Was ist ein geschlossener Kühlturm?
Nämlich geschlossener Verdunstungskühlturm, auch geschlossener Kühlturm oder geschlossener Turm genannt.Es handelt sich um einen Kühlturm, der über Spulen Wärme vom zirkulierenden Wasser an die Luft überträgt.
Seine Hauptstruktur ist in der Abbildung dargestellt:
Der geschlossene Turm besteht im Allgemeinen aus Ventilator, Kühler (Spule), selbstzirkulierender Wasserpumpe, Wasserverteilungssystem, Wasserbehälter, Turmstruktur, Packung (mit oder ohne), Absperrschieber und anderen Komponenten.
Anders als beim offenen Turm ist das heiße Wasser des geschlossenen Turms ein geschlossener Kreislauf und kommt nicht direkt mit der Luft in Kontakt, was die Sauberkeit der Qualität des zirkulierenden Wassers gewährleisten, den effizienten Betrieb der Hauptausrüstung gewährleisten und die Lebensdauer verbessern kann die Hauptausrüstung.Bei niedrigen Außentemperaturen kann der geschlossene Turm durch Schließen des selbstzirkulierenden Sprühsystems in einen Luftkühlbetrieb umgewandelt werden, um so Wasserressourcen zu schonen.Im Einklang mit Chinas Politik der Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und Wassereinsparung wurde es in den letzten zehn Jahren in großem Umfang in den Bereichen Stahl, Metallurgie, Elektrizität, Elektronik, mechanische Verarbeitung, Lebensmittel, chemische Industrie und Klimaanlagen eingesetzt.
Der Wärmeableitungsmechanismus des geschlossenen Turms ist wie folgt: Die Wärme des heißen Wassers wird zuerst auf den Heizkörper übertragen, und dann wird der Heizkörper auf seiner Oberfläche auf das Duschwasser übertragen.Das Duschwasser und die Luft tauschen Wärme an die Luft durch Wärmeübertragung durch Kontakt und Stoffübertragung durch Verdunstung aus.Das Prinzipdiagramm seines Kühlprozesses ist wie folgt:
Schematische Darstellung des Wärmeableitungsmechanismus eines geschlossenen Turms
Das Folgende ist eine kurze Beschreibung des thermodynamischen Berechnungsprozesses des geschlossenen Turms.
Bevor wir mit der Herleitung der Gleichung fortfahren, gehen wir von Folgendem aus:
(1) Sprühen Sie einen Wasserfilm in den gesamten Wärmetauscher, um die durchschnittliche Wasserfilmtemperatur zu erreichen und unverändert zu bleiben (dies liegt daran, dass die Wassertemperatur des selbstzirkulierenden Wassers in den Kühler und aus dem Kühler gleich ist);
(2) Die Oberfläche des Wasserfilms entspricht ungefähr der Oberfläche der Spule, d. h. der Wasserfilm gilt als sehr dünn;
(3) Selbstzirkulierendes Wasser wird gleichmäßig auf verschiedene Rohrreihen verteilt, und auf der Oberfläche jeder Spule befindet sich ein Wasserfilm.
(4) Wenn die Lewis-Zahl gleich 1 ist, wird der Verdunstungsverlust nicht berücksichtigt.
(Hinweis: Der folgende Ableitungsprozess basiert hauptsächlich auf dem Antrieb der Enthalpiedifferenz, der Energieeinsparung und anderen Mechanismen sowie einigen Kenntnissen über die Wärmeübertragung.)
Erstens überträgt heißes Wasser Wärme auf den Wasserfilm außerhalb der Spule, und die Wärmeübertragungsgleichung lautet:
Wobei dQ- Wärmeübertragung der Mikroeinheit, W;
K1- Wärmeübergangskoeffizient von heißem Wasser zum Wasserfilm;W/(㎡·℃);
T – Temperatur der Prozessflüssigkeit oder des Heißwassers, ℃;
t- Temperatur des selbstzirkulierenden Wasserfilms, ℃;
dA – Oberfläche der Spulenmikroeinheit, ㎡
Spulenrohre können als dünnwandige Rohre betrachtet werden und ihr Wärmeübertragungskoeffizient kann wie folgt ausgedrückt werden:
Dabei ist der Wärmeübertragungskoeffizient des Fluids im AI-Spiralrohr W/(㎡·℃);λg-Rohr-Fluid-Wärmeübertragungskoeffizient, W/(㎡·℃);Wärmeübertragungskoeffizient des λ-Rohr-Fluids, W/(㎡·℃);σ-Dicke der Spule, m;α Konvektiver Wärmeübertragungskoeffizient des W-Wasserfilms, W/(㎡·℃) Di, Do, Dn, Dc- sind jeweils der Innen- und Außendurchmesser der Spule und der Innen- und Außendurchmesser der Spule nach der Skalierung, m.
Was in der obigen Gleichung weniger sicher ist, ist der konvektive Wärmeübertragungskoeffizient des Wasserfilms, und sein Wert hängt vom Zustand und der Dicke des Wasserfilms sowie der selbstzirkulierenden Wassermenge, der Windgeschwindigkeit, dem Spulendurchmesser usw. ab Layoutgröße.Das ist:
Wo,
q – Dichte des selbstzirkulierenden Wassers, kg/(㎡·s);
v- Durchschnittliche Luftgeschwindigkeit durch den Spulenabschnitt, m/s;
p1,pt-Spulenanordnung, m.
