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1、冷却塔冷却效率评价方法摘要： 利用图形法和EXCEL电子表格编程,对冷却塔冷却效率作出简单直观的判断,既方便又准确,大大简化了计算程序。1前言 冷却塔的热热力计算算相当复复杂，手手算程序序尤其繁繁琐，并并且还涉涉及到查查表，而而目前市市场上虽虽然有一一些商业业性的软软件，但但大部分分是针对对小型玻玻璃钢冷冷却塔设设计的，对对于大型型的工业业冷却塔塔而言，计计算起来来误差较较大，并并且使用用起来不不方便，图图形法分分析能省省去计算算，但存存在只能能定性分分析而不不能定量量分析等等缺陷，考考虑到焓焓差法计计算是冷冷却塔热热力计算算的基础础理论，结结合冷却却塔工艺艺热平衡衡图，笔笔者采用用EXCCE
2、L电电子表格格设计了了热力计计算程序序，只需需具备EEXCEEL编辑辑公式的的能力就就可直接接操作，操操作简单单，方便便实用。非非常适合合于从事事冷却塔塔设计和和运行管管理的工工程技术术人员使使用。2理论分析析.(1)Q：冷却水水量，mm3/h xxv:容容积散质质系数，kkg/mm3hk:蒸发水水量散热热系数 ii,i”空空气焓值值，饱和和焓值，kkJ/kkg Cw:水的比比热，kkJ/kkg式(1)中中右边表表示冷却却塔的冷冷却任务务的大小小,称冷冷却数或或交换数数。与设设计的进进出水水水温、温温差以及及大气气气象条件件决定的的 ,左左边为选选定的淋淋水填料料所具有有的冷却却能力，称称冷却
3、特特性数,与选择择填料的的热力性性能和气气水比有有关,对对于给定定的冷却却任务而而言,可可以选择择适当的的填料以以及填料料体积来来满足冷冷却任务务。（11）式右右边可用用1所示示的冷却却塔工艺艺热平衡衡形象地地表述水水与空气气之间的的关系及及焓差推推动力。图1:冷却却塔工艺艺热平衡衡图1中ABB线为饱饱和焓曲曲线，与与进出水水温度tt1和t2有关，CCD线为为空气操操作线，CC点对应应为进塔塔空气焓焓，D点点对应为为出塔空空气焓， CD线线与取决决于大气气条件、气气水比以及温温差。其其中,ttm为平均均温度，。3 评价结合图1的的原理，利利用EXXCELL编程计计算冷却却效率，可可以简化化查表
4、步步骤，既既方便又又快捷。图6：冷却却塔冷却却数计算算表格的的表头制制作首先设计如如图6所所示的表表头，图图中BH项为为设计者者直接填填入数值值,IX项为为计算机机自动显显示值处处,下面面分步介介绍自动动计算表表格的设设计。1).饱和和水蒸汽汽压力的的计算 计算饱饱和水蒸蒸汽压力力式中T=2273+（为空气气温度）Pq=998.006510E（kppa）则相当于湿湿球温度度的水水蒸气压压力编写写方法是是用鼠标标单击KK6处，然然后在如如图所示示的编辑辑输入=98.0655*100(00.01141996-33.14423005*(10000/(2733+D66)-110000/3773.116
5、)+8.22*Lgg(3773.116/(2733+D66)-0.0002448044*(3373.16-(2773+DD6),输输完之后后单击编编辑栏右右侧的等等于号，待待屏幕弹弹出对话话框，再再单击“EEnteer”键键，此时时相当于于湿球温温度水水蒸气压压力公式式编辑完完毕。同同理，相相当于干干球温度度的水水蒸气压压力编写写方法是是用鼠标标单击LL6处，将将上式中中的D66改为EE6即可可。2）.相对对湿度的的计算相对湿度可可按进行计算，则相对湿度度的编写写方法是是用鼠标标单击MM6处，然然后在如如图所示示的编辑辑栏输入入=（KK6-00.000066628*F6*(E66-D66)）/
6、L6,输完之之后单击击编辑栏栏右侧的的等于号号，待屏屏幕弹出出对话框框，再单单击“EEnteer”键键，此时时相对湿湿度的公公式编辑辑完毕。3)湿空气气容重的的计算湿空气容重重可按进行计算，则湿空气容容重编写写方法是是用鼠标标单击NN6处，然然后在如如图所示示的编辑辑栏输入入= (F6-M6*L6)/0.2877/(2273+E6)+M66*L66/0.46115/(2733+E66)，输输完之后后单击编编辑栏右右侧的等等于号，待待屏幕弹弹出对话话框，再再单击“EEnteer”键键，此时时湿空气气容重公公式编辑辑完毕。4）气水比比的计算算气水比按进行计算，则气水比编编写方法法是用鼠鼠标单击击O
