冷卻塔原理

1、1,冷 卻 塔 原 理,2,第一部分 濕 空 氣 的 基 本 概 念,3,一、干空氣的性質(zhì),表1 干空氣的組成表,?組成,?地球表面以上的大氣壓 p,,海拔高度為z時(shí)的大氣壓力，mmHg,,海拔高度，m,,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大氣壓力（pb=760mmHg）,4,二、 混 合 氣 體,考慮氣體混合物的基本原則：,,,混合氣體的組分都處理想氣體狀態(tài)，則混合氣體也處理想氣體狀態(tài)；,,混合氣體可作為某種假想氣體，其質(zhì)量和分子數(shù)與組分氣體

2、質(zhì)量之和及分子數(shù)之和相同；,即有：,即 理想氣體混合物可作為Rg混和M混的“某種”理想氣體,5,1.分壓力定律 分壓力—組分氣體處在與混合氣體相同容積、 相同溫度單獨(dú)對(duì)壁面的作用力。,,,6,2、分容積定律 分容積——組分氣體處在與混合氣體同溫同壓?jiǎn)为?dú) 占有的體積。,,,7,3、混合氣

3、體成分,2）體積分?jǐn)?shù),3）摩爾分?jǐn)?shù),1）質(zhì)量分?jǐn)?shù),4）各成分之間的關(guān)系,8,a)已知質(zhì)量分?jǐn)?shù),4、分壓力的確定,5、混合氣體的折合氣體常數(shù)和折合摩爾質(zhì)量,b)已知摩爾分?jǐn)?shù),,9,三、 濕 空 氣,1、飽和空氣和未飽和空氣,,?濕空氣作為理想氣體混合物,?濕空氣是特殊的理想混合氣體,p＝pv＋pa,,濕空氣的壓力 當(dāng)?shù)卮髿鈮?水蒸氣的分壓力,,,干空氣的分壓力,,所以空氣飽和與否取決于t，pv,空氣中的水蒸氣,水蒸氣,,過(guò)熱,飽和,1

4、0,如,,空氣達(dá)成飽和的途徑,,t不變，pv上升，pv=ps（t）,pv不變，t下降，t=ts（pv）,未飽和,飽和,？,飽和,11,2、絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度,?絕對(duì)濕度——每立方米濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量 kg/m3,3）ρv數(shù)值不能直接反映濕空氣吸濕能力的大小 如pv=0.6566kPa，1 ℃時(shí)pv=ps，無(wú)吸濕能力 10 ℃時(shí)pv<ps有吸濕能力。,12,?相對(duì)濕度——濕空氣中水蒸氣含量與同溫度下

5、 最大可能含量之比,,=0 干空氣0 < φ < 1 未飽和空氣 =1 飽和空氣,,吸濕能力下降,13,3、露點(diǎn)溫度和濕球溫度,?露點(diǎn)——濕空氣中水蒸氣壓力pv所對(duì)應(yīng)的飽和溫度,?干球溫度和濕球溫度,14,干濕球溫度計(jì),15,例：氫氣和水蒸氣混合物中容積成分如下：,，混合物的總壓力p=0.15MPa,假定該混合被等壓冷卻到20

6、℃，求露點(diǎn)溫度和終態(tài)時(shí)氣相部分的容積成分。,解：根據(jù)理想氣體混合物性質(zhì),在露點(diǎn)溫度時(shí)，水蒸氣的飽和壓力等于5.25kPa，查表得：td=33.8℃,此時(shí),16,例：已知圖中1、2、3各點(diǎn)在同一等壓 線上，試比較其ρv、φ及d的大小,解：,φ 1> φ 2> φ3,17,4、比濕度（含濕量）,比濕度（含濕量）——1kg干空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，

7、 又稱含濕量，用d表示。,,,水蒸氣質(zhì)量,,干空氣質(zhì)量,,,,5、濕空氣的焓,,1kg干空氣的焓,,1kg水蒸氣的焓,h=1.005t＋d (2501＋1.86t),18,6、濕空氣的焓濕圖,19,例：壓力0.2MPa，溫度t1=30℃，相對(duì)濕度φ 1=0.6的濕空氣經(jīng)絕熱節(jié)流，壓力降至p2=0.1MPa，求：此時(shí)濕空氣的相對(duì)濕度φ ，含濕量d2及v2,解： 理想氣體節(jié)流后有：p2s1、v2>

8、;v1、 T2=T1，均適用于濕空氣。同時(shí)由于節(jié)流前后干空氣及 水蒸氣量均不變，故進(jìn)而有d2=d1。 查表：t=30℃，psv=4241Pa pv1= φ 1psv1=0.6?4241Pa=2554.6Pa 節(jié)流過(guò)程 d2=d1 即,20,討論： 查h-d圖得,幻燈片 18,d=0.0161kg/kg干空氣,？,h-d圖使用條件！,幻燈片 2

9、0,21,1. 蒸發(fā)冷卻,水蒸氣質(zhì)量守衡：,能量守衡：,四、濕空氣熱力過(guò)程,22,2. 冷卻、冷卻去濕,水蒸氣質(zhì)量守衡：,能量守衡：,23,例： t1=20℃，φ1=60%的空氣在加熱器中加熱到溫度t2=50 ℃然后進(jìn)入干燥器，流出干燥器時(shí)空氣溫度t=37.7 ℃ ，若空氣壓力近似不變，為0.1MPa，試求： 1）加熱終了時(shí)空氣相對(duì)濕度； 2）是物料蒸發(fā)1kg水分，需要多少kg干空氣； 3）設(shè)干空氣的質(zhì)量流量為50

10、00kg/h，加熱器每小時(shí)向 空氣加入多少熱量。 t/ ℃ 20 25 30 35 40 45 50 Ps/kPa 2.3368 3.1712 4.2417 5.6217 7.3749 9.5817 12.355,24,解：,因?yàn)榧訜崞鲀?nèi)過(guò)程含濕量d不變，而,過(guò)程中pb保持不變，所以,25,同樣,26,

11、所以，使物料蒸發(fā)1kg需：,加熱器加入空氣的熱量,27,第二部分 冷 卻 塔,28,一、分類,★機(jī)械通風(fēng)冷卻塔,●逆流式,29,●橫流式,30,示意圖,填料,31,★自然通風(fēng)冷卻塔,填料，共2層，約高1m,32,二、工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,濕空氣,濕空氣,熱水,冷水,能量守恒,質(zhì)量守恒,,,33,例：圖示是逆流式冷卻塔示意圖，高溫水自上而下未飽和濕空氣自下而上在塔內(nèi)與水進(jìn)行熱質(zhì)交 換，各截面參數(shù)如下，若,計(jì)算

12、,汽水比,,補(bǔ)充水,,34,解：1）因?yàn)榉€(wěn)流，所以 質(zhì)量守恒,能量守恒,35,2） 據(jù)p=101325Pa，tl3=40ºC，tl4=25ºC，查表， hl3=167.5kJ/kg，hl4=104.655kJ/kg 據(jù)t1=30ºC，t2=38ºC，查表， ps1=4.241kPa ps2=6.624kPa，故pv1=Φ1ps