新型闭式冷却塔传热传质的实验研究

闭式冷却塔性能及其设计闭式冷却塔性能及其设计济南达能动力技术有限公司闭式冷却塔性能及其设计济南达能动力技术有限责任公司闭式冷却塔性能及其设计主要内容：一、闭式冷却塔的应用二、闭式冷却塔的总体介绍三、闭式冷却塔的进风方式改进四、闭式冷却塔设计（冷却盘管设计和填料设计）五、换热盘管热传递分析六、高效闭式冷却塔设计原则及创新点总结七、闭式冷却塔总体布置原则济南达能动力技术有限责任公司一、闭式冷却塔的应用特点：温降大：冷却盘管内冷却水主要靠管外喷淋水蒸发带走热量理论上可接近环境湿球温度清洁度高：盘管环路封闭不受环境污染减小了结垢可能性利于系统高效运行密封好：盘管减少了连接部件降低系统泄漏的可能性适合对系统密封性要求较高的流体冷却系统。

应用：因可提供清洁的冷却水而广泛用于对冷却水质量要求较高的行业中如：电子、食品、化工、铸造、建筑、空调和制冷等行业。

济南达能动力技术有限责任公司二、闭式冷却塔的总体介绍冷却塔分类：通风方式：自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔热水和空气接触方式：开式冷却塔（湿式冷却塔）、闭式冷却塔（干式冷却塔、干湿式冷却塔）开式冷却塔：冷却极限为环境湿球温度循环水和空气及塔部件直接接触水质易受污染滋生军团菌并造成设备腐蚀。