7、6处处，然后后在如图图所示的的编辑栏栏输入= N66*H66/10000/G6，输输完之后后单击编编辑栏右右侧的等等于号，待待屏幕弹弹出对话话框，再再单击“EEnteer”键键，此时时气水比比公式编编辑完毕毕。5）饱和空空气焓的的计算为方便统一一的公式式编辑，同同时省去去查表的的步骤，可可引入内内田秀雄雄1给出饱饱和焓与与温度的的关系式式: ,即图中中的ABB线，此此关系式式在200400误差差仅为11%，因因此t11对应的的饱和空空气焓的的编写方方法是鼠鼠标单击击P6处处，然后后在如图图所示的的编辑栏栏输入= 8.2655-0.24*B6+0.002544*B662，输输完之后后单击编编辑栏
8、右右侧的等等于号，待待屏幕弹弹出对话话框，再再单击“EEnteer”键键，此时时t1对对应的饱饱和焓公公式编辑辑完毕。tt2、tm对应的的饱和焓焓编写方方法同tt1对应的的饱和空空气焓的的编写方方法，将将上式中中的B66改为CC6、JJ6即可可。6）进出塔塔空气焓焓值的计计算由图1可以以看出进进塔空气气焓可近近似等于于湿球温温度对对应的饱饱和空气气焓，因因此i11编写方方法同tt1对应的的饱和焓焓，只是是将上式式中的BB6改为为D6。空空气操作作线CDD上任意意一点可可用求出出。因此此i2编写方方法是鼠鼠标单击击T6处处，然后后在如图图所示的的编辑栏栏输入= S66+I66/O66，输完完之后
9、单单击编辑辑栏右侧侧的等于于号，待待屏幕弹弹出对话话框，再再单击“EEnteer”键键，imm编写方方法是鼠鼠标单击击u6处处，然后后在如图图所示的的编辑栏栏输入= (SS6+tt6)/2。7）逆流流塔冷却却数的计计算 考虑虑到计算算精度，逆逆流塔冷冷却数的的计算积积分采用用辛普逊逊（Siimpsson）二二段公式式作简化化计算：则编写方方法是鼠鼠标单击击V6处处，然后后在如图图所示的的编辑栏栏输入= I66/6*(1/(P66-T66)+44/(RR6-UU6)+1/(Q6-S6)，输输完之后后单击编编辑栏右右侧的等等于号，待待屏幕弹弹出对话话框，再再单击“EEnteer”键键。8）横流塔塔
10、冷却数数的计算算先按求逆流流塔冷却却数的方方法求出出n,再除以以修正系系数F00。F0的编写写方法是是鼠标单单击W66处，然然后在如如图所示示的编辑辑栏输入入= 11-0.1066*(11-(QQ6-TT6)/(P66-S66)3.55，输完完之后单单击编辑辑栏右侧侧的等于于号，待待屏幕弹弹出对话话框，再再单击“EEnteer”键键。HH的编写写方法是是鼠标单单击X66处，然然后在如如图所示示的编辑辑栏输入入= VV6/WW6，输输完之后后单击编编辑栏右右侧的等等于号，待待屏幕弹弹出对话话框，再再单击“EEnteer”键键。此时时整个计计算程序序编写完完毕。用用此程序序校验手手算值（上上海科学
11、学技术出出版社119811年出版版的冷冷却塔及及中国建建筑出版版社19986年年出版的的给水水排水设设计手册册第44册书中中的例题题（见表表1）。表1：手算算和电算算结果对对照表塔型逆流塔（22）横流塔（33）参数气水比0.50.60.91.0进塔温度（）40.24440.24440.24445出塔温度（）32323235干球温度（）25.725.725.724干球温度（）22.822.822.830大气压力（KKpa）99.655899.655899.655899.2993结果手算冷却1.02440.86110.69220.6133电算冷却0.970.820.680.63差值（%）5.56%
12、5%1.76%2.7%从表1可以以看出手手算和电电算值结结果相差差不大（11.766%55.566%）,因此采采用此程程序可信信度较高高。下面结合某某横流塔塔几种不不同的测测试工况况，利用用此EXXCELL程序对对其判断断（见图图7）。表2：某大大型横流流塔设计计及测试试情况项目设计条件测试工况11测试工况22测试工况33水量（m33/h）3300352035203150干球温度（）3332.336.231.4湿球温度（）2829.126.05526.277进水温度（）4337.439.17739.144出水温度（）3331.833.16632.111风量（m33/h）243000024600
13、0024200002530000大气压力（KKpa）99.966100.99101.44299.966图7：某横横流塔冷冷却数计计算结果果值将测试的三三个工况况的BF项直直接填入入表格中中,然后后用鼠标标单击II6处,按住鼠鼠标,按按住鼠标标左键不不放,将将鼠标拖拖至X66处,将将鼠标移移至X66右下角角,待光光标变成成小“+”时,按住鼠鼠标左键键不放,将鼠标标移至第第9行,就可完完成复制制工作,在7、88、9行行处计算算机可以以自动显显示数值值，测试试工况11冷却数数计算值值大于设设计值，填填料的容容积散质质系数比比设计值值大,能能满足冷冷却任务务,而测测试工况况2、33均低于于设计值值(工
