Pertama, apa itu menara pendingin tertutup?
Yaitu menara pendingin evaporatif tertutup, disebut juga menara pendingin tertutup atau menara tertutup.Ini adalah menara pendingin yang memindahkan panas dari air yang bersirkulasi ke udara melalui koil.
Struktur utamanya ditunjukkan pada gambar:
Menara tertutup umumnya terdiri dari kipas, radiator (kumparan), pompa air yang bersirkulasi sendiri, sistem distribusi air, penerima air, struktur menara, pengepakan (dengan atau tanpa), katup gerbang, dan komponen lainnya.
Berbeda dengan menara terbuka, air panas menara tertutup adalah siklus tertutup dan tidak bersentuhan langsung dengan udara, yang dapat memastikan kebersihan kualitas air yang bersirkulasi, memastikan pengoperasian peralatan utama yang efisien dan meningkatkan masa pakai peralatan utama.Ketika suhu di luar rendah, menara tertutup dapat diubah menjadi operasi pendinginan udara dengan menutup sistem semprotan yang bersirkulasi sendiri, untuk menghemat sumber daya air.Sejalan dengan kebijakan konservasi energi China, pengurangan emisi dan penghematan air, telah banyak digunakan dalam baja, metalurgi, tenaga listrik, elektronik, pemrosesan mekanis, makanan, industri kimia, dan sistem pendingin udara dalam sepuluh tahun terakhir.
Mekanisme pembuangan panas menara tertutup adalah sebagai berikut: panas air panas pertama-tama disalurkan ke radiator, kemudian radiator disalurkan ke pancuran air di permukaannya.Pancuran air dan udara bertukar panas ke udara melalui perpindahan panas melalui kontak dan perpindahan massa melalui penguapan.Diagram prinsip proses pendinginannya adalah sebagai berikut:
Diagram skema mekanisme pembuangan panas menara tertutup
Berikut adalah gambaran singkat proses perhitungan termodinamika menara tertutup.
Sebelum melanjutkan ke penurunan persamaan, mari kita asumsikan hal berikut:
(1) Semprotkan film air di seluruh penukar panas untuk suhu film air rata-rata, dan tetap tidak berubah (ini karena suhu air dari air yang bersirkulasi sendiri ke dalam radiator dan keluar dari radiator adalah sama);
(2) Luas permukaan film air kira-kira sama dengan luas permukaan koil, yaitu film air dianggap sangat tipis;
(3) Air yang bersirkulasi sendiri didistribusikan secara merata pada baris tabung yang berbeda, dan ada lapisan air di permukaan setiap gulungan;
(4) Jika angka Lewis sama dengan 1, kehilangan penguapan tidak diperhitungkan.
(Catatan: Proses derivasi berikut terutama didasarkan pada penggerak perbedaan entalpi, konservasi energi dan mekanisme lain serta beberapa pengetahuan perpindahan panas.)
Pertama, air panas mentransfer panas ke film air di luar koil, dan persamaan perpindahan panasnya adalah:
Dimana, dQ- perpindahan panas unit mikro, W;
K1- koefisien perpindahan panas air panas ke film air;W/(㎡·℃);
T- Suhu cairan proses atau air panas, ℃;
t- Suhu film air yang bersirkulasi sendiri, ℃;
dA- Luas permukaan unit mikro koil, ㎡
Tabung koil dapat dianggap sebagai tabung berdinding tipis, dan koefisien perpindahan panasnya dapat dinyatakan sebagai:
Di mana, koefisien perpindahan panas fluida dalam tabung AI-coil, W/(㎡·℃);Koefisien perpindahan panas fluida λg-tabung, W/(㎡·℃);Koefisien perpindahan panas fluida λ-tabung, W/(㎡·℃);σ-Ketebalan koil, m;α Koefisien perpindahan panas konvektif film w- air, W/(㎡·℃) Di, Do, Dn, Dc- masing-masing adalah diameter dalam dan luar kumparan dan diameter dalam dan luar kumparan setelah penskalaan, m.
Apa yang kurang pasti dalam persamaan di atas adalah koefisien perpindahan panas konvektif dari film air, dan nilainya terkait dengan keadaan dan ketebalan film air, serta kuantitas air yang bersirkulasi sendiri, kecepatan angin, diameter koil dan ukuran tata letak.Itu adalah:
Di mana,
q- densitas air yang bersirkulasi sendiri, kg/(㎡·s);
v- Kecepatan udara rata-rata melalui bagian koil, m/s;
p1, pengaturan pt-coil, m.
