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密闭式冷却塔技术的发展及现状

来源:山东华科玻璃钢有限公司    发布时间:2018-01-23

在开放式冷却塔中,冷却水与空气直接接触,所以使用过一段时间后,冷却水会有污垢现象产生,不易清洗,进而管路堵塞,设备传热效果下降。密闭冷水塔则可避免这一情况,管内之工作流体不与空气直接接触,保持了工作流体的清洁。
冷却塔
密闭式冷却塔源于蒸发冷却器,始于上个世纪中期,随着化工、冶金、电子工业的发展,才逐渐开始被应用。对于蒸发冷却技术,早在公元前250年,古埃及人就己经懂得利用水分蒸发进行供冷。上个世纪,世界各国对蒸发冷却技术也进行过多方面的研究,到了70年代,能源危机的出现使得蒸发冷却技术的应用逐步得到重视。在80年代,当发现对人类生存构成巨大威胁的灾难性气候都和空调制冷行业有关以后,蒸发式冷却技术等利用自然条件取得冷量的被动式供冷技术得到了迅速发展。美国人ASHRAE为此成立了名为“蒸发冷却”的技术委员会,旨在提倡应用蒸发冷却技术,收集并出版蒸发冷却系统的应用、安装、运行与维护数据,发布规范、标准,肯定并奖励对蒸发冷却的研究,以此来推广蒸发冷却设备在全世界的应用。
Parker和Treyball基于忽略蒸发到冷却空气中的水量,假设在常温下将饱和空气的焓看作温度的线性函数,从蒸发式冷却器的管内介质传热、传质性能出发,阐述了蒸发式冷却器的传热、传质机理,并通过实验得到了传热膜系数的关联式。
Mazushina对蒸发冷却器的热力计算,提出可假定管外喷淋水温度恒定或者认为喷淋水膜温度变化的计算方法,并在编著的热交换器手册中详细地介绍了一套换热器的设计计算方法。
Webb将冷却塔、蒸发式冷凝器和蒸发式冷却器三者的理论模型统一起来,水膜的传热系数和通过水膜传递给空气的传质系数分别用不同的系数表示。随后,Webb和Villacres用三个运算法则和计算模型来描述和分析了冷却塔、流体冷却器和蒸发式冷凝器。
Peterson采用数值模拟的方法来分析间接蒸发冷却,但数值模拟与实验测试数据的比较表明模型对一些运行条件下系统能量的节约和系统特性的准确预测存在一定的缺陷。在这种条件下,Peterson推荐使用试验数据得来的相关系数来获得必要的设计与特性依据。
Wo Jciech Zalewski提出一种水与空气以逆流形式来冷却盘管中流体的数学模型,并通过运用传热和传质之间的类比来得到传质系数。JorgeFacao对一个小型密闭式冷却塔进行了传热传质测试,拟合传热过程关联式,得出的热质传递关系式与简化的理论模型比较吻合。
国内在蒸发冷却技术方面的研究也做了一些工作,包括蒸发冷却理论的研究、密闭式冷却塔的性能试验研究等。
刘乃玲等人以要求换热面积最小、阻力最小为限制条件,对闭式冷却塔的管式蒸发冷却器的结构优化进行了研究,分析了结构参数对管式蒸发冷却器的面积及风机和水泵能耗的影响。
李子钧等人以各种逆流密闭式冷却塔换热模块为研究对象,分析不同情况下的淋水温度分布,并提出了一套热力计算方法。
刘晶分析了密闭式冷却塔冷却过程的换热机制,建立了稳态换热模型,并根据解析求解结果编制稳态换热仿真程序,利用该程序对密闭式冷却塔内部流体温度和焓值分布进行模拟计算,将塔内流体的出口参数的理论计算结果与实测数据进行比较,最大误差在9%以内,证明了该结果的可靠性。
赵芳平研究了密闭式冷却塔中通过对中央空调冷却水系统的清洗和水质处理,来提高换热效率,防止和减少腐蚀,延长空调的使用寿命。
牛润萍等人主要研究空气焓值、含湿量、冷却水温等的分布情况,通过对闭式冷却塔内部换热机理的研究,建立数学模型而得到解析解来探讨对闭式冷却塔性能的影响规律。李永安等人则利用所建的小型实验台对空调系统用密闭式冷却塔的各项性能指标进行测试,通过对密闭式冷却塔的热工性能模拟以及空气入口参数,空气质量流量,喷淋水量等参数的研究对冷却塔性能的影响,得到了冷却盘管空气阻力计算式。
刘东兴等人,分析了空气和水的热、质交换过程,在遵循能量守恒和物质守恒定律基础上,建立了逆流密闭式冷却塔淋水填料热、质交换的数学模型。利用迭代法,通过计算机程序求解模型,并进行了实验验证。研究结果表明:数学模型计算所得到的计算值与实验测量值进行比较,偏差在0.25%以内。
游江等人基于CFD软件和逆流密闭式冷却塔相关理论,对气流运动采用标准k-ε湍流模型,填料区、雨区和盘管区采用离散相模型计算,对填料区的膜状流动用滴状流动近似模拟。模拟分析了淋水密度和环境条件对冷却塔热力特性的影响,并分析得到了使冷却塔性能达到最优的无量纲参数气水比的取值,得到如下结论:淋水密度和环境条件对逆流密闭式冷却塔的换热效果影响很大。
周文渊等人提出了一种新型结构的密闭型湿式冷却塔,冷却水与喷淋水通过铜管换热,且在冷却塔中布置塑料管增加空气和喷淋水的传质面积,喷淋水和空气在铜管和塑料管表面进行热质交换。并且基于一维瞬态数学模型,考察了该冷却塔在不同运行条件下的性能,并与传统闭式冷却塔进行比较,得到了关于这种新的密闭型湿式冷却塔的可行性的结论。

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