干式冷却塔：冷却极限为环境干球温度。

干湿式冷却塔：冷却极限为环境湿球温度。

有无填料分类：无填料逆流闭式冷却塔、带填料逆流闭式冷却塔。

水气流动方向：逆流式冷却塔、横流式冷却塔和混流式冷却塔逆流塔：喷淋水与空气逆向流动水气间传热传质温差（焓差）大利于换热横流塔：空气流通面积大。

济南达能动力技术有限责任公司二、闭式冷却塔的总体介绍闭式（干湿式）冷却塔内个传热传质过程：冷却水的冷却过程：冷却水通过冷却盘管将热量传递给喷淋水。

喷淋水的冷却过程：喷淋水将热量传递给空气。

带填料闭式冷却塔结构：水喷淋系统、冷却盘管、PVC热交换层（填料）、挡水板、风机驱动系统、内部检修通道和外面镀锌钢板等组成。

闭式冷却塔设计方案闭式冷却塔是一种用于热转移和热散发的设备，主要适用于工业生产和商业建筑中的冷却系统。

本文将详细介绍闭式冷却塔的设计方案，包括结构设计、热交换原理、水循环系统以及能效措施等方面内容。

一、结构设计闭式冷却塔的结构设计是保证其正常运行和高效冷却的重要因素。

首先，冷却塔应有坚实的基础和稳定的支撑结构，以确保其在运行过程中的稳定性。

其次，冷却塔应采用耐候和耐腐蚀的材料，以抵抗长期湿润和化学物质对其造成的损害。

最后，冷却塔的外壳设计应具备良好的隔热性能，减少外界温度对冷却效果的影响。

二、热交换原理闭式冷却塔通过热交换技术实现热量的传递和散发。

其基本原理是通过水和空气之间的传热和传质作用，将热水中的热量转移到空气中，从而实现冷却效果。

在冷却塔内部，设计了大量的填料和喷水系统，通过喷淋水和空气的接触，使得热水中的热量得以散发。

同时，在冷却塔的顶部设有风机，加速空气流动，进一步提高散热效果。

三、水循环系统闭式冷却塔的水循环系统是确保冷却效果和节能的关键。

该系统主要由循环泵、水箱和冷却塔组成。

循环泵负责将热水从水箱中抽出，通过喷水系统喷洒在填料上，与空气进行热交换，并将冷却后的水再次送回水箱。

冷却塔的水箱应具备一定的容积，以满足冷却过程中的水量需求。

此外，水循环系统还应配备过滤器和水质监测设备，确保循环水的清洁和水质的稳定。

四、能效措施为实现闭式冷却塔的高效运行和节能目标，以下是一些建议的能效措施。

首先，合理选择冷却塔的尺寸和容量，以适应实际冷却负荷，避免不必要的能量浪费。

其次，应优化冷却塔的填料设计，增加填料的表面积，提高热交换效率。

同时，合理控制循环水的温度，以减少能量损失。

此外，可以组合使用多个冷却塔，利用交替工作和级联运行的方式，进一步提高能效。

综上所述，闭式冷却塔设计方案需要考虑结构设计、热交换原理、水循环系统和能效措施等多个方面。

只有在设计中充分考虑这些因素，才能保证冷却塔的正常运行和高效冷却。

闭式冷却塔性能及其设计OK闭式冷却塔的工作原理是通过水与空气之间的热量交换来实现冷却效果。

其主要组成部分包括水循环系统、冷却塔和风机。

系统中的水通过循环泵进入冷却塔，经过填料层和喷淋装置进行均匀分布，然后由顶部均布喷头喷淋在填料上，通过填料与空气的接触，使水中的热量被空气带走，从而使水温得到降低。

冷却后的水流经过冷却塔底部的集水池回收，然后再次经过循环泵送入冷却塔，形成闭合循环。

相比传统冷却塔，闭式冷却塔具有以下几个性能优势：1.节能高效：闭式冷却塔采用薄膜换热技术，使水与空气之间的热量传递更加高效。

同时，其采用可变风机调速和水泵调速技术，根据实际冷却需求灵活调节风机和水泵运行速度，从而达到节能效果。

2.水资源节约：闭式冷却塔通过循环利用冷却水，大大减少了对水资源的消耗。

相比于传统冷却塔的大量水耗，闭式冷却塔的水耗可以降低80%以上。

3.占地面积小：闭式冷却塔由于只需循环使用少量冷却水，可以减少水池的容积和面积，从而降低了设备占地面积，适用于场地狭小的工业项目。

4.环境友好：闭式冷却塔在运行过程中几乎不会排放废水和废气，通过减少耗水和减少能耗，能够减少对环境的影响。

在闭式冷却塔的设计过程中，需要注意以下几点：1.选择适当的型号和规格：根据冷却负荷和冷却水参数的要求，选择合适的闭式冷却塔型号和规格，确保其能够满足实际使用的需求。

2.设计好冷却塔的填料：填料是实现水与空气之间充分接触的关键。

应根据实际需要选择填料，确保填料能够增加水与空气之间的接触面积，提高传热效率。

3.合理布置喷淋系统和排风系统：喷淋系统应能够保证水能够均匀地喷到填料上，从而增加与空气的接触面积；排风系统应能够保证充足的进风量，使空气能够顺畅地通过填料层。

4.考虑维护和清洁：在设计过程中应考虑到维护和清洁的方便性，便于进行定期的检查和维护工作。

总结起来，闭式冷却塔具有节能高效、水资源节约、占地面积小、环境友好等性能优势。

在设计过程中，需要根据实际需求选择适当的型号和规格，设计好填料、喷淋系统和排风系统，并考虑到维护和清洁的方便性。

闭式冷却塔冬季运行性能研究白羽丰 1 周亚素 1 查小欢 21东华大学环境科学与工程学院 2上海良机冷却设备有限公司摘 要： 以带填料的闭式冷却塔为分析对象， 基于冷却塔热质交换原理及能量平衡方程， 结合其热质交换数学模 型以及各项冷却塔传热性能评价指标， 以冷却塔额定工况的换热能力为比较基准， 重点分析了冬季室外气象参数 （干球温度、 湿球温度） 对冷却塔热湿交换性能的影响。

