混合式热值交换设备.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,121-,*,1,第,7,章 混合式热质交换设备的热工计算,2,7.4,喷淋室的热工计算,7.6,其它混合式热质交换设备的热工计算,7.3,混合式设备发生热质交换的特点,7.2,影响混合式热质交换设备的主要因素,7.5,冷却塔的热工计算,7.1,混合式换热器的形式与结构,3,7.1,混合式换热器的形式与结构,混合式换热器按用途可分为：,冷却塔（或称冷水塔,),气体洗涤塔（或称洗涤塔）,喷射式热交换器,混合式冷凝器,7.1.1,混合式换热器的种类,4,（,1,）冷却塔（或称冷水塔,)cooling tower用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,use air to cool water,5,（,2,）气体洗涤塔（或称洗涤塔）,clean/cool gas,空调工程中的喷淋室是它的一种特殊形式,用来洗涤气体中的某些组分，如有害气体、灰尘等,立式洗涤塔,喷淋室,use water to handle air,6,（,3,）喷射式热交换器,压力较高的流体由喷管喷出，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热传质，并一同进入扩散管。,7,（,4,）混合式冷凝器,用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝,8,7.1.2,喷淋室的类型和构造,(1),喷淋室的构造,9,7循环水管：,14,、溢水管：,11,、补水管：,15,、泄水管：,与底池相通的四个管的作用,?,10,（,2,）喷淋室的类型,：,卧式、立式,(,处理小风量，占地面积小,),单级，双级,低速,(23m/s),，高速,(3.56m/s,，,Carrier,产品,810m/s),带填料式,(,增加喷水效率,),11,带填料层的喷淋室：净化空气,12,7.1.3,冷却塔的类型与结构,（,1,）,冷却塔类型,根据空气与水接触方式分为：,干式冷却塔；,湿式冷却塔；,13,冷却塔,14,自然通风原理？,按通风方式分为,：,自然通风与机械通风,自然通风冷却塔：,stack or chimney effect,双曲线型冷却塔：塔高一般为,75,110,米，底边直径,65,100,米，塔内上部为风筒,多用于火电厂、核电站的循环水自然通风冷却,15,抽风式 鼓风式,机械通风冷却塔,:,鼓风式和抽风式，,which one is better?,鼓风式：塔顶出风风速较低，易倒灌至冷却塔,抽风式：高温潮湿空气，对风机要求高,16,横流,逆流,按热水和空气的流动方向分为：,逆流式冷却塔；,横流（交叉流）式冷却塔。,17,（,2,）,冷却塔构造：淋水装置，配水系统，通风筒,1,）淋水装置（填料）,作用,：增大水与空气的接触面积、接触时间，促进水气 之间的热质交换。,按水在冷却塔中的形状可分为,：,点滴式；薄膜式；,点滴薄膜式。,18,倾斜式,阶梯式,棋盘式,方格式,点滴式淋水装置板条布置方式,水滴散热占总散热量的,60-75%,，,板条上的水膜散热占,25-40%,19,淋水片,双向波,S,波,六角蜂窝,薄膜式淋水装置填料：水的散热主要靠薄膜,斜折波,20,利用多层网格板淋水,点滴薄膜式淋水装置,21,2,）配水系统,作用,：将循环水均匀的分配到整个淋水面积,常用的配水系统有,：,槽式；,管式；,池式。