空調用冷卻塔室外氣象條件的確定

空調用冷卻塔一般均安放在室外,室外大氣的干球溫度、濕球溫度等氣象參數均對卻塔的性能產生影響。因此,室外氣象參數既是冷卻塔設計的基礎,又是冷卻塔優化運環境條件。所以,本章首先討論空調用冷卻塔室外氣象條件的確定原則。

                                                    一，水的冷卻極限

假設要冷卻一定容積的水,水的自由表面受到含有水蒸氣但不飽和的流拂。水層很薄,注水層內的溫度變化可以忽略不計,而空氣的流量很大,以致可以不考慮動空氣的在流過液面時空氣狀態的變化。此外,假定輻射熱交換可以略去不計,且無任何其他外熱源或水源進入

 假定最初水溫T高于空氣溫度t,由于蒸發及對流散熱,水溫開始下降。經過一定的間,水溫T將達到與空氣溫度t相等,而對流傳遞的熱量逐漸趨于零。但此時蒸發并未亭止,因為空氣中的水蒸氣尚未達到飽和狀態,空氣的水蒸氣分壓為Pv將比液面上的水汽氣壓力Pv低得多

　 蒸發使水溫不斷降低,以致漸漸低于空氣溫度。因此,通過對流,水又開始從空氣中及收熱量。水的繼續冷卻將由蒸發所消耗的熱量與借助對流所吸收的熱量之差來決定。水蒸發隨著水溫下降而變慢,蒸發所消耗的熱量也隨之減少。當達到一定的水溫時(T=處于平衡狀態。在熱量彼此達到平衡以前,水從空氣中吸收的熱量將不斷增加。若達平衡時,水的冷卻將停止,但此時水的蒸發以及熱量由空氣進入水的過程仍將繼續進。水借助從空氣中吸取熱量而蒸發的過程將延續到水不發生蒸發時為止

　 溫度τ也有一個極限,如低于該極限,在所研究的條件下,水的冷卻就不可能進行上述分析可以看出,當滿足了公式(4-1)的條件時,就達到了一定情況下的冷卻極限。

                                                    a(t-t)F=rK,(Pv-Pv)F

  在蒸發過程中傳給水的全部熱量都被消耗在水的蒸發上,這部分熱量又由水蒸氣重新入空氣中,這種蒸發過程稱為絕熱蒸發,溫度r即為濕球溫度。

   從理論上分析,水溫可以降到濕球溫度,但實際上達不到。要使水溫降到濕球溫度卻塔要無限大,空氣與水接觸的時間要無限長,這顯然是不可能的。目前在冷卻塔的設中,一般是使冷卻后的水溫比濕球溫度高3~5℃。

                                                         二、氣象參數的變化規律

　　從前面的分析中可以看出,濕球溫度是冷卻塔設計的基礎,而室外的濕球溫度不是一不變的,而是隨機變化的。　　

  　空氣的含濕量又與海拔高度、地面水蒸發情況、風向、風速等很多因素有關。下面重點分析一下干球溫度的日變化情況F球溫度日變化是由于地球每天接受太陽輻射熱和放出的熱量而形成的。在白天,地球吸收太陽輻射熱,使靠近地面的空氣溫度升高;到夜晚,地面得不到太陽輻射熱,還要由地面向大氣層放散熱量。黎明前為地面放熱的最后階段,故干球溫度一般在凌晨四、五點鐘最低,隨著太陽的升起,地面獲得的太陽輻射熱逐漸增多,到下午兩、三點鐘左右,達到全天的最高值。此后,干球溫度又隨太陽輻射熱的減少而下降,到下一個凌晨,氣溫又達到最低值。顯然,干球溫度是以24h為周期而變化的。濕球溫度的變化規律與干球溫度的變化規律相似,只是峰值出現的時間不同。