在此基础上， 进一步分析了闭式冷却塔在上海地区冬季运 行的具体性能。

关键词： 闭式冷却塔 冬季性能 填料 评价指标Analysis of Running Performance in Winter of Closed Cooling TowerBAI Yu­feng 1 ,ZHOU Ya­su 1 ,ZHA Xiao­huan21College of Environmental Science and Engineering,Donghua University2Shanghai Liangchi Cooling Equipment Co.,Ltd.Abstract: This paper investigated the closed cooling tower with packing,and analyzed the effect of winter outdoor meteorological parameters on the performance of cooling tower based on the principle for heat and mass transfer of the closed cooling tower with packing,the mathematical model for heat and mass transfer and the evaluating indicator on the basis of the performance under rated conditions of the cooling tower in winter.And then,analyzed the operation performance of the closed cooling tower with packing in winter of Shanghai for further study.Keywords:closed cooling tower,performance in winter,packing,evaluating indicator收稿日期： 2017­4­19作者简介： 白羽丰 （1989~）， 男， 硕士研究生； 上海市松江区人民北路 2999号东华大学环境学院1159工作室 （201620）；E­mail:baiyufeng89@0 引言闭式冷却塔源自于工业用蒸发式冷却器， 是利用 自然环境中空气的干湿球温度差以间接蒸发的方式 来降低水的温度， 冷却水流经闭式冷却塔的盘管段与 空气进行间接换热， 从而保证了冷却水不像开式塔那样易受环境及空气中杂质的污染。

密闭式冷却塔的工作原理
密闭式冷却塔的工作原理：自动旋转雾化式冷却塔是通过循环冷却水与冷、干空气的热传导和循环冷却水的蒸发带走气化潜热而到达降低水温的目的具有一定压力的循环冷却水经进水管进入冷却塔，由以上工作过程可见。

雾化器的旋流喷射作用下，被雾化成直径为0.1mm雾汽向塔顶方向喷射，喷射发生的反推力带动自动旋转装置旋转，致使雾化水充溢整个塔体。

装置在塔顶的轴流风机旋转，将周围环境的冷、干空气通过进风窗强行吸入冷却塔内与循环冷却水进展传质、传热。

雾化器喷射出的雾化水流流速很快，并具有夹带、卷吸作用，使雾化器周围发生一定负压，加大了冷却塔从周围环境的抽风量和进风流速，同时带动底部空气向上流动，致使冷、干空气与水雾混合、接触更充分(气水比可达 1.2左右)雾化水流的颗粒得到进一步细化，直径可降至0.01mm气、水充分混合后的雾气流向上喷射至安装在塔顶的收水器上，水被截留并以水帘状重新返回冷却塔内，空气和水中的热量经由收水器排出塔外。

循环冷却水在冷却塔内有上升、悬浮、下降三个过程。

同时冷却也有顺流冷却与逆流冷却两个过程，因此与冷、干空气接触时间更长、更充分，带走的热量更多。

同时，由于取消填料，空气阻力现象不存在降低了带动风机旋转的电机的功率，到达降低运转费用和进步
进出水温差的效果。

另外，雾化后水与空气的接触面积远远逾越填料式冷却塔水与空气的接触面积。

基于这几点，雾化式冷却塔热交换效率更高，电机功率风扇型号选用更小，节能效果更明显。

夏季工况条件下闭式热源塔的传热传质过程研究闭式热源塔是一种新型的冷热源设备，该项技术有效地克服了传统冷热源技术所固有的缺陷，具有广阔的使用前景。

冬季时，闭式热源塔从空气中提取低品位热量；夏季时，闭式热源塔工作原理类似于闭式冷却塔，由于采用翅片管换热器，所以具有更加高效的换热性能，更重要的是闭式热源塔不会造成设备闲置，提高了设备使用率。

本文首先提出闭式热源塔夏季工况下传热模型的假设条件，根据热质交换原理建立传热模型，对于传热方程中涉及到的传热传质系数和其他参数给出计算方法，对传热方程进行数值求解并且给出计算流程。

其次，搭建了闭式热源塔夏季工况的实验台，介绍了各个参数的测量过程以及注意事项，根据实验测量值对传热模型进行验证。

最后，分析了各种参数对于闭式热源塔夏季工况传热性能的影响，重点分析了空气湿球温度、喷淋水量、空气流量、冷却水流量对传热性能的影响。

研究结果显示，闭式热源塔夏季工况传热模型与实验测量值吻合较好，该传热模型可以用于闭式热源塔的设计和模拟计算中，具有重要理论意义和使用价值；保持其他的参数不变时，当进口空气湿球温度升高，冷却水出口温度升高，冷却效率下降；当喷淋水量增加时，冷却水出口温度降低，冷却效率升高，增加到一定程度时，冷却水出口温度和冷却效率不再改变；当空气流量增加时，冷却水出口温度降低，冷却效率升高；当冷却水流量增加时，冷却水出口温度升高，冷却效率降低，可以通过改变其他参数进行调节。

