Primeiro, o que é uma torre de resfriamento fechada?
Ou seja, torre de resfriamento evaporativo fechada, também conhecida como torre de resfriamento fechada ou torre fechada.É uma torre de resfriamento que transfere o calor da água circulante para o ar por meio de bobinas.
Sua estrutura principal é mostrada na figura:
A torre fechada geralmente é composta por ventilador, radiador (bobina), bomba d'água autocirculante, sistema de distribuição de água, receptor de água, estrutura da torre, gaxeta (com ou sem), válvula gaveta e outros componentes.
Diferente da torre aberta, a água quente da torre fechada é de ciclo fechado e não entra em contato direto com o ar, o que pode garantir a limpeza da qualidade da água circulante, garantir a operação eficiente do equipamento principal e melhorar a vida útil do o equipamento principal.Quando a temperatura externa é baixa, a torre fechada pode ser transformada em operação de resfriamento de ar fechando o sistema de pulverização autocirculante, de modo a economizar recursos hídricos.De acordo com a política chinesa de conservação de energia, redução de emissões e economia de água, tem sido amplamente utilizado em siderurgia, metalurgia, energia elétrica, eletrônica, processamento mecânico, alimentos, indústria química e sistema de ar condicionado nos últimos dez anos.
O mecanismo de dissipação de calor da torre fechada é o seguinte: o calor da água quente é primeiro transmitido ao radiador e, em seguida, o radiador é transmitido à água do chuveiro em sua superfície.A água do chuveiro e o ar trocam calor com o ar por transferência de calor por contato e transferência de massa por evaporação.O diagrama principal de seu processo de resfriamento é o seguinte:
Diagrama esquemático do mecanismo de dissipação de calor da torre fechada
Segue uma breve descrição do processo de cálculo termodinâmico da torre fechada.
Antes de prosseguir com a derivação da equação, vamos supor o seguinte:
(1) Borrife filme de água em todo o trocador de calor para obter a temperatura média do filme de água e permaneça inalterado (isso ocorre porque a temperatura da água da autocirculação no radiador e fora do radiador é a mesma);
(2) A área superficial do filme de água é aproximadamente igual à área superficial da serpentina, ou seja, o filme de água é considerado muito fino;
(3) A água autocirculante é distribuída uniformemente em diferentes fileiras de tubos e há um filme de água na superfície de cada bobina;
(4) Se o número de Lewis for igual a 1, a perda por evaporação não é considerada.
(Observação: o processo de derivação a seguir é baseado principalmente na unidade de diferença de entalpia, conservação de energia e outros mecanismos e algum conhecimento de transferência de calor.)
Primeiro, a água quente transfere calor para o filme de água fora da serpentina, e a equação de transferência de calor é:
Onde, dQ- transferência de calor da micro unidade, W;
K1- coeficiente de transferência de calor da água quente para o filme de água;W/(㎡·℃);
T- Temperatura do fluido de processo ou água quente, ℃;
t- Temperatura do filme de água autocirculante, ℃;
dA- Área de superfície da micro unidade da bobina, ㎡
O tubo da bobina pode ser considerado um tubo de parede fina e seu coeficiente de transferência de calor pode ser expresso como:
Onde, coeficiente de transferência de calor do fluido no tubo da bobina AI, W/(㎡·℃);Coeficiente de transferência de calor do fluido λg-tubo, W/(㎡·℃);Coeficiente de transferência de calor do fluido do tubo λ, W/(㎡·℃);σ-Espessura da bobina, m;α Coeficiente de transferência de calor por convecção de w- filme de água, W/(㎡·℃) Di, Do, Dn, Dc- são respectivamente os diâmetros interno e externo da bobina e os diâmetros interno e externo da bobina após a descamação, m.
O que é menos certo na equação acima é o coeficiente de transferência de calor por convecção do filme de água, e seu valor está relacionado ao estado e espessura do filme de água, bem como a quantidade de água em autocirculação, velocidade do vento, diâmetro da bobina e tamanho do layout.Aquilo é:
Onde,
q- densidade da água autocirculante, kg/(㎡·s);
v- Velocidade média do ar através da seção da serpentina, m/s;
p1,arranjo pt-coil, m.
