冷却塔热力计算的数学模型_王启山

4中国给水排水1996　Vol.12　No.5论述与研究

冷却塔热力计算的数学模型

王启山

(天津城市建设学院)

摘　　要

　　以麦克尔焓差理论为基础,建立了便于使用计算机技术的冷却塔热力计算数学模型,重点解决了数值积分、精度控制、气水比的最大合理取值区间及气水比设计值的求定等。为冷却塔的设计和校核提供方便而又准确的计算方法。

　　关键词　冷却塔;热力计算;焓差;数学模型

1　概述

　　冷却塔热力计算的意义在于推行循环用

水、节约水资源、节省能耗和建设投资,而编制

计算机软件则可提高工程设计计算的速度和质

量。

　　冷却塔内热水与空气之间既有热量传递又

有质量传递,德国的麦克尔(Merkel)成功地

引入了刘易斯数(LewisNumber)把传热与传

质统一为焓变,从而建立了麦克尔焓差方程:

　　　dH=Uxv(i"-i)dV(1)

式中　dH——微元容积填料在单位时间内由

水向空气传递的焓,kJ/h

xv——与含湿量差有关的淋水填料容U

积散质系数,kg/m·h

i"——温度与塔内该点水温相同的饱和

空气的焓,kJ/kg

i——塔内该点空气的焓,kJ/kg

dV——淋水填料微元容积,m3

以式(1)为基础建立了冷却塔热力计算的基本

方程:

UxvVwt1　　　=(2)QKt2i"-i

式中　V——淋水填料容积,m33[1]Cw——水的比热,kJ/kg·℃K——蒸发水量散热系数t1、t2——进、出塔水温,℃dt——进、出该微元填料水的温差,℃　　　其它符号同前式(2)右边是由进、出塔水温及空气、气象参数决定的,它表示了冷却任务的大小或冷却的难易程度,常称冷却数或交换数,用N来表示;方程左边为选定的淋水填料所具有的冷却能力,称为特性数,用N’来表示,它又可表示为气水比的函数:d　　　N’=cλ(3)式中　λ——气水比,kg/kg　　　c、d——淋水填料的实验常数　　冷却塔热力计算的第一类问题是求得在特定冷却任务下所需要的气水比,据此确定塔体尺寸及风机。以往是采用作图的方法,绘出N-λ曲线,二曲线之交点所对应的λ即为设计值λD。这种计算法不仅计算繁琐、工作量大,而且也不准确,因此寻求直接通过计算求得λ设计值的方法是冷却塔热力计算必须解决的问题。在计算机技术日益普及的今天,能直接求解

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