Nach Annahme (2) lässt sich der Wärmeübergang zwischen Wasserfilm und Luft schreiben:
Wobei β'x- der Massenkoeffizient, der durch die Enthalpie- und Feuchtigkeitsdifferenz basierend auf der Wasserfilmfläche bestimmt wird, kg/(㎡·s);
Bx – basierend auf der Oberfläche der Spule, der Enthalpie- und Feuchtigkeitsdifferenz als treibende Kraft des Dispersionskoeffizienten, der als Dispersionskoeffizient bezeichnet wird, kg/(㎡·s);
ich"t- Enthalpie gesättigter Luft entsprechend der Wassertemperatur t, J/kg;
ich- Luftenthalpie, J/kg(DA);
dA- Oberfläche der Spulenmikroeinheit,㎡.
Der Dispersionskoeffizient in der obigen Gleichung ist ein unbekannter Parameter, der durch Tests ermittelt werden muss.Der Wert dieses Parameters hängt von der Wasserdurchflussrate, der Luftgeschwindigkeit und der Spulenanordnung ab und kann wie folgt ausgedrückt werden:
Der Anstieg der Luftenthalpie entspricht dem Wärmeübertragungsverhältnis der Luft in der Mikrozelle:
Wobei G- Massenstrom trockener Luft, kg/ (㎡·s).
Nach dem Aussortieren der Formel (6):
Es ist zu beachten, dass IT die Enthalpie gesättigter Luft ist, die der Wassertemperatur des Films entspricht.Die Wassertemperatur wird gemäß (1) als konstant angenommen, daher ist auch die Enthalpie konstant.Die Integrallösung von Gleichung (7) kann erhalten werden:
Wo,
i1- Enthalpie der in den geschlossenen Turm eintretenden Luft, J/kg (DA);
i2 – Enthalpie der aus dem geschlossenen Turm austretenden Luft, J/kg (DA).
Mw ist die Flächenkühlungszahl des Wasserfilms und ihr Wert ist:
Darüber hinaus entspricht die Änderung der Temperatur des selbstzirkulierenden Wassers der Energieänderung von Luft und Prozessflüssigkeit, nämlich:
Wo,
qp- Wasserdurchfluss in der Spule, kg/s;
qw – selbstzirkulierende Wassermenge, kg/s;
cpp, cpw – Spezifische Wärme des Wassers in der Spule und im selbstzirkulierenden Wasser, J/ (kg·℃).
Gemäß Hypothese (1) ist Gleichung (10) Null und kann ignoriert werden.
Andererseits kann Formel (1) erhalten werden:
Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Wassertemperatur des Films als konstant angenommen wird.Durch Integration von Gleichung (11) erhalten wir:
Wo,
T1 – Temperatur des Prozessmediums oder Warmwassers, das in den geschlossenen Turm eintritt, ℃
T2 – Prozessmedium- oder Warmwassertemperatur des abgelassenen geschlossenen Turms, ℃
Wobei NTU als die Anzahl der Wärmeübertragungseinheiten des Verdunstungskühlturms bezeichnet wird und ihr Wert ist:
Gemäß der angenommenen Bedingung (4) beträgt die Wärmeübertragung des geschlossenen Kühlturms unter Vernachlässigung des Verdunstungsverlusts des selbstzirkulierenden Wassers:
Durch Einsetzen der Gleichungen (8) und (12) in Gleichung (14) erhalten wir:
Eine weitere Lösung wird erhalten:
Gemäß Gleichung (15) kann die Temperatur des selbstzirkulierenden Wassers durch eine iterative Methode berechnet werden.
Im Ableitungsprozess zielt die obige Formel nicht speziell auf den Gegenstromtyp ab, sodass die obige Formel auch auf den geschlossenen Kreuzstromturm anwendbar ist.Die selbstzirkulierende Wassertemperatur des geschlossenen Kühlturms mit Packung ist niedrig, sodass der Wärmeübertragungseffekt der Packung mit dem Dispersionskoeffizienten gleichgesetzt werden kann und anschließend eine thermodynamische Berechnung gemäß der obigen Formel durchgeführt werden kann.
Wenn der Wärmeübertragungskoeffizient und der Massendissipationskoeffizient des geschlossenen Kühlturms bekannt sind, kann die Temperatur des selbstzirkulierenden Wassers mit der Formel (16) berechnet werden.Mit der Temperatur des selbstzirkulierenden Wassers können die Temperatur der Prozessflüssigkeit nach der Kühlung und die Enthalpie der aus dem geschlossenen Kühlturm austretenden Luft mit den Formeln (8) und Formel (12) berechnet werden.
Die obige Gleichung kann auch verwendet werden, um die Testdaten des geschlossenen Kühlturms zu sortieren.Im Test können Parameter wie Einlass- und Auslasstemperatur der Prozessflüssigkeit, Trocken- und Feuchtkugeltemperatur des Lufteinlassturms, Luftdurchsatz und selbstzirkulierende Wassermenge gemessen werden.Aus diesen Parametern kann die Anzahl der Wärmeübertragungseinheiten aus Gleichung (12) und die Anzahl der Kühlflächen des Abflussfilms aus Gleichung (8) berechnet werden.Der Wärmeübergangskoeffizient und der Dispersionskoeffizient des geschlossenen Turms können durch weitere Berechnung ermittelt werden.
Das Obige ist die einfache thermodynamische Berechnungsmethode eines geschlossenen Kühlturms.Ist es voller Trockenwaren?
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Juni 2023