,22,槽式配水系统,管式（旋转）配水系统,池式配水系统,23,3,）通风筒：气流的通道,自然通风风筒较高 机械通风：,10m,左右,24,7.2,影响混合式设备（喷淋室、冷却塔）热质交换的主要因素,（,1,）,喷嘴排数,单排不如双排，三排与双排差不多。,多用两排；,当喷水量大使水压较大时，采用三排。,1),气水间焓差；,2,）空气流动状况；,3,）水滴大小；,4,）水气比；（已在第四章介绍）,5,）设备的结构特性（以喷淋室为例）,25,（,2,）,喷嘴密度,密度过大：水苗互相重叠。,密度过小：水苗不能覆盖整个喷淋室端面。,一般取,13,24,个,/m,2,排。,增大喷水量可采用增大水压，如果水压过大，则可增加喷嘴排数。,（,3,）,喷水方向,1,排：逆喷；,2,排：对喷；,3,排：,1,顺,2,逆。,26,（,4,）,排管间距,间距过小：水苗互相重叠。,间距过大：水苗不能覆盖管排间的整个空间。,使用,Y1,型喷嘴，一般取,600mm,。,（,5,）,喷嘴孔径,孔径过小：容易堵塞；,孔径过大：水滴大，比表面积小。,（,6,）,空气与水的初参数,空气与水的初参数决定了空气与水的热质交换过程。,27,7.3,混合式设备发生热质交换的特点,1,、根据喷水温度不同：,仅有显热交换；,既有显热交换，又有质量交换引起的潜热交换。,2,、实际上，喷水量总是有限的，二者接触时间也有限，所以空气状态和水温都是不断变化的，而且空气的终状态也很难达到饱和。,7.3.1,喷淋室热质交换的特点：处理空气,28,用喷淋室处理空气的实际过程,A,1,2,3,t,w1,t,w,t,w,t,w2,=100,%,(a),水,t,w1,t,w2,空气,顺流,A,=100,%,1,2,3,t,w1,t,w,t,w,t,w2,(b),t,w1,t,w2,逆流,29,7.3.2,冷却塔热质交换的特点：冷却水,冷却塔内水的降温主要是由于水的蒸发换热和气水之间的接触传热。因为冷却塔多为封闭形式，且水温与周围构件的温度都不很高，故辐射传热量可不予考虑,在冷却塔内，不论水温高于还是低于周围空气温度，总能进行水的蒸发,取显热为,Q,，潜热为,Q,，则水放热量为：,Q,=,Q,+,Q,Q,Q,Q,=,Q,-,Q,Q,=,Q,-,Q,=0,水温下降,干球温度,湿球温度,蒸发冷却既有显热，又有潜热交换，水可降温至低于空气温度。,30,7.4,喷淋室的热工计算,7.4.1,喷淋室的热交换效率系数和接触系数,1,2,3,t,2,t,w2,t,3,t,s2,i,1,t,1,i,2,t,s1,2,1,t,w1,4,5,31,1,2,3,t,2,t,w2,t,3,t,s2,i,1,t,1,i,2,t,s1,2,1,t,w1,4,5,（,1,）喷淋室的热交换系数（第一热交换效率、全热交换效率）,32,1,2,3,t,2,t,w2,t,3,t,s2,i,1,t,1,i,2,t,s1,2,1,t,w1,4,5,利用相似三角形对应边成比例的关系：,得接触系数的近似表达式：,（,2,）喷淋室的接触系数（第二热交换效率、通用热交换效率）,33,1,2,3,t,2,t,3,=t,s1,=t,s2,t,1,绝热加湿过程：,tw,=,ts,热交换效率系数？,接触系数,=,？,34,7.4.2,喷淋室热交换效率系数和接触系数的实验公式,各系数见,p264,附录,5-8,附录,5-8,是在管嘴密度为,13,个,/(m,2,排,),条件下的数据，当喷嘴密度变化较大时应进行修正。