第十五章 水的冷却与水质稳定.ppt

1、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+PqP=RT10-3Pg=gRg10-3Pq= gRqT10-3Pg、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

2、无关。 0PqPq ：,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。Cshg+Cq xCsh=1.00+1.

3、84xCsh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。 iigxig 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

4、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。,1522 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

5、焓差方程：从而只需分析水温t与i，i代替，P1531 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。,1532 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。,1533 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：,1534 先根据it图作出,用simp

6、son积分法,1535 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。,1536 冷却数（N）与特性数（N）的统一。,1537 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,1

7、5.4.1 循环冷却水水质特点和处理要求15411 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,15412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

8、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。,15.4.2 循环冷却水水质处理控制：1.腐蚀2.沉积物3.微生物15421腐蚀控制： 1金属的腐蚀： 1) 概念2)分类 3)化学腐蚀 4)电化学腐蚀 (1)析氢腐蚀(2)吸氧腐蚀 (3)浓差腐蚀 (4)点蚀（孔蚀） 2腐蚀控制,15422 沉积物控制：结垢控制污垢控制 1. 结垢控制： 1）去除水中产生结垢的成分 2）酸化法 3）加阻垢剂 2污垢控制： 15423 微生物控制1化学药剂法 1）氧化型杀菌剂 2) 非氧化型杀菌剂 3）表面活性剂杀菌剂 15424 复方缓蚀阻垢剂15425循环冷却水系统的预处理：预处理包括清洗与预膜，一般分三步：化学清洗剂清洗 、冲洗 干净、预膜,15.4.3循环冷却水的水量损失与补充水量总损失：P=P1+P2+P3+P4P1蒸发损失P2风吹损失P3渗漏损失P4排污损失 补充水量为P，含盐量为SB，则当系统刚开始运行时，补充的盐量 SBP=SB（P1+P2+P3+P4）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,