(kāi)塔進(jìn)行比較,這是不同塔型間的比較。從圖中可以看出,京仁塔型由于有填料預冷卻,反而與開(kāi)塔更接近,并且隨著(zhù)濕球溫度的降低,該塔型的溫差比開(kāi)塔要小。顯然理論模型塔的塔一與京仁塔有明顯的差別。
由于實(shí)驗條件限制,難以復現設定工況,因此圖3是以實(shí)驗塔的實(shí)驗工況為基礎,將與實(shí)驗塔相同設計能力的理論模型塔、京仁塔和開(kāi)塔倒過(guò)來(lái)復現以上相同的實(shí)驗工況(即同一臺塔的變工況),其實(shí)驗工況見(jiàn)表1。
此四種塔型設計工況的濕球溫度為28℃、進(jìn)塔水溫為37℃、出塔水溫為32℃、循環(huán)水量為27.2m3/h。從圖3中看到,四種塔型的環(huán)境濕球溫度和進(jìn)塔水溫越接近設計工況,出塔水溫的相差就越小,實(shí)驗工況水流量的大小在一定范圍內時(shí)對四種塔型出塔水溫差影響不大。四種塔型出塔水溫有差別的原因主要并不是實(shí)驗工況流量的大小導致的,而可能是由于環(huán)境濕球溫度和進(jìn)塔水溫不同于設計工況而產(chǎn)生的。
結論
1)與開(kāi)塔不同,閉塔的塔型和設計參數均影響環(huán)境濕球溫度與蒸發(fā)冷卻能力的關(guān)系。
2)環(huán)境濕球溫度對閉式冷卻塔的出塔水溫影響顯著(zhù),在相同進(jìn)塔水溫下,出塔水溫隨著(zhù)環(huán)境濕球溫度的升高而穩定升高。對全盤(pán)管逆流形式的閉式冷卻塔,管材、管徑、壁厚等設計參數對環(huán)境濕球溫度與冷卻能力的關(guān)系有影響但不明顯。
3)相同設計冷卻能力的幾種不同閉塔塔型,其運行工況越接近設計工況,相應的實(shí)際冷卻能力越接近。相同設計冷卻能力的開(kāi)塔和閉塔隨著(zhù)逼近度的增大,冷卻溫差隨之增大,但就變化規律,閉塔和開(kāi)塔并不一致,各閉塔間也不一致。