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冷却塔计算原理及其应用 杨烽 yf@ 杜成琪 华东电力设计院 dcq@ 摘要 本文利用热力学原理和传热传质理论对冷却塔内同时发生的热质传递现象进行了详细 的分析，导出了严格的逆流塔和横流塔热力计算模型，并在此基础上开发了一套完整的含自 然通风塔、机力通风塔、逆流塔和横流塔的冷却塔工艺计算程序。利用工业塔测试数据进行 验证的结果表明，程序计算结果和实测结果有非常好的相关性和一致性。 关键词：冷却塔、逆流塔、横流塔、传热传质、热力计算、自然通风、机力通风 ABSTRACT This paper analyses simultaneous heat and mass transfer in cooling towers and establishes strict mathematical models for both counter-flow and cross-flow cooling towers. A full package of software, including natural-draught and mechanical-draught, and counter-flow and cross-flow cooling towers, are developed based on proposed models for calculations of size and thermal performance of cooling towers. The computer outputs are compared with field-testing data of industry cooling towers. The results show excellent correlation and consistence between calculated and measured data. 冷却塔计算原理及其应用 杨烽 yf@ 杜成琪 华东电力设计院 dcq@ 一． 前言 冷却塔是工业水循环利用的主要设备。冷却塔中水的冷却过程是一个水和空气两相间 同时发生热质传递的过程，冷却塔理论的任务就是分析和研究这个特定的过程。从传质过程 的表达方式来看，冷却塔热力计算可分为焓差法、压差法和湿差法[1,2]，国内常用的是压差 法和焓差法[3,4] ，但由于其中引入不少简化，既不严格，计算精度也不高，难以适应工业 生产发展带来的新要求。 本文通过对冷却塔中水、气两相的传热传质过程的分析，充分利用现代计算机技术， 提出了严格的逆流塔和横流塔热力计算模型，同时在此基础上开发了含自然通风和机力通风 冷却塔的冷却塔计算软件，并以工程实例验证其正确性。 二． 逆流塔计算模型 [5] 热力学理论表明 ： 确定系统状态参数数目＝组分数－相数＋２ 在冷却塔中，水时单组分单相系，空气可以看作由干空气和水蒸气组成的双组分单相 系，因此需要两个参数来描述水的状态及三个参数来描述空气的状态，可以取 p、t 和 p、 h、x 来分别确定水和空气的状态。因为在冷却塔填料区内压力变化仅几毫米水柱，所以常 压下（约 10 米水柱）进行热力计算时可以忽略压力的变化。另外由于水的不断蒸发，需要 描述水流量的变化。 图一显示了水和空气之间的热质传递过程，热水由塔顶进入，冷空气由塔底进入；热 水自上而下与空气直接接触，进行热质交换而得到冷却，空气则经历一个增温增湿的过程。 q ,t g p h x 1 1 , 2, 2, 2 水 q,t h+dh,x+dx δq dV δh q-dq h,x t-dt