闭式能源塔换热器性能分析及实验研究
闭式能源塔热泵作为一种新型的热泵形式,在空调领域已经有一些应用并在发展中不断完善,该系统主要是利用了小温差、宽翅片、无霜运行等技术特点,冬季运行时闭式能源塔利用换热器内载流介质与空气进行热质交换,完成低品位能源转化为高品位能源,使能源得到充分利用。

闭式能源塔在冬季工况下运行时,主要的换热工具为翅片管换热器,本文通过对株洲市某公共楼冬季工况下运行的闭式能源塔进行数据测量,根据所得参数对闭式能源塔进行(火用)损失及(火用)效率计算,得出闭式能源塔内翅片管换热器的(火用)损失为9.46715KW,(火用)效率为56.49%。

结合其他文献数据比较分析得出:减少冷热源温差可以降低换热器的(火用)损失,在闭式能源塔内冷热源的温差控制在3℃~5℃左右可提高能源利用效率。

本文利用FLUENT软件对翅片管换热器管外空气流场的、温度场、压力场的分布进行研究,得到的模拟数据与测量数据误差为7.43%,证明数值模拟具有一定的可靠性。

本文还对不同风速、不同翅片间距、不同进风温度等工况下翅片管外空气流动进行研究,根据所得到的数据进行拟合公式并与所得曲线图进行分析,得出风速在4.5m/s,翅片间距为4mm及换热在湿工况下进行换热效果较好。

闭式能源塔内换热器的研究对于节约能源、降低能耗、提高换热效率提供了有意义的方法及途径。

闭式热源塔防霜工况下换热性能研究及分析针对于我国南方地区冬季气候条件的特殊性,如阴雨绵绵,潮湿阴冷,空气湿度大,传统风冷热泵在冬季供热时结霜严重,而采用矿物燃料供热时既不卫生又污染环境,因而开发出一种新型热源塔热泵技术。

冬季,利用冰点低于0℃的防冻溶液,高效地提取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位热能,从而实现低温热能向高温热能的传递,达到制热需求。

夏季,作为高效冷却塔使用,利用水的蒸发散热,将热量排到空气中实现制冷。

以闭式热源塔作为研究对象,本文采用实验研究和数值模拟计算相结合的方法,对闭式热源塔在防霜工况下传热传质理论分析与热源塔的换热性能、系统能效比和液气比优化值等方面进行了深入研究,主要工作如下:(1)介绍了热源塔的概念和分类,以及相关结构形式和工作原理。

综合相关文献得出冬冷夏热地区,热源塔作为新型冷热源具有更好的适应性和稳定性。

(2)对防霜工况下闭式热源塔盘管区传热传质过程进行了理论分析,并通过合理假设,建立防霜工况下闭式热源塔翅片盘管区传热传质过程的质量和能量平衡公式,以此建立闭式热源塔盘管区的数学模型,分析求解模型,得出防霜工况下闭式热源塔盘管溶液出口温度和喷淋溶液出口温度、空气出口焓值的分布函数。

(3)通过实验测试和模拟计算,分析入塔空气温度、相对湿度、盘管内溶液流量以及风量对热源塔吸热量和系统能效比的影响趋势。

其中入塔空气温度、相对湿度有利于提高塔的换热量和系统能效比,系统最佳能效比的确定需综合考虑盘管溶液流量和空气风量,有效地利用潜热量能增加热源塔的总换热量,但潜热量一般不大于总吸热量的35%。

