第15章 水冷却与水质稳定(精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,15,章 水的冷却与水质稳定,湿空气的性质,水冷却的基本原理,冷却塔的工艺与设计,循环冷却水水质稳定,15.1,湿空气的性质,15.1.1,湿空气的热力学参数,1.,湿空气的压力,P=,Pg+Pq,P=RT10-3,Pg=gRg10-3,Pq,=gRqT10-3,Pg,、,Pq,干空气和水蒸汽在其本身分压下的密度，,Kg/m3,。,Rg,干空气的气体常数，,Rg,=287.145J/,（,KgK,）。,Rq,水蒸气的气体常数，,Rq,=461.53J/KgK,2,饱和水蒸气分压力,当空气在一定温度下，吸湿能力达到最,大时，空气中的水蒸气处于饱和状态。水,蒸气的分压称为饱和水蒸汽压（,Pq,）。,湿空气的饱和水蒸气分压只与温度有关，,与大气压力无关。,0,Pq,Pq,：,3,绝对湿度,绝对湿度,每,M3,湿空气中所含水蒸汽,的质量称为空气的绝对温度。其数值等于,水蒸汽在分压,Pq,和湿空气温度,T,时的密,度。,(,q,),4,相对湿度：,=,q,/,q,=,Pq,/,Pq,Pq,=,Pq,Pq,Pq,5,含湿量：,在含有一,kg,干空气的湿空气混合气体中，其所含水蒸汽的质量,x,（,kg,）称为湿空气含湿量，也称为比湿，单位为,kg/kg(,干空气,),6,湿空气的密度,湿空气的密度随大气压力的降低和温度的升高而减小。,7,湿空气的比热（,Csh,）,使总质量为（,x,）,kg,的湿空气（包括,kg,干空气和,xkg,水蒸汽）温度升高,所需的热量，称为湿空气的比热，用,Csh,表示。,Csh,g+Cq,x,Csh,=1.00+1.84x,Csh,一般采用,.,KJ/(kg),8,湿空气的焓（,i,）,湿空气的焓等于,Kg,干空气和含湿量,x,公斤水蒸汽的含湿量之和。,i,ig,xig,以,的水的热量为零：,水蒸汽的焓以两部分组成：,a.,汽化热,r0=2500kJ,kg,b.1kg,干空气由,升至,所需的热量：,15.1.2,湿空气的焓湿图：,15.1.3,湿球温度（）和水的冷却理论极限：,干湿球温度是空气的主要热力学参数，干球温度为一般温度计测得的气温。,测定湿球温度时：）纱布必须完全包住水银球,）风速,m/s,以上。,湿球温度代表在当地气温条件下，水可能被冷却的最低温度，也即冷却构筑物出水温度的理论极限值。,15.2,水冷却的基本原理,15.2.1,水的冷却原理,水的冷却过程是通过蒸发传热和接触传热实现的，水温的变化则,是两者作用的结果。,15,2,2,接触传热量和蒸发传热量,X1,进塔空气含湿量,X2,出塔空气含湿量,在冷却塔中，淋水填料邻接触表面积,F,的总传热量,H,为,15.3,冷却塔的工艺与设计,理论公式计算法目前国内外常用的有两种：,三变量分析法（,t,Pq,）,热水有接触散热传给空气的热量,dHa,将使空气干球温度,升高。,空气通过,dz,段所增加的含湿量等于该段内水的蒸发量,dQu,会引起空气中水蒸气分压,Pq,的增大。,dz,段中，水放出了热量必然引起水温,t,的下降。,2,两变量分析法（,t,i,）,Merkel,焓差方程为基础，麦克尔于,1925,年引用“焓”的概念。,建立了麦克尔焓差方程：,从而只需分析水温,t,与,i,，,i,代替,，,P,15,3,1,麦克尔焓差方程,表示了热量交换和质量交换之间的速度关系。,1,、,2,、,空气所到的热量：,K,为考虑蒸发水量传热的流量系数。,此即为逆流式冷却塔热力学计算基本方程。