水冷却原理分析论文
水冷却原理分析论文 摘要：在湿式冷却塔中，热水将热量传给空气，由空气带走，散到大气中 去。水向空气散热有三种形式：①接触散热；②蒸发散热；
③辐射散热。冷却塔 主要靠前两种散热，辐射散热量很小，可忽略不计。两种不同温度的物质接触， 热量从温度高的一方传向温度低的一方，称为接触散热。冷却塔中，当低温度空 气通过高温度水面时，水面会通过接触散热，把热量传给空气。
关键词：冷却塔麦克尔公式 在湿式冷却塔中，热水将热量传给空气，由空气带走，散到大气中去。水 向空气散热有三种形式：①接触散热；
②蒸发散热；
③辐射散热。冷却塔主要靠 前两种散热，辐射散热量很小，可忽略不计。
两种不同温度的物质接触，热量从温度高的一方传向温度低的一方，称为 接触散热。冷却塔中，当低温度空气通过高温度水面时，水面会通过接触散热， 把热量传给空气。
蒸发散热通过物质交换完成，即通过水分子不断扩散到空气中来完成。水 分子有着不同的能量，平均能量由水温决定。在水表面附近，一部分动能大的水 分子，克服邻近水分子的吸引力，逃出水面而成为水蒸气。由于能量大的水分子 逃离，水面附近的水体能量变小，因此水温降低，这就是蒸发散热。一般认为蒸 发的水分子，首先在水表面形成一层薄的饱和空气层，其温度和水面温度相同， 然后水蒸气从饱和层向大气中扩散，扩散的快慢取决于饱和层的水蒸气压力和大 气的水蒸气压力差，即道尔顿(D0Lton)定律。
1.麦克尔(Merkel)公式 以往计算冷却塔的水气参数时，把散热和散质分开计算，所以计算参数比 较多。麦克尔引入了焓的概念，把散热和散质统一在焓中，减少了计算参数。全 世界进行冷却塔的热力计算，较广泛地采用麦克尔公式。
设水传给空气流的总热量为，则在面积上的传热量为 它以水面饱和空气层的焓和湿空气中的焓之差，作为从水面向空气中散热 的推动力。实际应用于冷却塔的热力计算时，由于塔的填料形状一般较复杂，其表面 面积不易精确决定。所以，常用填料体积代替其面积，则上式变为：
式中―填料的容积散质系数， ―填料体积，。
麦克尔公式中的容积散质系数，通常是通过模拟试验求得。
2.水的冷却过程 在冷却塔中水的冷却过程由水温、空气的干球温度、湿球温度决定。单位 面积，单位时间的接触散热量为，蒸发散热量为。可分为下图所示的四种传热情 况。
(1)水温大于气温。两种热量都由水面散向空气，,水温降低，水量产生蒸 发损失。
(2),水温和气温相等。接触散热停止，蒸发散热照常进行，,水温降低，水 量产生蒸发损失。
(3)。由于水温低于空气干球温度，从空气向水中产生接触传热；
水面蒸 发散热照常进行，，水温降低。
(4)。同(3)的传热情况，但,所以，即水温不再降低，但蒸发仍在发生。这 是水冷却的极限情况，如果水温继续下降，将产生水温又会升高，所以是水冷却 的极限。
上述情况可用右图举例表示。图中横坐标为水温，纵坐标为单位冷却面积 上的散热量。空气参数：干球温度26.6℃；
湿球温度为15.7℃，大气压力；
相对 湿度0.27,散热系数。由图可见，随着水温的升高，总散热量也在增大，且蒸发散 热量大于接触散热量。由于散热而使水温降低，当水温降到空气的干球温度 26.6℃时，接触散热变为零，只剩下蒸发散热。当水温再降低，接触散热变为负 值，即由空气向水传热，总散热量越来越小。当水温降到湿球温度15.7℃时，水 的蒸发散热量等于空气向水中所输入的接触传热量，总散热量变为零，水温不再 下降。当水温接近湿球温度时，焓差将很小，散热很慢，塔体积必须非常大。从 经济出发，冷却后的水温，总要比空气的湿球温度高几度，即。()称冷却幅高，在设计中冷却幅高取3～5℃。
3.冷却极限的测定 上述水的冷却极限即为空气的湿球温度。当包纱布的温度计上的温度不变 时，其指示的温度即为空气的湿球温度，这表示从纱布上蒸发的水变为水蒸气时， 其所损失的热量等于由接触传热从空气中传给纱布的热量，二者平衡，所以湿球 温度不再变化。这种说法漏掉了一种热量，即辐射传热。为了消除辐射热的影响， 湿球温度计的包纱布部分必须通风。通风不改变辐射量，却使蒸发和接触散热量 增大，但两者传热量之比例不变，这样一来，辐射热就可以忽略不计了。为达到 以上效果，通过湿球部分的风速应达到3m/s以上，不然，测得结果必须作如下校 正：