14、况况2是在在该冷却却塔运行行六年后后进行测测试的，工工况3是是该冷却却塔在更更换填料料后进行行测试的的)，尤尤其是运运行六年年后，填填料的容容积散质质系数下下降幅度度较大，已已不能满满足冷却却任务的的需要。而而改造后后也未达达到设计计任务的的要求，因因此还存存在着改改造的缺缺陷。单单纯从冷冷却数的的大小不不容易看看出冷却却效率降降低多少少，可以以将不同同工况下下的冷却却数修正正到设计计条件下下，求出出出水温温度或水水量。具具体操作作步骤见见图8、图图9。图8：修正正至设计计条件下下出水水水温校核核图将设计条件件下的工工况复制制至第110行处处，然后后保持水水量不变变，将出出水温度度空出，再再在
15、空栏栏处填入入出水温温度，直直至填入入的温度度满足测测试工况况条件下下的冷却却数值。由由图可以以看出，修修正到设设计条件件下，出出水图9：修正正至设计计条件下下出水水水温值水温为322.5时，满满足要求求，因此此该塔的的冷却效效率为（443-332.55）/（443-333）1000%=1105%，同理理可将工工况2、33修正到到设计条条件下得得到出水水温度为为33.9和和33.2，因因此冷却却塔效率率分别为为91%和988%。分分析其改改造不成成功的原原因主要要有： 填料料片间距距过大，水水力停留留时间短短 由于于横流塔塔百叶窗窗的安装装角度不不合理，同同时由于于横流塔塔支撑架架多，在在安装
16、过过程中不不可避免免地在原原百叶窗窗上开孔孔，如果果对有孔孔部位不不进行修修补，横横流塔溅溅水相当当厉害，尤尤其在不不开风机机时加剧剧，造成成冬季百百叶窗易易结冰，导导致百叶叶窗及挡挡水板变变形，向向外凸出出，水直直接冲击击边层填填料，形形成水幕幕，并且且自上而而下越来来越密，无无形中增增加了风风机的运运行阻力力，减少少了风量量，同时时水幕对对边层填填料具有有冲击破破坏作用用，加剧剧了填料料的部分分垮塌。因因此在改改造过程程中不可可忽视，在在挡水板板凸出处处再插入入新的挡挡水板。未综合考考虑整个个气室的的配风均均匀性，填填料安装装没有按按照上密密下疏的的原则，同同时填料料安装并并未交错错安装，
17、影影响了填填料的热热力性能能。由于横流流塔内部部结构本本身复杂杂，填料料支撑架架过多，同同时每层层填料间间安装了了填料框框，无疑疑这些增增加了风风机的阻阻力，对对于钢筋筋支撑架架而言，要要改造已已很困难难，但可可以撤消消填料框框架，用用相同材材质的PPVC板板代替填填料框架架。减少少风机的的运行阻阻力。由于风机机的抽吸吸作用，有有部分水水飘落在在收水器器与填料料之间，未未经过充充分换热热，由上上自下逐逐渐增加加，因此此可考虑虑略微增增加原底底部12层填填料深度度，以保保证充分分换热。当然单凭某某一工况况的测试试就对冷冷却塔的的热力效效率作出出评价，不不是非常常严谨的的，如要要对冷却却塔作出出科
18、学合合理的判判断，按按照NDDGJ889-889工工业冷却却塔测试试技术规规定要要求，需需对冷却却塔进行行全面测测试，测测试项目目包括大大气参数数，进出出水温，进进塔空气气量，出出塔空气气干湿球球温度，塔塔各部分分风阻，风风机全压压，至少少测出115个不不同的工工况，然然后在不不同工况况下，计计算出冷冷却数及容积积散质系系数，用用最小二二乘法，得得出式（22）和式式（3）（22）.（33）：气水比比，kgg/kggg:通风密密度，kkg/mm2sq:淋水密密度，kkg/mm2sA.B：试试验常数数m.n:试试验指数数根据此关系系校核在在设计条条件下的的出水水水温或水水量，然然后对冷冷却塔效效率
19、高低低作一评评价。同同样可以以采取EEXCEEL方法法对其进进行编辑辑,在此此不再赘赘述。4.结束语语采用EXCCEL表表格对冷冷却塔冷冷却效率率进行编编程，使使得烦琐琐的计算算变得轻轻松，工工作效率率大大提提高，需需要几个个工作日日时间只只需几分分钟就可可完成，为为冷却塔塔计算提提供了方方便，对对冷却塔塔的运行行状况做做到心中中有数,为冷却却塔改造造和开发发提供可可信的依依据。参考文献：1赵振振国.冷冷却塔.北京：中国水水利水电电出版社社，19997.62李德德兴.冷冷却塔.上海：上海科科学技术术出版社社，19981.3给给水排水水设计手手册第第4册.北京：中国建建筑工业业出版社社，19986.