華北理工水質工程學Ⅰ課件23水的冷卻-3水冷卻的理論基礎

1、23-3水冷卻的理論基礎一、濕空氣的性質： 多種氣體（干空氣）（N2、O2、1、空氣的組成： CO2） 水蒸氣（H2O） 大氣中的水蒸氣含量低，大都處于過熱狀態(tài)。過熱狀態(tài)：水蒸氣的不飽和的狀態(tài)， 或者說水蒸氣溫度高于其飽和溫度。 (一)、濕空氣的熱力學參數：1、壓力：（1）、 濕空氣的壓力： P=Pg+Pq（KPa） Pg干空氣的分壓力， Pq水蒸氣的分壓力。 由理想氣體狀態(tài)方程： PV=GRT10-3 G氣體質量（），V氣體體積,（m3） T氣體絕對溫度， R氣體常數。 方程用于干空氣和蒸氣得： Pg= g Rg T10-3（KPa） Pq= q Rq T10-3（KPa） g q干空氣和水

2、蒸氣的密度/m3 Rg干空氣的氣體常數， Rg =287.14 J/kgK Rq蒸氣的氣體常數， Rq=461.53 J/kgK (2)飽和水蒸氣的分壓力： 空氣在某一恒溫下，吸濕能力達到最大時，空氣中的水蒸氣處于飽和狀態(tài)，稱為飽和空氣。 這時水蒸氣的分壓稱為飽和蒸氣壓力。(Pq) 水蒸氣的分壓Pq在0 Pq范圍內變化。 Pq與溫度的關系：溫度范圍：0100 紀利公式： T為絕對溫度，K T=273.15+，氣溫（） Pq飽和蒸氣壓。（f/2） 2、濕度： （1）、絕對濕度每m3濕空氣中所含水蒸氣的質量。 其值等于密度q 同樣，飽和空氣的絕對濕度q （2）相對濕度（濕度比）（ ） 空氣的絕對濕

3、度q和相同溫度下飽和空氣的絕對濕度q的比值： 飽和時：=1.0 由Pq和Pq公式，可知： 還可得： ，空氣的干、濕球溫度 PP 和的飽和水蒸氣壓力,kPa P大氣壓力。kPa （3）含濕量：（比濕） 在含有1干空氣的濕空氣混合氣體中，所含水蒸氣的質量 x。（kg/kg) 可得 飽和時 =1.0 含濕量達到最大值(x) 已知含濕量x，可求得Pq、Pq 3、濕空氣的密度（）: 1m3濕空氣中所含的干空氣和水蒸氣在各自分壓下的密度（g ；q）之和。 =g+q kg/m3 由前面的公式 可計算也可查圖表。 4、濕空氣的比熱：（Csh）(kJ / kg ) 使總質量為1kg的濕空氣（干空氣+xkg水蒸氣

4、） ，溫度升高1所需的熱量。 Csh=Cg+Cqx Cg干空氣的比熱 (kJ / kg ) Cg 1.0 kJ / kg 壓力一定，溫度 H=H+H 冷卻塔的常規(guī)工作。（2）當tf= H=H 個別冷卻塔的 工作工況。 (3)當tf H=H一H 蒸發(fā)散熱量=空氣傳給熱量 (4)當tf= H=0 液面溫度達到冷卻極限值 H=0 5、四季的變化：冬季 H H占主導 5070% （傳導傳熱） 夏季H 并且多數情況 H 但H可保證冷卻量。 設計按最不利情況：夏季。 三、冷卻散熱量1、單位時間內接觸傳熱量 dH=(tf)dF （kJ/h） tf水和空氣的溫差 接觸傳熱(熱傳導)系數kJ/.h. dF傳熱面

5、積 2、單位時間內蒸發(fā)散熱量： 蒸發(fā)水量：dQu=p(PqPq) dF（/h）p以分壓差為基準的散質系數/.h. KpaPqPq空氣中的蒸發(fā)分壓差。 還可： dQu=x(x x) dF（/h） x以含濕量差為基準的散質系數； /.h. x x空氣中的含濕差。/ 蒸發(fā)帶走的熱量： dH=0 dQu +Cq(tf) dQu 可忽略3、水散發(fā)的總熱量：H dH= dH+dH (tf) dF+ 0 dQu =(tf)dF+ 0 x(x x)dF（kJ/h） 塔中填料總面積為F（水滴總面積或水膜總面積） 則:式中：tf；x是接觸面積中的位置函數（很復雜） 用平均值代替：(tf)m塔內水溫與空氣溫差的平均值； (x x)m塔內空氣含濕量差的平均值。 /（干） 則： x= x 1+ x 2+ x1+ x2 x 1、x 2空氣進出塔溫度t1、t2時，對應空氣飽和含濕量；/（干） x1、x2進出塔空氣含濕量；/（干） P大氣壓。 習慣上：填料用體積V，而不用面積F。 dH =dH+dH= v(