論文：噴射式冷卻塔試驗(yàn)管理
噴射式冷卻塔的構(gòu)造
1分水器2噴管和噴嘴3出塔水管4過(guò)濾器5集水槽6收水器
2試驗(yàn)用噴射塔的結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)
為了研究噴射式冷卻塔的空氣動(dòng)力性能（噴霧引射性能）和熱工性能（噴霧冷卻性能），在清華大學(xué)空調(diào)試驗(yàn)室建成了一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該臺(tái)由試驗(yàn)用噴射塔、空氣處理系統(tǒng)、水系統(tǒng)和量測(cè)儀表組成。
試驗(yàn)用的噴射塔斷面尺寸可以改變，塔中噴嘴布置可能有若干方案，噴射塔長(zhǎng)可以調(diào)整，噴射水壓、進(jìn)塔空氣參數(shù)和進(jìn)塔水溫都可以控制。
噴嘴是試驗(yàn)用噴射塔斷面示意圖。塔共有3排噴管，每排噴管上可布置5～7個(gè)噴嘴。圖3是空氣處理系統(tǒng)，可將室外新風(fēng)及一部分回風(fēng)的混合物處理到試驗(yàn)要求的參數(shù)，該系統(tǒng)有送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)、加濕器和加熱器。圖4是水系統(tǒng)原理圖，水系統(tǒng)則向噴射塔供應(yīng)溫度一定的熱水，水溫由電加熱控制，電加熱熱量不足時(shí)還可以啟動(dòng)水系統(tǒng)中的燃油熱水鍋爐。
3.試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)工況
3．1空氣動(dòng)力試驗(yàn)
為了分析影響噴射塔內(nèi)誘導(dǎo)空氣能力的諸因素，進(jìn)行了各種工況的試驗(yàn)。每種試驗(yàn)工況下都測(cè)出了進(jìn)塔空氣量L及同一時(shí)間的噴水量Q，進(jìn)而求出氣水比λ，λ=L/Q
3.2熱工性能試驗(yàn)
為了尋找影響塔內(nèi)水溫降的諸因素，進(jìn)行了各種工況的試驗(yàn)，在每種工況下都測(cè)出了進(jìn)、出水溫度tw1和tw2，.求出水溫降Δt，同時(shí)測(cè)出進(jìn)塔空氣的干球溫度t和濕球溫度ts。
4.試驗(yàn)結(jié)果及分析
4．1空氣動(dòng)力試驗(yàn)
4．1．1噴嘴間距及邊界條件相同時(shí)，噴射塔的氣水比隨噴壓變化而變化的情況如圖5-7所示，其中邊界尺寸A保持不變。
由這些圖中可以看出兩點(diǎn)：一是氣水比隨噴嘴間距K及S的增大而增大；二是氣水比隨噴壓的.增大而增大，達(dá)到一定值后不再變化。
雖然氣水比λ的增加將會(huì)改善冷卻效果，但是投資增加，而過(guò)大地增加噴壓還會(huì)增加能耗。另外，從圖5～7可看出，K×S由250×50（mm）增至280×60（mm）時(shí)，λ的增幅已經(jīng)下降，而且噴壓p增至0.15MPa后，λ的增勢(shì)已不明顯。所以在噴射塔的設(shè)計(jì)中宜取K×S=280×60（mm），運(yùn)行中宜取p=0.1～0.15MPa。
4．1．2邊界尺寸不同時(shí)，噴射塔的氣水比隨噴壓變化而變化的情況如圖8所示。圖8是在K=250mm，S=60mm，A值不變（90mm），B值變化了兩次（155、125mm）條件下得得到試驗(yàn)曲線。該圖說(shuō)明，當(dāng)噴射塔斷面尺寸一定及噴壓相同時(shí)，邊界尺寸大者，氣水比也大。不過(guò)從圖8可見(jiàn)，當(dāng)噴壓p由0.1變化至0.2MPa的范圍內(nèi)，氣水比的增幅快慢明顯減小，亦即這時(shí)增大A或B，λ值的增加量不會(huì)很大，因?yàn)槌叽鏏或B過(guò)大時(shí)，噴射水流的誘導(dǎo)能力不起作用。所以無(wú)需加大A或B。
氣水比與噴壓的關(guān)系
4．2熱工性能試驗(yàn)
4．2．1水溫降隨噴壓變化而變化的情況如圖9所示。圖9同時(shí)也說(shuō)明了塔長(zhǎng)變化對(duì)水溫降的影響。
由圖可見(jiàn)，在塔長(zhǎng)、進(jìn)塔水溫及進(jìn)塔空氣濕球溫度一定的條件下，水溫降值隨噴壓增加而略有減小，這與噴壓增加時(shí)，氣水比增大而有利于熱濕交換的結(jié)論似有矛盾。不過(guò)隨著噴壓增高、液滴速度加快，空氣與液滴接觸的時(shí)間縮短，確實(shí)可能抑制水溫降增加的趨勢(shì)，使水溫降不但不再增加，反而有減小。
水溫降與噴壓的關(guān)系
4．2．2水溫降隨進(jìn)塔空氣濕球溫度變化而變化的情況如圖10、11所示。
由此可見(jiàn)，在塔長(zhǎng)、噴壓和進(jìn)塔水溫一定的條件下，水溫降隨進(jìn)塔空氣濕球溫度的升高而減小。這一現(xiàn)象的理論解釋如下。
