張琳
（中國電子工程學院，北京210094）

　　摘　要：由于濕空氣的回流和干擾，造成對冷卻塔周圍氣象參數的影響。設計中若不對回流和干擾的影響進正，將影響冷卻塔計算的準確性。通過設計實例介紹了溫空氣的回流和干擾對氣象參數影響的修正方法。
　　關鍵詞：冷卻塔；濕空氣；空氣回流
　　中圖分類號：TU991.42
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009－2455（2002）03－0041－03

1 問題的提出

　　在一些工業項目的改擴建中一方面因工程擴建，循環冷卻水量增大；另一方面，利用原有建筑擴建，面積受到限制。冷卻塔成組布置時會引起濕空氣回流，使冷卻塔的冷卻效果下降。
　　濕空氣對冷卻塔的影響分回流和干擾兩部分。回流是指進人冷卻塔的空氣中混入一部分本塔排出的濕熱空氣。如圖1所示[1]。

　　圖1中表示由于自然風的作用，在背風側形成的回流。無自然風時，由于進風口處的吸力，也可形成回流，但比有風時要弱。
　　干擾是指人塔空氣中混人一部分從附近其他的塔排出的濕熱空氣。這些濕熱空氣被吸入塔內，使進人冷卻塔空氣的焓熱量增加，冷卻塔本身的效果降低。如圖2所示。

　　當冷卻塔為組合多格布置時，回流和干擾同時存在，所以要預先計算濕空氣回流和干擾對冷卻塔的影響，以便修正進入冷卻塔的氣象參數。

2 濕空氣的回流干擾

2.1 進塔空氣的焓和含濕量的修正
　　 濕熱空氣回流的影響計算如下：設大氣熱焓為i1，考慮回流因素，按回到冷卻塔內的空氣和水的熱平衡關系建立方程：
　　

　　 式中：C——進塔空氣總量，kg／h；
　　　　　Gr——回流空氣量，kg／h；
　　　　　i1、x1——分別為進塔空氣的烙和含濕量，kJ/kg和kg／kg；
　　　　　i2、x2——分別為回流空氣的焓和含濕量，kJ／kg和kg／kg；
　　　　　i1、x1′——考慮回流混合進塔空氣的焓和含濕量，kJ／kg和kg／kg；
　　　　　Gr/G稱為循環率（或回流系數），用Rc表示。

　　式中Ψ、Pn分別為空氣的相對濕度和水蒸氣的分壓力，可查表計算。
　　由于水所放出的熱量全部被空氣所吸收，由如下平衡關系可知：
　　G(i₂-i₁′）＝Q（t₁-t₂)+Qut₂ (6)
　　式中：O為蒸發水量，并與熱負荷成正比，其值為
　　Qu=0.00085Q(t₁-t₂) (7)
　　由公式（3）、公式（6）、公式（7）可得修正后的空氣焓的計算公式為^[2]：
　　i₁′＝i₁[Rc/(1-Rc)](Q/G)](t₁-t₂)(1+0.00085t₂)=i₁+(1+0.00085t₂)[RC/(1-Rc)][△t/λ］　　　（８）
　　而i1=1.00488θ+0.622×（2491.265+1.968θ)[ψPn″/（P-ψPn″） （9）
　　式中：λ為氣水重量比。
　　由Qu=G(x₂-x₁′)和公式(4)可得修正后的空 氣含濕量的計算公式為：

　　x1′=x1+[Rc/(1-Rc)(Q/G)(t1-t2)×0.00085=x1+[(0.00085Rc/(1-Rc)](△t/λ］ (10)

2.2 塔群長度和塔距的修正
　　由冷卻塔塔群長度引起的對冷卻塔回流和干擾影響的計算，其中再循環率或回流系數Rc一般按下式計算^[1，3]： 　　　　　　　　Rc=0.22ι/（1+0.012ι)% (11)
　　式中：ι——冷卻塔的總長度，m。
　　②由冷卻塔塔距引起的對冷卻塔的回流和干擾，其回流系數為Ｒe。
　　美國冷卻塔協會（CTI)根據實測數據歸納出冷 卻塔最大回流系數和塔距的函數關系^[4]：

　　Re=[0.073L/(1+0.004L)]% (12)

　　式中：Re——回流系數；Re＝Ge／G；
　　　　　　Ge——回流空氣量，kg／h；
　　　　　　L——塔間距，m。

3 計算實例

　　下面以某廠動力改造項目為例，計算回流和干擾對氣象參數的影響。冷卻塔布置見圖3。
　　已知條件：塔群長度ι＝17.16m，塔群間距L＝5m，進水溫度t1=38℃，出水溫度t2＝33℃，溫差△t＝5℃，干球溫度θ1=37℃，濕球溫度τ₁=26.8℃，大氣壓P＝0.098MPa，冷卻水量Q=1200m³／（h.·組）（τ＝27℃，t₁＝38℃，t2= 33℃），風量G＝1690m³／（min·臺），臺數二6臺／組。
　　求：考慮回流和干擾，混合進塔空氣的烙和含濕量及修正后的干球和濕球溫度即i₁′和x₁′及θ₁′和τ₁′解法如下：
3.1 塔群長度引起的回流和干擾對氣象參數的修正
　　①根據公式（11）得回流系數Rc