,A,，,A,，,m,m,n,n,均为实验系数,35,7.4.3,喷淋室的设计计算,计算类型,已知条件,求解内容,设计计算,空气量,G,喷淋室结构，,喷水量,W,冷水初、终温,t,w,1,，,t,w,2,空气初状态,t,1,，,t,s,1,，,i,1,空气终状态,t,2,，,t,s,2,，,i,2,校核计算,空气量,G,空气终参数,t,2,，,t,s,2,，,i,2,，冷水终温,t,w,2,空气初参数,t,1,，,t,s,1,，,i,1,喷淋室结构,喷水量,W,，,冷水初温,t,w,1,喷淋室的计算类型,36,7.4.4,喷淋室计算的主要原则,1,、喷淋室能达到的,1,=,空气处理过程需要的,1,；,3,、该喷淋室喷出的水能够吸收（或放出,),的热量,=,空气失去（或得到,),的热量。,由于,W/G=,所以：,2,、喷淋室能达到的,2,=,空气处理过程需要的,2,；,37,7.4.5,喷淋室设计的计算方法,（,1,）计算用方程组,计算中一般用湿球温度，而不用空气焓，取,a,=,i,/,t,s,部分,a,值见,p215,表,5-4,38,（,2,）循环水量,W,x,的确定,冷水量,W,l,、循环水量,W,x,、回水（或溢流水）量,W,h,喷淋室,G,，,i,1,G,，,i,2,W,t,w,1,W,h,t,w,2,W,l,t,l,W,x,t,w,2,39,（,3,）喷淋室的阻力计算,前后挡水板的阻力,喷嘴排管阻力,水苗阻力,1,）前后挡水板阻力,2,）喷嘴排管阻力,3,）水苗阻力,P,：喷嘴前压力（,atm,）,b,：系数（单排顺喷,-0.22,，单排逆喷,0.13,，双排对喷,0.075,）,P216,例题,40,7.4.6,喷淋室的校核计算,喷淋室热工计算必须同时满足三个方程式，而这样解出来的喷水初温必然是一个定值,*成本问题,?,如果水初温偏高一些（不是比计算值偏高很多,),，但是将水量加大一些，是不是也可达到同样的处理效果呢,P219,例题,41,7.5.1,冷却塔的热工计算方法,(,逆流,),（,1,）用焓差法计算冷却塔的基本方程,Merkel,方程,W,-,dW,t,W,t,+,dt,G,i,G,i,+,di,热平衡方程,7.5,冷却塔的热工计算,h,md,填料比表面积,42,令：,K,：蒸发水量带走的热量系数,43,出口水温,t,2,10 20 30 40 50,1.0,0.9,K,44,定义,：按温度积分的冷却数（,冷却数,）,N,定义,：冷却塔,特性数,N,冷却数表示冷却负荷与水面散热速度的比值,N,越大表示要求散热量大，所需淋水装置大；,冷却塔特性数,N,表示冷却塔冷却能力。,45,（,2,）冷却数的确定,可利用数值方法积分下式：分为很多个小线段,（,3,）,特性数的确定,其中,特性数与,容积传质系数,、冷却塔构造及淋水情况有关,关键是确定容积传质系数,冷却数的简化计算,(,水的温降小于,15,),：近似为两段线段,46,(4),换热系数与传质系数的计算,主要方法是通过实验取得资料,P223,图,5-47,9,：,5-49,气水比与特性数的关系曲线,(5),气水比（,）的确定,气水比是指冷却每千克水所需的空气千克数。,G/W,确定冷却塔的工作点：确定的气水比应使,N=N,P,N,N,N/N,P,N,P,47,(6),冷却塔的通风阻力计算,通风阻力计算的目的是在求得阻力之后选择适当的风机（对机械通风冷却塔）或确定自然通风冷却塔的高度,P224,表,5-5,（,3,）冷却塔的热工计算,校核计算,出口水温,t,2,计算类型,已知条件,求解内容,设计计算,冷却水量,W,淋水装置型式，,冷却塔尺寸,冷却水初、终温,t,1,，,t,2,当地气象资料,t,，,t,s,，,P,，,空气量、水量、塔总面积、进水温度、气象参数、填料类型,48,Outdoor air design parameter,Ts lower,冷却能力大，冷却塔的尺寸小,Ts higher,冷却能力小，冷却塔尺寸大,通常取夏季每年最热的,10,天之外的最高温度,Eg,5-6,