まず、密閉型冷却塔とは何でしょうか？
つまり、密閉型蒸発冷却塔であり、密閉型冷却塔または密閉型塔とも呼ばれます。循環水の熱をコイルを介して空気に伝える冷却塔です。
その主な構造を図に示します。
密閉型タワーは一般に、ファン、ラジエーター（コイル）、自己循環水ポンプ、配水システム、水レシーバー、塔構造、パッキン（有無）、ゲートバルブおよびその他のコンポーネントで構成されます。
オープンタワーとは異なり、クローズドタワーの熱水は密閉サイクルであり、空気と直接接触しないため、循環水の水質の清浄性を確保し、主要機器の効率的な動作を確保し、寿命を向上させることができます。主要な装備。外気温が低い場合には、自己循環スプレーシステムを閉じて密閉塔を空冷運転にし、水資源を節約することができます。中国の省エネ、排出削減、節水政策に沿って、過去10年間、鉄鋼、冶金、電力、エレクトロニクス、機械加工、食品、化学工業、空調システムで広く使用されてきました。
クローズドタワーの放熱メカニズムは、温水の熱がまずラジエーターに伝わり、その後ラジエーターの表面のシャワー水に伝わります。シャワーの水と空気は、接触による熱伝達と蒸発による物質移動によって空気と熱交換します。その冷却プロセスの原理図は次のとおりです。
密閉型タワーの放熱機構の模式図
以下に、密閉塔の熱力学計算プロセスを簡単に説明します。
方程式の導出に進む前に、次のことを前提とします。
（１）熱交換器全体に水膜を噴霧し、平均水膜温度を変化させない（これは、ラジエータに流入する自己循環水とラジエータから出た自己循環水の水温が同じであるため）。
(2) 水膜の表面積はコイルの表面積とほぼ同じです。つまり、水膜は非常に薄いと考えられます。
(3) 自己循環する水は異なるチューブ列に均等に分布し、各コイルの表面には水膜が形成されます。
(4) ルイス数が 1 の場合、蒸発損失は考慮されません。
(注: 以下の導出プロセスは主にエンタルピー差駆動、エネルギー保存、その他のメカニズムと熱伝達の知識に基づいています。)
まず、熱水はコイルの外側の水膜に熱を伝達します。熱伝達方程式は次のとおりです。
ここで、dQ-マイクロ単位の熱伝達、W;
K1 - 水膜に対する熱水の熱伝達係数。W/(㎡・℃);
T-プロセス流体または熱水の温度、℃;
t- 自己循環する水膜の温度、℃;
dA- コイルのマイクロ単位表面積、㎡
コイルチューブは薄肉のチューブとみなすことができ、その熱伝達率は次のように表されます。
ここで、AIコイルチューブ内の流体の熱伝達率、W/(㎡・℃)；λg チューブ流体熱伝達係数、W/(㎡・℃);λチューブ流体熱伝達係数、W/(㎡・℃);σ-コイルの厚さ、m。α w-水膜の対流熱伝達率、W/(㎡・℃) Di、Do、Dn、Dc-はそれぞれコイル内径、外径、スケーリング後のコイル内径、外径、mです。
上式で確実性が低いのは水膜の対流熱伝達率で、その値は水膜の状態や厚さ、自己循環する水の量、風速、コイル径、水膜の状態などに関係します。レイアウトサイズ。あれは：
どこ、
q- 自己循環水密度、kg/(㎡・s);
v- コイルセクションを通過する平均空気速度、m/s。
p1、ptコイル配置、m。
仮定 (2) によれば、水膜と空気間の熱伝達は次のように書けます。
ここで、β'x - 水膜面積に基づくエンタルピーと湿度の差によって決まる質量係数、kg/(㎡・s)。
Bx - 分散係数の駆動力としてのエンタルピーと湿度の差によるコイルの表面積に基づき、分散係数と呼ばれます、kg/(㎡・s)。
i"t-水温 t に対応する飽和空気のエンタルピー、J/kg。
i- 空気のエンタルピー、J/kg(DA);
dA- コイルのマイクロ単位表面積、㎡。
上式の分散係数は未知のパラメータであるため、テストを通じて取得する必要があります。このパラメータの値は水の流量、空気速度、コイルの配置に関連しており、次のように表すことができます。
空気のエンタルピーの増加は、マイクロセル内の空気の熱伝達率に等しくなります。
ここで、G-乾燥空気の質量流量、kg/(㎡・s)。
式(6)を整理すると：
IT はフィルムの水温に対応する飽和空気のエンタルピーであることに注意してください。(1) より水温は一定と仮定されているため、エンタルピーも一定です。式 (7) の積分解は次のように取得できます。
どこ、
i1- 閉じた塔に入る空気のエンタルピー、J/kg (DA);
i2- 閉じた塔から排出される空気のエンタルピー、J/kg (DA)。
Mw は水膜の面冷却数で、その値は次のとおりです。
また、自己循環水の温度変化は、空気やプロセス流体のエネルギー変化に等しくなります。
どこ、
qp- コイル内の水流、kg/s;
qw- 自己循環水量、kg/s;
cpp、cpw- コイルおよび自己循環水内の水の比熱、J/ (kg・℃)。
仮説 (1) によれば、式 (10) はゼロであり、無視できます。
一方、式(1)は次のように得られます。
フィルムの水温は一定であると仮定していることにも注意してください。式 (11) を積分すると、次が得られます。
どこ、
T1 - 密閉塔に入るプロセス媒体または熱水の温度、℃
T2- 排出される密閉塔のプロセス媒体または熱水の温度、℃
ここで、NTU は蒸発冷却塔の熱伝達ユニットの数を指し、その値は次のとおりです。
仮定条件 (4) によれば、自己循環水の蒸発損失を無視すると、密閉冷却塔の熱伝達は次のようになります。
式 (8) と (12) を式 (14) に代入すると、次のようになります。
さらに解が得られます：
式(15)より、反復法により自己循環水温度を算出することができる。
導出過程において、上式は特に向流式を対象としたものではないため、クロスフロー密閉塔にも上式は適用可能です。パッキン付き密閉冷却塔の自己循環水温度は低いため、パッキンの伝熱効果を分散係数とみなして上式により熱力学計算を行うことができます。
密閉冷却塔の熱伝達係数と質量散逸係数がわかれば、式(16)により自己循環水温度を計算することができる。自己循環水の温度から、冷却後のプロセス流体の温度と密閉型冷却塔から排出される空気のエンタルピーは式(8)、式(12)で計算できます。
上式は密閉型冷却塔の試験データを整理するためにも使用できます。試験では、プロセス流体の入口温度と出口温度、空気入口塔の乾球温度と湿球温度、空気流量、自己循環水量などのパラメータを測定できます。これらのパラメータから、熱伝達ユニットの数は式(12)から計算でき、流出膜の冷却領域の数は式(8)から計算できます。密閉塔の熱伝達係数と分散係数は、さらに計算することで求めることができます。
以上が密閉型冷却塔の簡易熱力学計算方法です。乾物がいっぱいですか？
投稿日時: 2023 年 6 月 12 日