Tout d'abord, qu'est-ce qu'une tour de refroidissement fermée ?
A savoir tour de refroidissement par évaporation fermée, également appelée tour de refroidissement fermée ou tour fermée.C'est une tour de refroidissement qui transfère la chaleur de l'eau en circulation à l'air à travers des serpentins.
Sa structure principale est représentée sur la figure:
La tour fermée est généralement composée d'un ventilateur, d'un radiateur (bobine), d'une pompe à eau auto-circulante, d'un système de distribution d'eau, d'un récepteur d'eau, d'une structure de tour, d'un garnissage (avec ou sans), d'un robinet-vanne et d'autres composants.
Différent de la tour ouverte, l'eau chaude de la tour fermée est à cycle fermé et n'entre pas directement en contact avec l'air, ce qui peut assurer la propreté de la qualité de l'eau en circulation, assurer le fonctionnement efficace de l'équipement principal et améliorer la durée de vie de l'équipement principal.Lorsque la température extérieure est basse, la tour fermée peut être transformée en opération de refroidissement par air en fermant le système de pulvérisation à circulation automatique, afin d'économiser les ressources en eau.Conformément à la politique chinoise de conservation de l'énergie, de réduction des émissions et d'économie d'eau, il a été largement utilisé dans l'acier, la métallurgie, l'énergie électrique, l'électronique, le traitement mécanique, l'alimentation, l'industrie chimique et le système de climatisation au cours des dix dernières années.
Le mécanisme de dissipation thermique de la tour fermée est le suivant: la chaleur de l'eau chaude est d'abord transmise au radiateur, puis le radiateur est transmis à l'eau de la douche à sa surface.L'eau de la douche et l'air échangent de la chaleur avec l'air par transfert de chaleur par contact et transfert de masse par évaporation.Le schéma de principe de son processus de refroidissement est le suivant :
Schéma de principe du mécanisme de dissipation thermique de la tour fermée
Ce qui suit est une brève description du processus de calcul thermodynamique de la tour fermée.
Avant de procéder à la dérivation de l'équation, supposons ce qui suit :
(1) Pulvérisez le film d'eau dans tout l'échangeur de chaleur pour la température moyenne du film d'eau et restez inchangé (c'est parce que la température de l'eau de l'eau à circulation automatique dans le radiateur et hors du radiateur est la même);
(2) La surface du film d'eau est approximativement égale à la surface de la bobine, c'est-à-dire que le film d'eau est considéré comme très fin ;
(3) L'eau auto-circulante est uniformément répartie sur différentes rangées de tubes et il y a un film d'eau à la surface de chaque serpentin;
(4) Si le nombre de Lewis est égal à 1, la perte par évaporation n'est pas prise en compte.
(Remarque : le processus de dérivation suivant est principalement basé sur la différence d'enthalpie, la conservation de l'énergie et d'autres mécanismes, ainsi que sur certaines connaissances en matière de transfert de chaleur.)
Tout d'abord, l'eau chaude transfère de la chaleur au film d'eau à l'extérieur du serpentin, et l'équation de transfert de chaleur est :
Où, dQ- transfert de chaleur de la micro-unité, W ;
K1- coefficient de transfert de chaleur de l'eau chaude au film d'eau ;W/(㎡·℃);
T- Température du fluide de traitement ou de l'eau chaude, ℃ ;
t- Température du film d'eau auto-circulant, ℃ ;
dA- Superficie de la micro-unité de bobine, ㎡
Le tube de serpentin peut être considéré comme un tube à paroi mince et son coefficient de transfert de chaleur peut être exprimé comme suit :
Où, coefficient de transfert de chaleur du fluide dans le tube de serpentin AI, W/(㎡·℃) ;Coefficient de transfert de chaleur du fluide du tube λg, W/(㎡·℃) ;Coefficient de transfert de chaleur du fluide du tube λ, W/(㎡·℃) ;σ-Épaisseur de la bobine, m ;α Coefficient de transfert de chaleur convectif du film d'eau w-, W/(㎡·℃) Di, Do, Dn, Dc- sont respectivement le diamètre intérieur et extérieur de la bobine et le diamètre intérieur et extérieur de la bobine après mise à l'échelle, m.
Ce qui est moins certain dans l'équation ci-dessus est le coefficient de transfert de chaleur convectif du film d'eau, et sa valeur est liée à l'état et à l'épaisseur du film d'eau, ainsi qu'à la quantité d'eau auto-circulante, à la vitesse du vent, au diamètre de la bobine et taille de mise en page.C'est-à-dire:
Où,
q- densité de l'eau autocirculante, kg/(㎡·s);
v- Vitesse moyenne de l'air à travers la section du serpentin, m/s ;
p1, pt-disposition de bobine, m.
