冷卻塔濕球溫度計原理及相濕度

1、濕球溫度計原理測θ和τ的干、濕度溫度計見圖5-4。干球溫度θ是用一般溫度計測得的圖5-4中的左邊一支。而測濕球溫度的溫度計圖5-4中的右邊一支，它的水銀球上包一層濕紗布紗布的下端浸入在充水的容器之中，使空氣與水不直接接觸，測得的溫度稱為濕球溫度，用τ表示，該溫度實際上是在當地當時的氣溫條件下，水冷卻所能達到的最低溫度。濕球溫度計上的紗布在毛細管作用下，紗布表面吸收了一層水，在空氣不飽和的情況下，這層表面的水不斷蒸發，蒸發所需要的熱量由水中取得，因而水溫逐漸降低。這里存在著兩種散熱：一種是空氣向水進行傳導散熱；另一種是水向空氣進行蒸發散熱，現分析在tfθ時的水向空氣傳熱。空氣向水的傳導散熱：設剛開始時，紗布上表面這層水的溫度為tf，空氣溫度為θ，開始時因tfθ，水向空氣傳熱，當tf下降后，在tf=θ時，Hα=0，當tf再下降，到θtf時存在著θ-tf的溫度差，這個溫度差是空氣向水傳導散熱的推動力，這樣，空氣向紗布與空氣的交界面傳遞熱量，再通過紗布把空氣的熱量傳給水。設水銀球上蓋的濕紗布面積為F，傳熱系數為α，則空氣向濕紗布交界面傳遞的熱量為：αθ-tfF，此值隨tf的下降而增加。同時紗布交界面的水也在不斷地向空氣傳遞熱量，進行蒸發散熱，使水溫T不斷下降，當紗布層水溫T降低到τ時tf=τ＜θ，水層的溫度不再下降了，這時：水的蒸發散熱=空氣傳遞給水的熱量，處于動態平衡狀態。這時候紗布水層上的溫度τ稱為濕球溫度，這時空氣向水層傳遞的熱量達到最大值，即為αθ-τF。那么這時候水層向空氣蒸發散熱量是多少呢當紗布水層溫度達到τ時tf=τ＜θ，水層交界面達到飽和蒸氣，其飽和蒸氣分壓力為P″τ，而空氣溫度為θ時的蒸氣分壓力為Pθ，P″τPθ，它們的蒸氣分壓力差為P″τ-Pθ，這個分壓力差就是紗布水層繼續向空氣蒸發散熱的推動力。就是說這時存在著空氣向水進行傳導散熱的推動力是θ-τ的溫度差；水向空氣進行蒸發散熱的推動力是P″τ-Pθ分壓力差。空氣向水進行傳導散熱量為αθ-τF，而這時的蒸發散熱量是多少設水的汽化熱為γkcalkg，γ=γ0+0、47，汽化熱γ0=597、3kcalkg。設βp為壓差蒸發散熱系數，代表單位蒸氣壓力下，單位面積上水汽蒸發量kgm2·h·atm。那么水層溫度降到τ時，紗布水層的蒸發散熱量為：γβpP″τ-PθF，因為這時空氣向水的傳導散熱=水層向空氣的蒸發散熱，處于動態平衡狀態，則得：則可得空氣中水蒸氣的分壓力Pθ為：通過實驗得αγβp=0、000662P，代入式5-41得：這就是前面論述的式5-20的由來。2、精確測定濕球溫度τ要注意的問題1必須保證水銀球完全被濕紗布覆蓋：2空氣的速度風速必須要足夠大，一般要求風速在3～5ms以上，這樣周圍環境傳來的輻射熱的影響可忽略不計，只存在空氣傳遞來的熱量對濕球溫度τ的影響。3補充水的水溫應與濕球溫度τ相等。滿足上述三條后，空氣流速風速可以在較大范圍內變化即不一定要在3～5ms之內，從而不影響濕球溫度的測定值。在現場實際測定時，把阿斯曼通風干、濕球溫度計放在搭好的棚內即要求通風而又不在太陽下，溫度計應放在距地面210m處，又要距冷卻塔有一定的距離，防止冷卻塔出來的濕空氣凝結水滴的影響，但也不要太遠。測定讀數間隔時間為10～20min一次。測點布置的數目，中小型冷卻塔可布置2個以上測點：大型冷卻塔要求布置4個以上測點，然后取各測點相加后的算術平均值。但一般玻璃鋼冷卻塔的測試往往都只布置一個測點。3、濕球溫度對水蒸發散熱冷卻的意義。濕球溫度τ對水蒸發冷卻的意義主要有以下兩條：1濕球溫度τ代表當地當時的氣溫條件下，水可能被冷卻的最低溫度，即冷卻塔出水溫度t2的理論極限值即在理論上冷卻塔的出水溫度t2可達到τ的溫度。當要求冷卻后的水溫t2越接近濕球溫度時，冷卻越困難，要使t2接近于τ，則冷卻塔的尺寸和體積會增加很多，就會大幅度地增加造價而很不經濟。一般冷卻塔的出水溫度t2等于或大于τ3～5℃即t2-τ≥3～5℃，t2-τ稱為冷幅高，是衡量冷卻塔冷卻效果好與差的重要指標。上海地區設計的標準型低溫塔冷卻塔出水溫度t2=32℃，設計采用的τ為28℃，則t2-τ=4℃。2先簡述一下絕熱飽和溫度θB的概念。當空氣溫度θ不變時，濕空氣焓i和相對濕度均隨含濕量X的增加而增加，隨X的含量減少而減少。當含濕量X增加到使濕空氣達到飽和時，則濕空氣就不再吸收水蒸氣了，就是說拒絕吸收水中蒸發出來的散熱量。這時空氣中的水蒸氣分壓力從Pθ上升到P″θ，=1，X和i值都達到了最大值。這時的X和θ分別稱為飽和含濕量和飽和濕度，而此時濕空氣拒絕吸收水中蒸發的熱量，故這時的飽和溫度稱為絕熱飽和溫度，用θB表示。濕球溫度τ與濕空氣的絕熱飽和溫度θB在物理概念上是完全不同的，但濕球溫度的數值與空氣的絕熱飽和溫度的值是相等的，即τ=θB，這一性質使得水的最低冷卻溫度與空氣的絕熱飽和溫度相等。在空氣含熱量計算圖中圖5-3與=1相交的溫度θB就等于濕球溫度τ，因此，冷卻過程的理論分析，可以根據濕空氣的焓濕圖來進行。

冷卻塔設計與計算冷卻水溫Δt

進冷卻塔的熱水溫度為t1，經冷卻后的出塔水溫為t2，則水的冷卻溫度Δt=t1-t2。Δt的大小決定于塔的形式和大小、采用的通風方式和填料等。應由生產工藝根據水所冷卻的設備和的特性，經熱工計算后確定。最重要的是確定生產工藝過程的最佳溫度t0和冷卻塔出水溫度t2，如果t0確定后，選擇較低的t2值，則可使熱交換設備尺寸減小，而使冷卻塔尺寸增大；如果增大t2值或t2值不變，增大t0-t2值，則使t0值升高，對生產或造成不利影響。