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空调用封闭式冷却塔空气动力特性的实验研究

文章来源:admin    时间:2016-12-19 18:57:40
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摘要: 本课题在理论研究的基础上,建立了由锅炉、换热器、孔板流量计、水泵、微压计、温度计等仪器设备组成的封闭式冷却塔实验台。在该实验台上,详细测试了在封闭式冷却塔内空气与水逆向流动条件下,空气流经冷却盘管的阻力,探讨了封闭式冷却塔内空气的流动规律,分析了空气流过正三角排列管束的特性。
1 引言
我国水资源非常紧张,城市缺水现象比较严重。据统计,我国人均水资源量约2304m3/人,1984年在世界排名为88位,1996年降为第109位 [1] 。我国666座城市中,有333座城市缺水,有108座城市严重缺水。因此,我国人均水资源占有量呈下降趋势,农业缺水量大,城市供水不足,地下水位严重下降。进入21世纪,随着我国经济建设的飞速发展和人口增加,水资源供需矛盾将进一步加剧,据预测,2010年全国供水缺口近1000亿立方米。国际上有“19世纪争煤,20世纪争石油,21世纪可能争水” 和21世纪国际投资与经济发展,一看人,二看水的说法。因此,水可能成为我国可持续发展的重要制约因素。
在城市用水中,冷却水量占较大的比例,这些冷却水直接排放不仅造成热污染,还会造成较大的经济和资源浪费,所以,需要将这些冷却水循环重复利用,以提高水的有效利用率,缓解当前水资源短缺的状况。封闭式冷却塔是一种既能降低冷却水的温度,又能保持水质纯净的新型冷却设备,同时还具有功能多、用途广、对环境的适应能力强、可冷却高温水、安全防火等特点,因此,封闭式冷却塔在空调领域有着广阔的应用前景,在水环热泵系统、冷却塔直接供冷系统中更显示了其独特的优势。
空调用封闭式冷却塔空气动力特性实验研究的主要目的是寻求塔内进风口、冷却盘管、淋水装置、挡水板、风机进口、风筒出口等各部件阻力的计算方法;分析对比冷却塔内总阻力与风机压头之间的关系,使风机始终运行在最佳工况点;进一步揭示冷却塔内气流流动的规律,优化塔体形状,降低空气阻力,提高冷却效率。
2 空气的流动特性
空调用封闭式冷却塔主要由冷却盘管、风机、管通泵、喷淋排管、淋水喷头(喷咀)、挡水板、底池、百叶进风口、塔体等几部分组成[2] 。
空调用封闭式冷却塔的工作原理是,从冷凝器、吸收器或工艺设备等出来的温度较高的水,由冷却水循环泵加压输送到封闭式冷却塔的冷却盘管中。另一方面,利用管道泵将冷却塔底池中的水抽吸到喷淋排管中,然后,喷淋在冷却盘管的外表面上,蒸发吸取冷却水的热量,从而使冷却水的温度得以降低。
与此同时,靠安装在挡水板上面风机的抽吸作用,使空气自下而上流经冷却盘管,这样不仅可以强化冷却盘管外表面的放热,而且还可以及时带走蒸发所形成的水蒸汽,以加速水分的蒸发,提高冷却效果。
具体说来,就是冷却盘管内温度较高的水以对流的形式将热量传给冷却盘管内表面,这部分热量再由冷却盘管的内表面传到冷却盘管的外表面。由于冷却盘管外表面喷淋循环水,循环水落到冷却盘管的外表面,靠对流和蒸发将这部分热量散到空气中去。
图1是封闭式冷却塔中冷却盘管的一种排列形式即正三角形排列,纵向管间距与横向管间距相等,均等于两倍管径。

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