De acordo com a hipótese (2), a transferência de calor entre o filme de água e o ar pode ser escrita:
Onde, β'x- o coeficiente de massa determinado pela diferença de entalpia e umidade com base na área do filme de água, kg/(㎡·s);
Bx- com base na área de superfície da bobina de entalpia e diferença de umidade como a força motriz do coeficiente de dispersão, referido como o coeficiente de dispersão, kg/(㎡·s);
i"tentalpia do ar saturado correspondente à temperatura da água t, J/kg;
i- entalpia do ar, J/kg(DA);
dA- Área de superfície da micro unidade da bobina,㎡.
O coeficiente de dispersão na equação acima é um parâmetro desconhecido, que precisa ser obtido por meio de testes.O valor deste parâmetro está relacionado com a vazão de água, velocidade do ar e disposição da serpentina, podendo ser expresso como:
O aumento da entalpia do ar é igual à taxa de transferência de calor do ar na microcélula:
Onde, G- fluxo de massa de ar seco, kg/ (㎡·s).
Depois de resolver a Fórmula (6):
nota-se que IT é a entalpia do ar saturado correspondente à temperatura da água do filme.A temperatura da água é considerada constante de acordo com (1), então a entalpia também é constante.A solução integral da Equação (7) pode ser obtida:
Onde,
i1- entalpia do ar entrando na torre fechada, J/kg (DA);
i2- Entalpia do ar descarregado da torre fechada, J/kg (DA).
Mw é o número de área de resfriamento do filme de água e seu valor é:
Além disso, a mudança da temperatura da água de autocirculação é igual à mudança de energia do ar e do fluido do processo, a saber:
Onde,
qp- Vazão de água na serpentina, kg/s;
qw- quantidade de água em autocirculação, kg/s;
cpp, cpw- Calor específico da água na serpentina e na água autocirculante, J/ (kg·℃).
De acordo com a hipótese (1), a equação (10) é zero e pode ser ignorada.
Por outro lado, a Fórmula (1) pode ser obtida:
Nota-se também que a temperatura da água do filme é considerada constante.Integrando a equação (11), podemos obter:
Onde,
T1 - temperatura do meio de processo ou água quente que entra na torre fechada, ℃
T2- Temperatura do meio de processo ou da água quente da torre fechada descarregada, ℃
Onde, NTU é referido como o número de unidades de transferência de calor da torre de resfriamento evaporativo e seu valor é:
De acordo com a condição assumida (4), ignorando a perda por evaporação da água autocirculante, a transferência de calor da torre de resfriamento fechada é:
Substituindo as equações (8) e (12) na equação (14), podemos obter:
Mais solução é obtida:
De acordo com a Equação (15), a temperatura da água em autocirculação pode ser calculada pelo método iterativo.
No processo de derivação, a fórmula acima não visa especificamente o tipo de contracorrente, portanto, a fórmula acima também é aplicável à torre fechada de fluxo cruzado.A temperatura da água de autocirculação da torre de resfriamento fechada com embalagem é baixa, portanto, o efeito de transferência de calor da embalagem pode ser igualado ao coeficiente de dispersão e, em seguida, o cálculo termodinâmico pode ser realizado de acordo com a fórmula acima.
Quando o coeficiente de transferência de calor e o coeficiente de dissipação de massa da torre de resfriamento fechada são conhecidos, a temperatura da água em autocirculação pode ser calculada pela Fórmula (16).Com a temperatura da água de autocirculação, a temperatura do fluido de processo após o resfriamento e a entalpia do ar descarregado da torre de resfriamento fechada podem ser calculadas pela fórmula (8) e fórmula (12).
A equação acima também pode ser usada para classificar os dados de teste da torre de resfriamento fechada.No teste, parâmetros como temperatura de entrada e saída do fluido do processo, temperatura de bulbo seco e úmido da torre de entrada de ar, taxa de fluxo de ar e quantidade de água em autocirculação podem ser medidos.A partir desses parâmetros, o número de unidades de transferência de calor pode ser calculado pela Equação (12), e o número de área de resfriamento do filme efluente pode ser calculado pela Equação (8).O coeficiente de transferência de calor e o coeficiente de dispersão da torre fechada podem ser obtidos por cálculo adicional.
O acima é o método de cálculo termodinâmico simples da torre de resfriamento fechada.Está cheio de produtos secos
Horário da postagem: 12 de junho de 2023