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水的冷卻原理
摘要：在濕式冷卻塔中，熱水將熱量傳給空氣，由空氣帶走，散到大氣中去。水向空氣散熱有三種形式：①接觸散熱；②蒸發(fā)散熱；③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱，輻射散熱量很小，可忽略不計(jì)。兩種不同溫度的物質(zhì)接觸，熱量從溫度高的一方傳向溫度低的一方，稱為接觸散熱。冷卻塔中，當(dāng)?shù)蜏囟瓤諝馔ㄟ^高溫度水面時(shí)，水面會通過接觸散熱，把熱量傳給空氣。
關(guān)鍵詞：冷卻塔 麥克爾公式
在濕式冷卻塔中，熱水將熱量傳給空氣，由空氣帶走，散到大氣中去。水向空氣散熱有三種形式：①接觸散熱；②蒸發(fā)散熱；③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱，輻射散熱量很小，可忽略不計(jì)。
兩種不同溫度的物質(zhì)接觸，熱量從溫度高的一方傳向溫度低的一方，稱為接觸散熱。冷卻塔中，當(dāng)?shù)蜏囟瓤諝馔ㄟ^高溫度水面時(shí)，水面會通過接觸散熱，把熱量傳給空氣。
蒸發(fā)散熱通過物質(zhì)交換完成，即通過水分子不斷擴(kuò)散到空氣中來完成。水分子有著不同的能量，平均能量由水溫決定。在水表面附近，一部分動能大的水分子，克服鄰近水分子的吸引力，逃出水面而成為水蒸氣。由于能量大的水分子逃離，水面附近的水體能量變小，因此水溫降低，這就是蒸發(fā)散熱。一般認(rèn)為蒸發(fā)的水分子，首先在水表面形成一層薄的飽和空氣層，其溫度和水面溫度相同，然后水蒸氣從飽和層向大氣中擴(kuò)散，擴(kuò)散的快慢取決于飽和層的水蒸氣壓力和大氣的水蒸氣壓力差，即道爾頓(D0Lton)定律。
1.麥克爾(Merkel)公式
以往計(jì)算冷卻塔的水氣參數(shù)時(shí)，把散熱和散質(zhì)分開計(jì)算，所以計(jì)算參數(shù)比較多。麥克爾引入了焓的概念，把散熱和散質(zhì)統(tǒng)一在焓中，減少了計(jì)算參數(shù)。全世界進(jìn)行冷卻塔的熱力計(jì)算，較廣泛地采用麥克爾公式。
設(shè)水傳給空氣流的總熱量為
，則在面積
上的傳熱量為
它以水面飽和空氣層的焓
和濕空氣中的焓
之差，作為從水面向空氣中散熱的推動力。
實(shí)際應(yīng)用于冷卻塔的熱力計(jì)算時(shí)，由于塔的填料形狀一般較復(fù)雜，其表面面積不易精確決定。所以，常用填料體積代替其面積，則上式變?yōu)椋?/P>
式中 
—填料的容積散質(zhì)系數(shù)，
—填料體積，
。
麥克爾公式中的容積散質(zhì)系數(shù)，通常是通過模擬試驗(yàn)求得。
2.水的冷卻過程
在冷卻塔中水的冷卻過程由水溫、空氣的干球溫度
、濕球溫度
決定。單位面積，單位時(shí)間的接觸散熱量為
，蒸發(fā)散熱量為
。可分為下圖所示的四種傳熱情況。
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