由于噴射式冷卻塔為順流換熱模型，塔內(nèi)熱濕變換的推動(dòng)力就是液滴表面飽和空氣層的焓值與進(jìn)塔空氣焓值之差，而進(jìn)塔空氣的焓值主要取決于其濕球溫度。當(dāng)進(jìn)塔空氣濕球溫度增高時(shí)，其焓值增大，因而上述焓差就減小，塔內(nèi)空氣與水熱濕交換推動(dòng)力也減小，因而水溫降變小。反之水溫降就變大。
一般地說(shuō)，進(jìn)塔空氣的干球溫度對(duì)水溫降影響不大，但當(dāng)時(shí)塔空氣干、濕球溫度接近時(shí)，即進(jìn)塔空氣接近飽和狀態(tài)時(shí)，塔內(nèi)水溫降也不大，這是因?yàn)樵谶@種情況下只存在溫差散熱而不存在蒸發(fā)散熱的緣故。試驗(yàn)過(guò)程中多交出現(xiàn)過(guò)這種情況。由此可見(jiàn)，噴射塔用在空氣相對(duì)濕度較小的地方比用在潮濕的地方更有利。
4．2．3塔內(nèi)水溫降隨進(jìn)口水溫變化而變化的情況如圖12所示。由圖可見(jiàn)，在塔長(zhǎng)、噴奔和進(jìn)塔濕球溫度一定的條件下，隨著進(jìn)塔水溫升高，水溫降也加大。這是因?yàn)椋疁馗邥r(shí)，水滴周圍的飽和空氣層溫度也高，因而水蒸氣分壓力也大，所以它與進(jìn)塔空氣之間水蒸氣分壓力差加大，這就有利于水分蒸發(fā)及散發(fā)熱量。
水溫降與進(jìn)塔水溫的關(guān)系
因此，噴射式冷卻塔對(duì)冷卻高溫或中溫的熱水更有利。
4．2．4塔長(zhǎng)對(duì)水溫降的影響從圖9及圖12中都可以看出。總的說(shuō)來(lái)塔越長(zhǎng)，水溫降越大。但是，試驗(yàn)表明，塔長(zhǎng)由2060增至2500mm時(shí)，水溫降增幅已明顯地低于塔長(zhǎng)由1700增至2060mm時(shí)的增幅，所以塔長(zhǎng)不宜超過(guò)2500mm。
4．2．5由于現(xiàn)有噴射塔的分水器（中間還有水過(guò)濾網(wǎng)）均位于塔體一側(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)模塊化組合，因此如能將分水器布置在塔頂，使分水排管變成垂直布置則可為不同容量噴射塔按標(biāo)準(zhǔn)模塊組合創(chuàng)造條件。為了研究該做法的可能性，將噴嘴排管改成了垂直布置并保持間距280mm，此時(shí)噴嘴的縱向間距仍保持60mm，在tw1=37℃和tw2=27℃條件下進(jìn)行了熱工試驗(yàn)，結(jié)果表明，水溫降不但未減小，且略有增大，均達(dá)5℃以上。
5.結(jié)論
5．1影響噴射式冷卻塔氣水比大小的主要因素是噴嘴間距和噴壓，氣水比越大，越有利于塔內(nèi)空氣與水的熱濕交換，水溫降也截止大。但是，過(guò)分增大噴嘴間距及噴壓并無(wú)好處，將帶來(lái)塔尺寸的增大、初投資及能耗的增加。綜合試驗(yàn)結(jié)果，建議噴射塔的K×S值取280×60（mm），噴壓取0.1～0.15MPa。
5．2塔長(zhǎng)對(duì)噴射塔內(nèi)水溫降有一定影響，塔長(zhǎng)不夠時(shí)，空氣與水來(lái)不及進(jìn)行熱濕交換，所以水溫降不大；而塔太長(zhǎng)則水溫降增加不明顯，且初投資及占地面積都將增加。試驗(yàn)表明，塔長(zhǎng)不超過(guò)2500mm為宜。
5．3對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸一定的噴射塔而言，影響水溫降的主要因素是進(jìn)塔空氣參數(shù)、進(jìn)塔水溫及噴壓。當(dāng)進(jìn)塔水溫及噴壓一定時(shí)，進(jìn)塔空氣濕球溫度越低，水溫降越大。所以，為得到足夠大的水溫降，不能將噴射塔用于室外空氣濕球溫度太高的地區(qū)。試驗(yàn)表明，進(jìn)塔空氣濕球溫度最好不要超過(guò)28℃，否則水溫降將達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
5．4試驗(yàn)表明，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸一定的噴射塔來(lái)說(shuō)，在一定范圍內(nèi)，只要調(diào)節(jié)噴壓就可滿足各種負(fù)荷（冷卻水量）的變化要求，而水溫降變化仍可滿足要求。噴射塔的這一特性，使其具有較大的使用靈活性。在特殊情況下，為了減小塔的尺寸及占地面積，可以使用更高的噴壓。噴射塔的這個(gè)特性又叫"等效擴(kuò)容性"。
5．5試驗(yàn)表明，可以將分水器放在塔頂，以便做成模塊組合式噴射冷卻塔。
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