Selon l'hypothèse (2), le transfert de chaleur entre le film d'eau et l'air peut s'écrire :
Où, β'x- le coefficient de masse entraîné par la différence d'enthalpie et d'humidité basée sur la surface du film d'eau, kg/(㎡·s);
Bx- basé sur la surface de la bobine d'enthalpie et de différence d'humidité en tant que force motrice du coefficient de dispersion, appelé coefficient de dispersion, kg/(㎡·s) ;
i"t- enthalpie de l'air saturé correspondant à la température de l'eau t, J/kg ;
i- enthalpie de l'air, J/kg(DA);
dA- Superficie de la micro-unité de bobine,㎡.
Le coefficient de dispersion dans l'équation ci-dessus est un paramètre inconnu, qui doit être obtenu par des tests.La valeur de ce paramètre est liée au débit d'eau, à la vitesse de l'air et à la disposition des serpentins, et peut être exprimée comme suit :
L'augmentation de l'enthalpie de l'air est égale au taux de transfert de chaleur de l'air dans la microcellule :
Où, G- débit massique d'air sec, kg/ (㎡·s).
Après tri Formule (6) :
on note que IT est l'enthalpie de l'air saturé correspondant à la température de l'eau du film.La température de l'eau est supposée constante selon (1), donc l'enthalpie est également constante.La solution intégrale de l'équation (7) peut être obtenue :
Où,
i1- enthalpie de l'air entrant dans la tour fermée, J/kg (DA) ;
i2- Enthalpie de l'air évacué de la tour fermée, J/kg (DA).
Mw est le nombre de refroidissement de surface du film d'eau, et sa valeur est :
De plus, le changement de température de l'eau en auto-circulation est égal au changement d'énergie de l'air et du fluide de procédé, à savoir :
Où,
qp- Débit d'eau dans la batterie, kg/s ;
qw- quantité d'eau en circulation, kg/s ;
cpp, cpw- Chaleur spécifique de l'eau dans le serpentin et l'eau en auto-circulation, J/ (kg·℃).
Selon l'hypothèse (1), l'équation (10) est nulle et peut être ignorée.
D'autre part, la formule (1) peut être obtenue :
On note également que la température de l'eau du film est supposée constante.En intégrant l'équation (11), on obtient :
Où,
T1 - température du milieu de traitement ou de l'eau chaude entrant dans la tour fermée, ℃
T2- Processus moyen ou température de l'eau chaude de la tour fermée déchargée, ℃
Où, NTU est appelé le nombre d'unités de transfert de chaleur de la tour de refroidissement par évaporation, et sa valeur est：
Selon la condition supposée (4), en ignorant la perte par évaporation de l'eau en auto-circulation, le transfert de chaleur de la tour de refroidissement fermée est :
En substituant les équations (8) et (12) dans l'équation (14), on obtient :
Une autre solution est obtenue :
Selon l'équation (15), la température de l'eau en auto-circulation peut être calculée par une méthode itérative.
Dans le processus de dérivation, la formule ci-dessus ne cible pas spécifiquement le type à contre-courant, de sorte que la formule ci-dessus est également applicable à la tour fermée à flux croisés.La température de l'eau à circulation automatique de la tour de refroidissement fermée avec garnissage est faible, de sorte que l'effet de transfert de chaleur du garnissage peut être assimilé au coefficient de dispersion, puis le calcul thermodynamique peut être effectué selon la formule ci-dessus.
Lorsque le coefficient de transfert de chaleur et le coefficient de dissipation de masse de la tour de refroidissement fermée sont connus, la température de l'eau en auto-circulation peut être calculée par la formule (16).Avec la température de l'eau à circulation automatique, la température du fluide de traitement après refroidissement et l'enthalpie de l'air évacué de la tour de refroidissement fermée peuvent être calculées par la formule (8) et la formule (12).
L'équation ci-dessus peut également être utilisée pour trier les données de test de la tour de refroidissement fermée.Lors du test, des paramètres tels que la température d'entrée et de sortie du fluide de traitement, la température de bulbe sec et humide de la tour d'entrée d'air, le débit d'air et la quantité d'eau en circulation peuvent être mesurés.A partir de ces paramètres, le nombre d'unités de transfert de chaleur peut être calculé à partir de l'équation (12) et le nombre de zones de refroidissement du film d'effluent peut être calculé à partir de l'équation (8).Le coefficient de transfert de chaleur et le coefficient de dispersion de la tour fermée peuvent être obtenus par un calcul supplémentaire.
Ce qui précède est la méthode de calcul thermodynamique simple de la tour de refroidissement fermée.Est-ce plein de produits secs ?
Heure de publication : 12 juin 2023