　　Rc=(0.22ι/1+0.012ι)%=(0.22×7.16)/(1+0.012×17.16)%=3.7752/1.2059%=3.13%

　　②根據τ1=26.8℃，θ1＝37℃，查空氣相對濕度計算表，得進塔空氣相對濕度ψ1=0.45 ；
　　③根據P=0.098MPa，θ1＝37℃，ψ1=0. 45，查飽和水蒸氣壓力表，得 Pn″＝0·006612MPa。
　　進塔空氣的比重為：
　　
　　⑤根據P=0.098 MPa，θ1＝37℃，ψ1＝0.45，查空氣含熱量計算圖得
　　　i₁=87.09(kJ/kg)
　　⑥計算進塔空氣含濕量
　　　x1=0.622[ψPn″/（P-ψPn″）]
　　　　=0.622×[（0.45×0.006612)/(0.098-0.45×0.006612)]
　　　　=0.019485(kg/kg干空氣）
　　⑦ 考慮回流混合進塔空氣的焓
　　　i1′=i1+[Rc/(1-Rc)](t1-t2)(1+0.00085t2)×4.187
　　　　　=i1+(1+0.00085t2)[(Rc/(1-Rc)][△t/λ]×4.187
　　　　　=87.0896+(1+0.00085×33)[0.0313/1-0.0313]×(5/0.524)×4.187
　　　　　=88.4294(kJ/kg)
　　⑧考慮回流混合進塔空氣的含濕量
　　　x1′=x1+[Rc(1-Rc)(Q/G)(t1-t2)×0.00085
　　　　　=x1+[0.00085Rc/(1-Rc)[△t/λ]
　　　　　=0.0195+[(0.00085×0.0313)/1-0.0313]×(5/0.524)
　　　　　=0.0198(kg/kg)
　　⑨根據P=0.098MPa，θ1′=37.58℃，ψ1=0.45，查空氣相對濕度計算圖得，τ1′=27.5℃。即由于濕空氣的回流導致進塔空氣濕球濕度升高△τ=27.5-26.8=0.7℃。
3.2 塔間距引起的回流和干擾對氣象參數的修正
　　①根據公式（12）
　　　　　Re=[0.073L/(1+0.004L)]%=[(0.073×5)/1+0.004×5)]%=0.36%
　　② 考慮干擾混合進塔空氣的焓
　　i1′=i1+[Rc/(1-Rc)](Q/G)(t1-t2)(1+0.00085t2)×0.418
　　　　=i1+(1+0.00085t2)[Rc/(1-Rc)](△t/λ)×4.187
　　　　=87.09+(1+0.00085×33)[0.0036/(1-0.0036)(5/0.524)×4.187
　　　　=87.2361(kJ/kg)
　　③考慮干擾混合進塔空氣的含濕量
　　
　　⑤根據P=0.098MPa，θ1′=37.03℃，ψ1=0.45，查空氣相對溫度計算表，得τ1′=27.0℃。△τ=0.2℃。
　　⑥濕球面三角形溫度總修正值
　　　　　∑△τ=0.7+0.=0.9℃
　　修正后的濕球溫度
　　　　　τ1′=26.8+0.9=27.7℃
　　⑦干球溫度總修正值
　　　　　∑△θ=0.58+0.03=0.61℃
　　修正后的干球溫度θ1′=37.61℃
　　設計時所采用的冷卻塔入口混合氣象參數為：
　　　　　θ1′=37.61℃,τ1′=27.7℃,ψ1=0.45。

4 結論

　　根據以上計算可見，由于濕空氣的回流和干擾，造成對冷卻塔周圍氣象參數的影響，實際氣象參數比原來提高了很多，于球溫度提高0.61℃，濕球溫度提高0.9℃，如不加以重視，將使冷卻塔的冷卻效果受到影響。

參考文獻：

　　[1] 趙振國.冷卻塔[M].北京：中國水利水電出版社，1994.
　　[2] 李德興.冷卻塔[M].上海：上海科學技術出版社，1981.
　　[3] N P徹雷密西諾夫，P N徹雷密西諾夫.涼水塔[M].北京：石油工業出版社，1984.
　　[4] GBJ102－87.工業循環水冷卻設計規范條文說明［S］；

　　作者簡介：張琳（1967－），女，北京人，高級工程師，從事電子行業給排水設計，1991年畢業于清華大學環境工程系，學士學位，電話（010）68207632。