Menurut asumsi (2), perpindahan panas antara film air dan udara dapat ditulis:
Di mana, β'x- koefisien massa didorong oleh perbedaan entalpi dan kelembaban berdasarkan luas film air, kg/(㎡·s);
Bx- berdasarkan luas permukaan koil perbedaan entalpi dan kelembaban sebagai kekuatan pendorong koefisien dispersi, disebut sebagai koefisien dispersi, kg/(㎡·s);
i"t- entalpi udara jenuh yang sesuai dengan suhu air t, J/kg;
i- entalpi udara, J/kg(DA);
dA- Luas permukaan unit mikro Coil,㎡.
Koefisien dispersi dalam persamaan di atas adalah parameter yang tidak diketahui, yang perlu diperoleh melalui pengujian.Nilai parameter ini terkait dengan laju aliran air, kecepatan udara dan susunan kumparan, dan dapat dinyatakan sebagai:
Peningkatan entalpi udara sama dengan rasio perpindahan panas udara di microcell:
Di mana, G- massa aliran udara kering, kg/ (㎡·s).
Setelah memilah Rumus (6) :
dicatat bahwa IT adalah entalpi udara jenuh yang sesuai dengan suhu air film.Suhu air diasumsikan konstan menurut (1), sehingga entalpi juga konstan.Solusi integral dari Persamaan (7) dapat diperoleh:
Di mana,
i1- entalpi udara yang memasuki menara tertutup, J/kg (DA);
i2- Entalpi udara yang keluar dari menara tertutup, J/kg (DA).
Mw adalah angka pendinginan area film air, dan nilainya adalah:
Selain itu, perubahan suhu air yang bersirkulasi sendiri sama dengan perubahan energi udara dan fluida proses, yaitu:
Di mana,
qp- Aliran air dalam koil, kg/dtk;
qw- kuantitas air yang bersirkulasi sendiri, kg/dtk;
cpp, cpw- Panas spesifik air dalam koil dan air yang bersirkulasi sendiri, J/ (kg·℃).
Menurut hipotesis (1), persamaan (10) adalah nol dan dapat diabaikan.
Di sisi lain, Formula (1) dapat diperoleh:
Juga dicatat bahwa suhu air film diasumsikan konstan.Dengan mengintegrasikan persamaan (11), kita dapat memperoleh:
Di mana,
T1 - suhu media proses atau air panas yang masuk ke menara tertutup, ℃
T2- Proses suhu media atau air panas dari menara tertutup yang habis, ℃
Di mana, NTU disebut sebagai jumlah unit perpindahan panas menara pendingin evaporatif, dan nilainya adalah:
Menurut kondisi yang diasumsikan (4), dengan mengabaikan hilangnya penguapan air yang bersirkulasi sendiri, perpindahan panas dari menara pendingin tertutup adalah:
Dengan mensubstitusikan persamaan (8) dan (12) ke dalam persamaan (14), kita dapat memperoleh:
Solusi lebih lanjut diperoleh：
Menurut Persamaan (15), suhu air yang bersirkulasi sendiri dapat dihitung dengan metode iteratif.
Pada proses derivasi, formula di atas tidak secara khusus menyasar jenis countercurrent, sehingga formula di atas juga dapat diterapkan pada menara tertutup aliran silang.Suhu air yang bersirkulasi sendiri dari menara pendingin tertutup dengan pengepakan rendah, sehingga efek perpindahan panas dari pengepakan dapat disamakan dengan koefisien dispersi, dan kemudian perhitungan termodinamika dapat dilakukan sesuai dengan rumus di atas.
Ketika koefisien perpindahan panas dan koefisien disipasi massa menara pendingin tertutup diketahui, suhu air yang bersirkulasi sendiri dapat dihitung dengan Rumus (16).Dengan suhu air yang bersirkulasi sendiri, suhu cairan proses setelah pendinginan dan entalpi udara yang keluar dari menara pendingin tertutup dapat dihitung dengan rumus (8) dan Rumus (12).
Persamaan di atas juga dapat digunakan untuk memilah data uji menara pendingin tertutup.Dalam pengujian, parameter seperti suhu saluran masuk dan keluar cairan proses, suhu bola kering dan bola basah menara saluran masuk udara, laju aliran udara, dan jumlah air yang bersirkulasi sendiri dapat diukur.Dari parameter tersebut, jumlah unit perpindahan panas dapat dihitung dari Persamaan (12), dan jumlah area pendinginan efluen film dapat dihitung dari persamaan (8).Koefisien perpindahan panas dan koefisien dispersi menara tertutup dapat diperoleh dengan perhitungan lebih lanjut.
Di atas adalah metode perhitungan termodinamika sederhana menara pendingin tertutup.Apakah penuh dengan barang kering
Waktu posting: Jun-12-2023