循环冷却水设备

摘要：给定设计气象参数，采用经验循环冷却水塔型，通过设计计算验证选型的正确性，所选塔形在设计要求的气象条件下完全可以达到工艺设计所要求的参数。

关键词：循环冷却水 冷却塔 选型 热力计算 通风计算 水力计算

正文

华北某能源化工企业，需新建循环冷却水冷却塔项目，以满足新增设备的循环水量需求。

1.基本设计参数

1.1 当地气象参数

进塔空气干球温度1：33℃

进塔空气湿球温度1：27.8℃

大气压力P：980000Pa

1.2 工艺设计参数

单塔处理水量：3900 m3/h

进塔水温t1：43.00℃

出塔水温t2：33.00℃

2.经验循环冷却水冷却塔选型

2.1 塔型：逆流式机力通风冷却塔。

2.2 台数及布置：2台并列布置，四面进风。

2.3 主要结构参数

轴线尺寸：长16.00m，宽 15.00m；进风口：高3.30m，单塔3面进风；淋水面积：16.00m×15.00m；填料高：1.75m ；填料区顶部高：5.00m ；配水管中心高：6m。

2.4 风筒：总高4.20m

2.5 风机：直径8.53m，电机Y315L1-4-W，160kW；

2.6 填料：改性PVC（H=1.75m），热力特性：=2.810.50，

阻力特性：P/ = 9.81AVm，

A = 0.0008q2+0.0088q+0.7612 ，

m = -0.0001q2-0.0008q+2.0315 。

2.7 收水器：改性PVC，阻力系数ξ=1.5。

2.8 配水系统：UPVC，支状稳压，WN喷头，喷头所须最小压力0.4mH2O。

3.工艺计算

3.1 热力计算

逆流塔热力数学模型是，采用近似积分法对方程求解：将温差t=t1-t2分成n等份，n=20，dt=t/n，与水温t2，t2+dt，t2+2dt，……，t2+(n-1)dt，t1对应的焓差h''t-h 分别为 h0， h1，h2， ……，h（n-1），hn，则方程解为：

该计算过程可借助双对数坐标系描述，通过计算机专用软件计算出的结果。求得设计气水比c=0.61。

3.2 冷却塔空气动力计算

根据热力计算结果(热力计算确定了c)，设定不同的进塔风量G1(风速)，计算全塔的阻力H1，并将G1、H1换算到风机的标准工况下(G0、H0)，与该风量在标准工况下所对应的风机全压HFan（由风机特性曲线可查知）比较，直至H0= HFan（或H0略小于HFan），如果H0和HFan相差很大， 应调整风机叶角甚至风机型号，以保证风机工作的平衡点在高效区 。这一过程，数学形式上表现为求风量――风机全压关系曲线（G0―HFan关系曲线，已知）与风量――全塔阻力关系曲线（G0―H0关系曲线）的交点。

通过计算机辅助软件求得的风机工作平衡点如下：

3.2.1 塔的工作点参数

设计气水比 λc=0.61

进塔空气量 G1= 229.86×104m3/h，

风机叶片安装角 α=15°，

单塔冷却水量 Q ==4000m3/h 。

3.2.2 配套电机功率核算

风机轴功率（风机的输入功率，电机的输出功率）Pt按下式计算：

Pt=式中：

G ――实际出塔空气量，G=G2=G0， m3/h；

H' ――风机在实际工况下的全压，H'=H1；

t ――风机全压效率， t=0.8897；

则：Pt=117.14KW。

电动机功率N按下式选用：N≥KPt / c，式中：

K ――功率储备系数，轴流风机K为1.05～1.10，取K=1.10；

c――风机总机械效率， c=0.95；

则： N≥117.14×1.10/0.95=135.63KW，

故： 可选用N=160KW的电机。

3.3 水力计算:

计算说明: 该设计未考虑沿途泄流量的损失,以全部水量均匀在20支支管中来进行计算,.取最远处的M点处的喷头作为控制点.

OA段的阻力损失HOA

Q=5000T/h,LOA =3.1 m,dj=900mm，查《给水排水设计手册》第一册P370页得=2.18m/s,=5.89，hOA==3.15.89/1000=0.018(mh2o)

OA段的局部阻力损失hOA’

查《给水排水设计手册》第一册得ξ90°=1.27

hOA’=ξ90°×=1.07×=0.26(mh2o)

综上得OA段的阻力损失为

HOA=hOA+hOA’=0.018+0.26=0.278(mh2o)

配水系统示意图

各段计算如上，求的管网的阻力损失

H=4.536(mH2O)

经测试喷头前的最小工作压力是0.4mH2O

则冷却塔管网入口处的回水压力是H=4.536+0.4=4.936(mH2O)

4.结论

针对给企业所在的地的气象条件和给定的设计参数，通过设计计算，该塔型完全能满足工况要求。

参考文献：

《给水工程（四）》，中国建筑工业出版社，1999年

《工业循环冷却水设计规范》，GB/T50102-2003

《化工企业冷却塔设计规定》，HG 20522-92

《给水排水设计手册》，第4册工业给水处理，2002年

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。