一、什麼是閉式冷卻塔？
即閉式蒸發冷卻塔，又稱閉式冷卻塔或閉式塔。它是一種通過盤管將循環水的熱量傳遞給空氣的冷卻塔。
其主要結構如圖所示：
閉式塔一般由風機、散熱器（盤管）、自循環水泵、布水系統、受水器、塔結構、填料（有或無）、閘閥等部件組成。
與開式塔不同，閉式塔的熱水是閉路循環，不直接與空氣接觸，可以保證循環水質的清潔度，保證主要設備的高效運行，提高設備的使用壽命。主要設備。當外界溫度較低時，可通過關閉自循環噴淋系統將閉式塔轉為空冷運行，從而節約水資源。符合我國節能減排、節水政策，近十年來已廣泛應用於鋼鐵、冶金、電力、電子、機械加工、食品、化工、空調系統等領域。
閉式塔的散熱機理是這樣的：熱水的熱量首先傳遞到散熱器，然後散熱器再傳遞到其表面的淋浴水。淋浴水和空氣通過接觸傳熱和蒸發傳質與空氣進行熱量交換。其冷卻過程原理圖如下：
閉式塔散熱機理示意圖
下面簡單介紹一下閉式塔的熱力計算過程。
在繼續推導方程之前，我們假設以下內容：
(1)在整個換熱器內噴灑水膜，平均水膜溫度不變(這是因為自循環水進出散熱器的水溫相同)；
(2)水膜表面積約等於線圈表面積，即認為水膜很薄；
(3)自循環水均勻分佈在不同管排上，每個盤管表面都有水膜；
(4) 如果路易斯數等於1，則不考慮蒸發損失。
（注：以下推導過程主要基於焓差驅動、能量守恆等機制以及一些傳熱知識。）
首先，熱水將熱量傳遞給盤管外的水膜，傳熱方程為：
式中，dQ——微單位傳熱量，W；
K1——熱水對水膜的傳熱係數；W/(㎡·℃);
T——過程流體或熱水的溫度，℃；
t——自循環水膜溫度，℃；
dA-線圈微單位表面積，㎡
盤管可視為薄壁管，其傳熱係數可表示為：
式中，AI盤管內流體傳熱係數，W/(㎡·℃)；λg-管內流體傳熱係數，W/(㎡·℃)；λ管流體傳熱係數，W/(㎡·℃)；σ——卷材厚度，m；αw-水膜對流換熱係數，W/(㎡·℃) Di、Do、Dn、Dc-分別為盤管內、外徑和縮放後盤管內外徑，m。
上式中不太確定的是水膜的對流換熱係數，其值與水膜的狀態和厚度以及自循環水量、風速、盤管直徑和佈局尺寸。那是：
在哪裡，
q——自循環水密度，kg/(㎡·s)；
v——通過盤管截面的平均風速，m/s；
p1，pt-線圈排列，m。
根據假設（2），水膜與空氣之間的傳熱可寫為：
式中，β'x——基於水膜面積的熱函和濕度差驅動的質量係數，kg/(㎡·s)；
Bx——以盤管表面積的熱函和濕度差為驅動力的分散係數，簡稱分散係數，kg/(㎡·s)；
i"t——水溫t對應的飽和空氣的熱函，J/kg；
i——空氣的焓，J/kg(DA)；
dA——線圈微單位表面積，㎡。
上式中的色散係數是一個未知參數，需要通過測試獲得。該參數的取值與水流量、風速和盤管佈置有關，可表示為：
空氣熱函的增加量等於微電池中空氣的傳熱比：
式中，G——乾燥空氣的質量流量，kg/(㎡·s)。
對式(6)進行整理後：
需要說明的是，IT是與膜的水溫相對應的飽和空氣的焓。根據（1）假設水溫恆定，因此焓也恆定。對式(7)積分可得：
在哪裡，
i1——進入密閉塔的空氣的熱函，J/kg（DA）；
i2-閉塔排出空氣的熱函，J/kg(DA)。
Mw為水膜面積冷卻數，其值為：
另外，自循環水溫度的變化等於空氣和過程流體的能量變化，即：
在哪裡，
qp——盤管內的水流量，kg/s；
qw——自循環水量，kg/s；
cpp、cpw——盤管水和自循環水的比熱，J/（kg·℃）。
根據假設（1），方程（10）為零，可以忽略。
另一方面，可得式（1）：
還值得注意的是，假設薄膜的水溫是恆定的。對式(11)積分，可得：
在哪裡，
T1——進入閉式塔的工藝介質或熱水溫度，℃
T2-閉式塔排出的工藝介質或熱水溫度，℃
其中，NTU指蒸發式冷卻塔傳熱單元數，其值為：
根據假設條件（4），忽略自循環水的蒸發損失，閉式冷卻塔的傳熱為：
將式（8）、式（12）代入式（14）可得：
得到進一步的解：
根據式（15），可通過迭代法計算出自循環水溫。
在推導過程中，上式並未專門針對逆流式，因此上式也適用於橫流式閉式塔。帶填料的閉式冷卻塔自循環水溫較低，因此填料的傳熱效果可以等同於分散係數，然後根據上式進行熱力學計算。
當閉式冷卻塔的傳熱係數和質量耗散係數已知時，自循環水溫可由式（16）計算。有了自循環水的溫度，冷卻後的工藝流體溫度和閉式冷卻塔排出空氣的熱函可由式（8）和式（12）計算。
上式也可用於整理閉式冷卻塔的試驗數據。試驗中可測量工藝流體進出口溫度、進風塔乾濕球溫度、空氣流量、自循環水量等參數。根據這些參數，傳熱單元的數量可以由方程（12）計算，流出膜的冷卻面積的數量可以由方程（8）計算。進一步計算即可得到閉式塔的傳熱係數和擴散係數。
以上就是閉式冷卻塔的簡單熱力學計算方法。是不是乾貨滿滿
發佈時間：2023年6月12日