(4)通过设计不同入塔空气温湿度情况下,改变热源塔液气比,对比分析闭式热源塔盘管内溶液的吸热能力,得出实验台的闭式热源塔的最佳液气比范围在0.2~0.32之间。

(5)针对于现有热源塔喷淋系统自身排水、集液缺陷和工况转换不便等问题,对喷淋系统进行结构和运行优化。

闭式热源塔冬季干/湿工况下传热性能的分析与研究热源塔热泵作为一种新型的热泵技术，从第一代开式热源塔热泵发展到现在第四代闭式热源塔热泵，发展迅速并在暖通空调领域有了一定的应用。

该热泵系统由水源热泵机组、热源塔以及必要的附属设备组成。

冬季制热工况时，选用适当的盐溶液在热泵机组蒸发器和热源塔之间循环，盐溶液在闭式热源塔中吸收空气中低品位热量；夏季制冷工况时，将盐溶液替换为水，其运行原理与常规冷水机组+冷却塔系统相同。

该热泵系统运行稳定、寿命长，运行性能高，系统初投资低，不受地质条件和场地限制。

闭式热源塔作为热源塔热泵系统的关键设备，其工作效率的大小直接影响闭式热源塔热泵系统的工作效率，对闭式热源塔的传热性能分析是闭式热源塔热泵技术的核心和应用基础。

本文在总结了前人对翅片盘管传热传质研究的基础上做了如下工作：1.建立闭式热源塔传热模型。

首先提出传热模型的假设条件并根据传热传质原理建立冬季湿工况下和干工况下传热方程，其次是对传热方程中涉及到的传热系数、传质系数和其他参数给出计算过程，最后是对传热方程进行数值求解并给出计算机求解流程。

2.实验系统设计部分。

介绍了整个实验系统，分析了各参数测量过程以及注意事项，包括空气温湿度、空气流量、溶液流量、溶液温度、热源塔结构参数。

分析了实验测量误差并根据实验测量值对传热模型做了验证。

3.通过数值计算对闭式热源塔传热的优化。

分析了两种计算方法、顺流和逆流对计算结果的影响。

分析运行参数和结构参数在冬季湿工况下和干工况下对闭式热源塔传热的
影响，运行参数包括空气温度、空气流速、空气相对湿度、溶液流量，结构参数包括翅片盘管管径、翅片间距、翅片盘管材质、翅片盘管布置方式。

换热盘管闭式冷却塔换热盘管闭式冷却塔是一种常见的工业设备，用于散热和冷却流体。

它采用盘管式热交换技术，通过传导和对流来实现热量的转移。

本文将介绍换热盘管闭式冷却塔的工作原理、优势和应用领域。

换热盘管闭式冷却塔的工作原理基于热交换的原理。

当热水或其他流体进入冷却塔内部时，它们会通过盘管内的换热管道。

换热管道通常由金属材料制成，具有良好的导热性能。

当冷却塔内部流体与换热管道接触时，热量会被传导到管道上，并通过管道的表面向外传递。

换热盘管闭式冷却塔与其他冷却设备相比具有许多优势。

首先，由于换热盘管的设计，冷却塔占地面积相对较小，适用于空间有限的场所。

其次，换热盘管的结构紧凑，安装方便，维护成本低。

此外，换热盘管闭式冷却塔还可以根据需要进行模块化设计，满足不同规模和需求的应用。

换热盘管闭式冷却塔在许多领域有着广泛的应用。

首先，它常用于工业生产过程中的冷却和散热。

例如，在钢铁、化工、冶金等行业中，热交换是很常见的操作。

其次，换热盘管闭式冷却塔也被广泛应用于空调系统和制冷设备中。

无论是商业建筑、办公楼还是住宅区，都需要冷却设备来保持室内温度的舒适。

除了以上应用领域，换热盘管闭式冷却塔还可以在其他一些特殊场合中使用。

例如，在发电厂和核电站中，冷却塔起到了关键的作用，确保发电设备的正常运行。

此外，换热盘管闭式冷却塔还可以用于污水处理、医疗设备等方面。

总结起来，换热盘管闭式冷却塔是一种高效、节能的热交换设备。

它的工作原理简单，效果显著，应用领域广泛。

随着工业技术的发展和需求的增加，换热盘管闭式冷却塔将继续发挥重要的作用，为各个行业提供可靠的冷却解决方案。