一、什么是闭式冷却塔？
即闭式蒸发冷却塔，又称闭式冷却塔或闭式塔。它是一种通过盘管将循环水的热量传递给空气的冷却塔。
其主要结构如图所示：
闭式塔一般由风机、散热器（盘管）、自循环水泵、布水系统、受水器、塔结构、填料（有或无）、闸阀等部件组成。
与开式塔不同，闭式塔的热水是闭路循环，不直接与空气接触，可以保证循环水质的清洁度，保证主要设备的高效运行，提高设备的使用寿命。主要设备。当外界温度较低时，可通过关闭自循环喷淋系统将闭式塔转为空冷运行，从而节约水资源。符合我国节能减排、节水政策，近十年来已广泛应用于钢铁、冶金、电力、电子、机械加工、食品、化工、空调系统等领域。
闭式塔的散热机理是这样的：热水的热量首先传递到散热器，然后散热器再传递到其表面的淋浴水。淋浴水和空气通过接触传热和蒸发传质与空气进行热量交换。其冷却过程原理图如下：
闭式塔散热机理示意图
下面简单介绍一下闭式塔的热力计算过程。
在继续推导方程之前，我们假设以下内容：
(1)在整个换热器内喷洒水膜，平均水膜温度不变(这是因为自循环水进出散热器的水温相同)；
(2)水膜表面积约等于线圈表面积，即认为水膜很薄；
(3)自循环水均匀分布在不同管排上，每个盘管表面都有水膜；
(4) 如果路易斯数等于1，则不考虑蒸发损失。
（注：以下推导过程主要基于焓差驱动、能量守恒等机制以及一些传热知识。）
首先，热水将热量传递给盘管外的水膜，传热方程为：
式中，dQ——微单位传热量，W；
K1——热水对水膜的传热系数；W/(㎡·℃);
T——过程流体或热水的温度，℃；
t——自循环水膜温度，℃；
dA-线圈微单位表面积，㎡
盘管可视为薄壁管，其传热系数可表示为：
式中，AI盘管内流体传热系数，W/(㎡·℃)；λg-管内流体传热系数，W/(㎡·℃)；λ管流体传热系数，W/(㎡·℃)；σ——卷材厚度，m；αw-水膜对流换热系数，W/(㎡·℃) Di、Do、Dn、Dc-分别为盘管内、外径和缩放后盘管内外径，m。
上式中不太确定的是水膜的对流换热系数，其值与水膜的状态和厚度以及自循环水量、风速、盘管直径和布局尺寸。那是：
在哪里，
q——自循环水密度，kg/(㎡·s)；
v——通过盘管截面的平均风速，m/s；
p1，pt-线圈排列，m。
根据假设（2），水膜与空气之间的传热可写为：
式中，β'x——基于水膜面积的热函和湿度差驱动的质量系数，kg/(㎡·s)；
Bx——以盘管表面积的热函和湿度差为驱动力的分散系数，简称分散系数，kg/(㎡·s)；
i"t——水温t对应的饱和空气的热函，J/kg；
i——空气的焓，J/kg(DA)；
dA——线圈微单位表面积，㎡。
上式中的色散系数是一个未知参数，需要通过测试获得。该参数的取值与水流量、风速和盘管布置有关，可表示为：
空气热函的增加量等于微电池中空气的传热比：
式中，G——干燥空气的质量流量，kg/(㎡·s)。
对式(6)进行整理后：
需要说明的是，IT是与膜的水温相对应的饱和空气的焓。根据（1）假设水温恒定，因此焓也恒定。对式(7)积分可得：
在哪里，
i1——进入密闭塔的空气的热函，J/kg（DA）；
i2-闭塔排出空气的热函，J/kg(DA)。
Mw为水膜面积冷却数，其值为：
另外，自循环水温度的变化等于空气和过程流体的能量变化，即：
在哪里，
qp——盘管内的水流量，kg/s；
qw——自循环水量，kg/s；
cpp、cpw——盘管水和自循环水的比热，J/（kg·℃）。
根据假设（1），方程（10）为零，可以忽略。
另一方面，可得式（1）：
还值得注意的是，假设薄膜的水温是恒定的。对式(11)积分，可得：
在哪里，
T1——进入闭式塔的工艺介质或热水温度，℃
T2-闭式塔排出的工艺介质或热水温度，℃
其中，NTU指蒸发式冷却塔传热单元数，其值为：
根据假设条件（4），忽略自循环水的蒸发损失，闭式冷却塔的传热为：
将式（8）、式（12）代入式（14）可得：
得到进一步的解：
根据式（15），可通过迭代法计算出自循环水温。
在推导过程中，上式并未专门针对逆流式，因此上式也适用于横流式闭式塔。带填料的闭式冷却塔自循环水温较低，因此填料的传热效果可以等同于分散系数，然后根据上式进行热力学计算。
当闭式冷却塔的传热系数和质量耗散系数已知时，自循环水温可由式（16）计算。有了自循环水的温度，冷却后的工艺流体温度和闭式冷却塔排出空气的热函可由式（8）和式（12）计算。
上式也可用于整理闭式冷却塔的试验数据。试验中可测量工艺流体进出口温度、进风塔干湿球温度、空气流量、自循环水量等参数。根据这些参数，传热单元的数量可以由方程（12）计算，流出膜的冷却面积的数量可以由方程（8）计算。进一步计算即可得到闭式塔的传热系数和扩散系数。
以上就是闭式冷却塔的简单热力学计算方法。是不是干货满满
发布时间：2023年6月12日