,散热性能以及气、水流量有关，称为冷却塔的特性数。,15,3,2,对热力学基本方程的讨论,xv,：单位容积淋水填料在单位焓差的推动力的作,用下，所能散发的热量。,15,3,3,逆流塔焓差法热力学基本方程图（,it,图）解,1,、,2,空气操作线,起点：在,t,坐标上找到当地湿球温度值，作垂线交饱,和焓曲线于,B,点，,B,点的纵坐标为,i1,，即为进入塔中,空气的焓值。,3,焓差的物理意义：,15,3,4,先根据,it,图作出,用,simpson,积分法,15,3,5,冷却塔的性能：,1,、,(1),(2),2,淋水填料性能：,1,）热水特性数：,A,，,m,或,A,m,n,等参数由模型塔或生产性塔试验求得。,2,）阻力特性：,3,）淋水填料模型塔与工业塔的热力学性能比较。,4),当出塔时空气的含湿量恰好达到饱和（,=1.0,），此时空气的流量为理论空气需氧量。,15,3,6,冷却数（,N,）与特性数（,N,）的统一。,15,3,7,横流式冷却塔基本公式的推导：,1,矩形横流塔基本公式的推导：,单位时间水所散发的热量,单位时间空气所吸收的热量：,由于,i,在,x,方向有变化，,i,在,y,方向有变化：,右端表示冷却塔的冷却能力，左边为冷却任务时对冷却塔的要求。,2,求解：,15.4,循环冷却水水质稳定,15.4.1,循环冷却水水质特点和处理要求,15,4,1,1,敞开式循环水冷却水具有,的特点,1,循环冷却水的浓缩作用,2,冷却水中,CO2,的散失和,O2,的增加,3.,循环冷却水的水质污染,4,水温变化,项目,要求条件,允许值,浊,度,（度）,1.,年污垢热阻,9.510,-5,m,2,h,0,C/kJ,2.,有油类粘性污染物时,年污垢热阻,1.410,-4,m,2,h,0,C/kJ,3.,腐蚀率,0.125mm/a,20,1.,年污垢热阻,1.410,-4,m,2,h,0,C/kJ,2.,腐蚀率,0.2mm/a,50,1.,年污垢热阻,1.410,-4,m,2,h,0,C/kJ,2.,腐蚀率,0.2mm/a,100,电导率（,us/cm,）,采用缓蚀剂处理,3000,总碱度（,mmol,/L,）,采用缓蚀剂处理,7,PH,值,6.59.0,15,4,1,2,循环循环冷却水的处理要求：,1,敞开式循环冷却系统对水的浊度，电导度，总碱度，,PH,值等均有要求，详见表,敞开式循环冷却系统冷却水主要水质指标,2,腐蚀率：,.,概念,(2),.,点蚀参数：,点蚀时，腐蚀可用点蚀参数反应。点蚀系数越大，对金属危害越大。,(4).,缓蚀率：,3,污垢热阻：,热交换器传热面由于沉积物沉积使传热系数下降，从而使热阻增加的量称为污垢热阻。,4,循环冷却水结垢控制指标,不稳定的水：,1.,结垢性水,2,腐蚀性水,循环水结垢控制指标,影响因素：,盐分浓缩：,CaCO3,CaSO4,MgSO4,结垢。,悬浮固体及有机物浓度。,热交换器提高了水温的影响。,水处理药剂。,结垢,控制参数,控制指标,CaCO,3,pH,s,pH,0,pH,s,+,（,0.52.5,）,CaSO,4,溶解度,Ca,2+,SO,4,2-,500000,Ca,3,（,PO4,）,2,pH,p,pH,0,pH,P,+1.5,MgSiO,2,溶解度,Mg,2+,SiO,2,2-,S1(P2+P3+P4),S1(P2+P3+P4),失去的盐量,随着系统的运行，系统中的含盐量增大，当增大到,SBP=SB,（,P1+P2+P3+P4,）,S1(P2+P3+P4),时：,含盐量稳定，以,SP,代替,S2,，则,